钙的基本知识

钙的基本知识_钙生命之源

1．2　钙的基本知识

1.2.1　钙在体内的含量及分布

钙是人体中需要量较大的矿物质之一。从表1-1可以看出，钙是人体内第五大元素，仅次于碳、氧、氢、氮，其存在的形式为羟磷灰石骨盐[分子式Ca10（PO4）6（OH）2·5H2O]，总量约占人体重的1.5%～2.0%,也就是说，一个体重70公斤的人,体内钙含量约为1,100克。

图1-2　钙离子在体内的分布示意图

表1-1　正常人体的元素构成

在人体中，99%以上的钙存在于骨骼和牙齿中，组成人体的框架，其余1%则分布于软组织及体液（主要是血浆）中。在正常情况下，钙在体内的含量及分布既恒定又平衡，这对维持机体的生命非常重要。

1.2.2各生理时期钙的日需要量

钙不仅是组成机体的重要原料，而且广泛参与机体的新陈代谢过程，这就要求严格保持体内的钙平衡。一般来说，机体对钙的需要量随年龄和生理状态的不同而有很大差异，这一点应引起足够的重视，否则就容易发生钙缺乏病。国内外钙摄入标准见表1-2和表1-3。

表1-2　中国居民膳食参考摄入量（DRIs）　（单位：毫克/d）

2000年12月制定

表1-3　部分国家制定的钙日需标准量（RDA）　（毫克）

1.2.3　科学合理补钙，健康一生

现代医学最新成果表明，人类健康的标志既取决于人体吸收营养成分的多少，更取决于生命功能的强弱。我国《辞海》将健康解释为“人体各器官系统发育良好、功能正常、体质健壮、精力充沛，并且有良好劳动效能的状态”。世界卫生组织（WHO）在1990年曾提出一个口号：“健康的一半是心理健康”，其意义深远，也很及时。WHO在新制定的世界保健大宪章中对健康作了如下定义：“健康，不仅仅是身体没有疾病，还要有完整的生理、心理状态和社会适应能力。”制定了健康的10条标准：

（1）精力充沛，能从容不迫地应付日常生活中、工作中的压力而不感到过分紧张；

（2）处事乐观，态度积极，乐于承担责任，严于律己，宽以待人；

（3）应变能力强，能够较好地适应环境；

（4）对于一般性感冒和传染病有抵抗能力；

（5）体重标准，身材匀称，站立时身体各部位协调；

（6）眼睛明亮，反应敏捷，无炎症;

（7）头发有光泽，无头屑或较少；

（8）牙齿清洁，无龋齿，无疼痛，牙龈颜色正常，无出血现象；

（9）肌肉、皮肤有弹性，走路感觉轻松；

（10）善于休息，睡眠好。

在人体生长过程中，机体保持有机平衡需六大要素，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、水及矿物质。矿物质中的钙元素在人体中99%以晶体形式即羟磷灰石骨盐[分子式Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂·5H₂O]）存在于骨骼及牙齿中，1%以钙离子形式存在于体液和细胞组织中。钙在生命活动中肩负着第二信使（信息传导过程中的传递物）的重任，几乎参与一切生命现象和细胞功能。钙代谢的平衡作用是不可低估的。人体若无钙参与运动及维持正常代谢平衡等，骨骼健康、形体健美就难以形成；钙还具有调节肌肉的兴奋性、催化多种生化反应、降低毛细血管通透性、改善微循环、参与凝血过程和维持细胞膜功能等作用，参与了人体的多种生理和病理过程。人的一生必须维持正常生理水平的钙浓度，才能保证一生健康。

钙代谢理论与祖国医学中的肾功能理论有密切关系。中医所说的肾与解剖学上的肾脏有一定的关系，但更多所指是身体的功能方面，因而肾有“先天之本”、“性命之根”、“呼吸之门”、“三焦之源”之称。钙代谢紊乱所致疾病在临床上表现的种种症状与中医所说的“肾虚症”极为相近。

现代预防医学、人体营养学、临床医学专家的大量研究及流行病学调查表明，人体缺钙已成为全球性的问题。美国著名骨科专家兹斯力（Zisly）在香港讲学时说：“香港中年妇女在不知不觉中骨骼逐渐脱钙，脊柱变短，易患骨质疏松症。东方人食谱中缺钙主要是缺少乳制品的摄入。”日本内分泌专家藤田拓男分析了纪伊半岛全体居民流行病学调查资料后指出，钙质、维生素D摄入不足及缺乏日晒，是该岛居民腰疼、压缩性骨折、动脉硬化、高血压、老年痴呆症发病率高的重要原因。藤田拓男还指出，人类和一切陆栖动物一样，在一生中始终受着缺钙的威胁。长期持续的缺钙，会造成骨骼中的钙质随年龄增长而减少，血管和其他软组织中的钙含量则不断增加。这种钙质从骨骼向组织“迁移”的现象是衰老的一个典型特征。

为了维持并增进国民健康，许多国家对国民推荐了日摄入钙量的标准。近年来，WHO一再提高国民钙摄入量标准，将成人的日摄入量（RDA）提高至1,000毫克。我国政府对钙的摄入量亦很重视，有关部门制定了各种年龄段日所需钙的标准。1959、1982和1992年三次全国营养调查资料表明，我国人民普遍缺钙，人均摄入量不足500毫克/d，不少省份低于400毫克/d，学龄前儿童及老年人缺钙严重，平均摄入量仅为应摄入量的31%～69%，孕妇则100%缺钙。我国人民在长期缺钙的状态下生活，身体健康受到严重损害，与发达国家和地区相比，无论是身高、体重等发育水平，还是体力耐力等强壮程度，都有较大差距。除遗传因素外，这种情况的发生与钙质摄入不足有直接关系。因此，为了身体健康，全国人民补钙是当务之急！

总之，钙是生命的基础，是人类和所有哺乳动物必不可少的营养物质。只有摄入足够的钙质，才能保证生存、健康、延缓衰老，才能有充沛、旺盛的精力去工作、学习和生活。缺钙就是缺健康，为提高我国人民的健康水平、提高生活质量、防病治病、抗老防衰、延年益寿，我们必须要摄入足量的钙，这对提高我国人民身体素质具有划时代的意义。

1.2.4　细胞钙代谢

细胞中具有制造同类细胞的全部指令，无数细胞相互协调，发挥特定功能，组成人体。除血红细胞外，天文数字般的遗传信息仅存在于5微米的细胞核中。细胞功能正常与否对健康产生巨大的影响。

不论肝细胞、肠细胞还是脑细胞，所有细胞膜内外的钙离子都必须维持1/10,000的浓度差（图1-3和图1-4），各种细胞的代谢、分泌、分化等生命最基本活动过程都与这种钙浓度差的动态平衡关系密切。当人体因钙不足出现钙代谢紊乱时，细胞膜内外的钙离子动态平衡就被破坏，即“机体缓慢死亡”，种种不可逆的机体衰老迹象就出现了。

图1-3　细胞内外钙代谢

图1-4　细胞内外钙代谢失调

1.2.5　钙的生理功能

（1）成骨作用

钙是构成骨骼和牙齿的重要成分，骨组织由大量钙化的细胞间质及数种细胞构成。钙化的细胞间质称为骨细胞，占骨重的65%。

（2）第二信使作用

当细胞膜上的受体与相应激素或因子结合后，钙作为第二信使可调节一些酶及其他蛋白质的功能，如：促进平滑肌的收缩；激活靶酶或靶蛋白；参与胰岛细胞分泌胰岛素，肾上腺髓质分泌儿茶酚胺；免疫球蛋白引起肥大细胞释放组织胺及凝血酶原引起血小板释放等。

(3)神经末梢

在神经末梢的突触传递、血液系统的血液凝固（作为凝血因子IV参与凝血）、降低神经和肌肉的兴奋性、影响细胞膜的离子通透性等方面，都需要有钙离子参与。见图1-5

图1-5　人体的各种生理功能都离不开钙的参与

1.2.6　钙的吸收与排泄

1.2.6.1　钙的吸收

胎儿期钙由母体通过胎盘、脐带输入到胎儿。成人期一般由食物进口，经食道进入消化系统。食物中的钙多以化合物的形式存在，经过消化过程后变成离子形式的钙，才能被肠道吸收。钙的吸收部位在小肠上段，以十二指肠吸收最快，但吸收量则以较长的回肠为最。离子钙除少量经扩散作用被吸收外，主要是通过肠粘膜的主动运输来完成。

钙的吸收受多种因素的干扰，现将主要因素简述如下。

(1)肠道的pH值。

钙在酸性环境中最容易被溶解和吸收，而肠道的pH值为弱碱性（7.2～7.8），因而不利于钙的溶解吸收。

(2)维生素D是促进钙吸收的主要因素之一。

维生素D可促进小肠粘膜细胞合成钙结合蛋白，以利于钙的吸收。维生素D缺乏时则钙吸收减少。(3)磷酸、草酸、鞣酸和植酸。

当摄入过多的碱性磷酸盐、草酸、鞣酸和植酸类食物（如菠菜等）时，它们会与食物内的钙形成难溶性钙盐，从而无法被人体吸收利用。

(4)低磷饮食可增加对钙的吸收。

食物中的钙、磷最佳比例为2∶1，最多不可超过2∶1.3。

(5)激素。

影响钙质吸收的激素有雌激素、生长激素、肾上腺皮质激素等，其中雌激素减少是更年期妇女骨钙量迅速丢失的主要因素。

(6)食入过多的蛋白质及脂肪。

过多的蛋白质食物会抑制钙的吸收；脂肪可与钙结合形成不溶性钙皂。

(7)其他。

如钠、钾、锶、氟、镁等元素，药物中的抗生素、抗癫痫药和利尿剂等，过量维生素D治疗后，以及一些恶性肿瘤、肝、肾等疾病，或多或少地都会对钙的吸收造成影响。见图1-6。

1.2.6.2　钙过量

(1)经口摄入过多的钙。

经过食道进入体内的钙质和自骨骼中溶解出来的钙质在体内的运输方式不同，进入消化道的钙是否被吸收，一方面取决于肠道内维生素D的多少，另一方面是有关调控激素依据机体的需要来决定吸收多少的。这种激素的控制被称为“主动运输”。进入消化道的过多钙质，在肠功能正常的情况下，多余部分会被排出体外。

图1-6　钙的吸收与排泄

根据科研资料报道，给健康的已经断奶的小鼠每日口服人用量100倍的钙剂，3个月后，这些小鼠与不服钙剂的正常对照组小鼠相比，精神状态、食欲、血中钙含量、耐力、大体解剖、病理切片及观察心、肝、肺、脾、肾等均未发生异常情况，肾小管内亦未发现有钙沉积。据世界卫生组织的报道，正常人每天吃有机酸钙2,000毫克以内是安全的。

以中国人目前的膳食结构，很难达到每天摄入800～1,000毫克钙的水平，要达到每日2,000毫克则更有难度。因此，不必担心补钙过量，更不必担心会有什么危险。

另一种运输则是“被动运输”，即不通过肠道吸收，钙由高浓度的地方流向低浓度的地方，甚至可直接进入血液。由于浓度差异很大，细胞受到极大的压力冲击，因而瞬时即可对机体造成极大的危害。在实践中，如由静脉注射超量的钙质，就是一种危险之举。

(2)骨钙入血过量。

机体长期钙质摄入不足，会引起血钙浓度长期低下，而刺激甲状旁腺素的释放，使其功能亢进，过多地作用于破骨细胞，使破骨细胞增殖，将骨骼中的钙溶出，释放到血液中，造成大量多余的钙充溢在人体细胞、血液、肌肉和细胞质之间，使细胞功能逐渐受到障碍，进而成为各种疾病的根源。

总之，钙质自口进入体内而经肠道吸收是有一定限度的，多余的钙质会随粪便和尿液排出体外，不会被直接吸收入血液中。值得注意的是，由骨溶出的钙质和静脉注入的钙质对机体具有严重的危害，高浓度的血钙(细胞外钙)会使细胞崩溃而危及人的生命。

1.2.6.3　钙的排出

钙的排泄是生物代谢的一个必然过程。其排泄途径主要有肾脏、消化道、乳汁和汗液四种。人体每日排出的钙，约有80%随粪便经肠道排出，约20%经肾脏随尿液排出。肠道排出的钙包括：从食物中摄取的经消化系统的机械性和化学性加工分解处理后，仍不被肠道吸收的难溶性钙质；经消化道进入大肠的未被重吸收的钙离子。其排出量视食物中的钙含量及人体吸收状况的不同而有较大的波动。

由肾小球滤过的钙每天可达10克。血浆中的游离钙80%可经过肾小球过滤，进入原尿。当原尿经过肾小管时，99%以上的钙可被人体主动重吸收，因此终尿中的钙并不多。尿钙排出的多少与肾小球的滤过功能和肾小管的重吸收功能密切相关，肾小管的重吸收功能改变可使尿钙排泄增多或减少。尿钙的排泄量还受甲状旁腺素的控制，受维生素D₃的调节，而且与血钙的水平密切相关——血钙升高，尿钙增多，反之则尿钙减少。成人每天可排出钙150～450毫克，最高可达1,000毫克。当血钙浓度低于8.5毫克/dl时，尿液中钙排泄量即减少。当血钙浓度降低至6.5毫克/dl时，尿液中几乎完全没有钙排出。

此外，从皮肤表面随汗液排出的钙量约1.20～2.05毫克/dl，而乳汁中也可排出钙，正常乳汁含钙量可达30毫克/dl以上。

1.2.7　血钙的自稳系统

1.2.7.1　血钙的构成

血钙指血浆钙，测定时用血清。正常人血浆钙范围为9.0～11.0毫克/dl(2.38±0.02mmol/L,2.25～2.75mmo1/L)，含量相当稳定。儿童血钙值较高，常处于成人正常值的上限。血浆钙主要以三种形式存在：离子钙（50%）、有机阴离子结合钙（10%）、蛋白结合钙(约占血钙总量的1/2)。见表1-4

表1-4　正常血浆钙的存在形式及其浓度

1.2.7.2　血钙自稳系统

人们每天从饮食中摄取一定量的钙，又从尿和粪便中排出一定量的钙，饮食中钙量增加，粪便中钙排泄也增加，从而使血钙的含量维持在一个狭窄的生理范围内，其昼夜差在3%左右。是什么因素调节血钙平衡呢？当饮食中无钙时，血钙不会迅速下降。那么，这些钙来自何方？骨骼在其中又起什么作用？这就是我们要讨论的血钙平衡。

血钙调节主要发生在三个环节上，即胃肠的吸收和排泄，肾小球滤过和肾小管重吸收，骨的矿化和再吸收。

血浆钙之所以维持在一个衡定的水平，主要在于进入血浆的钙和从血浆出来的钙二者之间的平衡。进入血浆的钙主要包括胃肠道吸收入血的钙、骨再吸收的钙和肾小管重吸收的钙。除胃肠道和尿液外，排出体内的钙还应包括汗液中排泄的钙。如果饮食中的钙含量为1,000毫克时，肠道吸收约300毫克，消化道排出100毫克，净吸收为200毫克，即有200毫克钙进入血液循环。我们的骨骼每天约需200毫克钙，称为矿化。但又释放200毫克钙入血，因此，骨与血之间的钙出入是平衡的。肾小球每天约滤过钙9,000毫克，肾小管每天约重吸收钙8,800毫克，从尿中排出的钙每天约200毫克，与每天由胃肠道进入血液循环的200毫克相平衡，血浆钙保持恒定。当饮食中钙减少或增加时，肠道吸收，尿液排出也会相应的发生变化，而血钙无明显变化。这主要是由于肾、骨和肠的调节作用所致。

上述三个环节中，任何一个环节都是不可缺少的。

这三个环节之所以能调节和维持血钙平衡，除本身的调节功能外，主要是由三种激素作用于这些环节上，即：甲状旁腺素（PTH），维生素D及其活性代谢产物，降钙素。

PTH一方面可通过激活破骨细胞和成骨细胞，促使骨钙释放入血；另一方面可使肾小管对钙的重吸收增加。总之，PTH是使血钙增加的激素。

维生素D及其活性代谢产物的主要作用是促进肠钙吸收，促进肾小管钙重吸收，并具有促使骨钙释放入血的作用。

降钙素的作用主要是通过抑制骨吸收和抑制肾小管重吸收来降低血钙。

钙在体内有精密的血钙自稳系统。如果破坏了血钙自稳系统的平衡能力，就会出现血钙过高或过低的现象，使机体发生各种疾病。

血钙自稳系统可以解释老年人骨质疏松、骨量丢失20%～30%，但血钙水平却偏低或基本正常，只是在剧烈运动或天冷时才出现小腿抽筋、手足麻木的现象；也可以解释佝偻病患儿除了激期（即发作期）出现血钙降低，早期、轻度或恢复期，虽有骨骼畸形（如枕秃、方颅、肋缘外翻）或神经系统改变（如夜惊、夜啼、出汗、食欲下降），免疫功能改变，但血钙基本正常或略有降低的原因。当然，血钙自稳系统的调节也有一定限度的，当疾病或机体代谢紊乱，破坏了血钙自稳系统的平衡能力时，也会出现血钙过高或过低的现象。

方卢

鸡胸

X型腿

O型腿

手足抽搐

1.2.8　钙代谢的调节

血钙水平的恒定为维持神经肌肉的兴奋性和代谢过程中一些酶的活性所必需，而血钙水平是由肠道对钙的吸收、骨组织中钙和磷的动态、肾脏对钙和磷的排出以及结合钙蛋白的含量等各方面的变化所决定的，因此说它受到多种因素的影响或调节，其中最重要的调节因素就是维生素D、甲状旁腺素以及降钙素。现就维生素D、甲状旁腺素以及降钙素三者对钙和磷的调节作用分别叙述如下：见图1-7。

图1-7

1.2.8.1　维生素D

维生素D需经肝脏羟化成25-羟维生素D₃，再经肾脏继续羟化成1，25-二羟维生素D₃，才有生理活性。1，25-二羟维生素D3由肾脏生成，进入血液后，再运输至靶器官,发挥生理功能。1，25-二羟维生素D₃作用的靶器官主要是小肠，其次是骨骼和肾。维生素D缺乏时，钙、磷代谢障碍，儿童易发生佝偻病，成人可发生骨质软化症。此外，肝、肾功能严重障碍，维生素D转化成为1，25-二羟维生素D3的能力降低时，亦会发生佝偻病和骨质软化症，而这种佝偻病和骨质软化症用维生素D治疗无效，必须用1，25-二羟维生素D3治疗才有效果，故称抗维生素D佝偻病或肾性佝偻病。

1.2.8.2　甲状旁腺素

甲状旁腺素是甲状旁腺分泌的一种蛋白激素。其分泌主要受血钙浓度的影响，当血钙浓度升高时，则抑制甲状旁腺素的分泌；当血钙浓度降低时，则促进甲状旁腺素的分泌，二者呈反比关系。

甲状旁腺素的主要作用，一方面是促进骨组织间质细胞转变为破骨细胞，从而使溶骨作用增强，成骨作用减弱，骨组织中的钙盐释放入血增多；另一方面可促进肾小管对钙的重吸收，从而使尿钙减少，尿磷增多，血钙浓度升高，血磷浓度减低。

1.2.8.3　降钙素

降钙素是甲状旁腺滤泡旁细胞（又称C细胞）分泌的一种多肽激素。降钙素的分泌随血钙浓度升高而增加，二者呈正比例关系。

降钙素与甲状旁腺素的作用相反。降钙素对骨的作用是抑制间质细胞转变成为破骨细胞，从而成骨作用增强，溶骨作用减弱，骨组织中的钙盐释放入血减少。降钙素对肾的作用是抑制肾小管对钙、磷的重吸收，从而使尿钙及尿磷增多，使血钙和血磷浓度降低。