磷代谢紊乱

尽管CKD合并SHPT的发病机制较为复杂，但低钙血症、高磷血症和1，25（OH）2D3减少是众所周知的三大环节。

维持正常细胞外钙浓度需维生素D、PTH及降钙素的协同作用。当细胞外钙浓度降低时，甲状旁腺即能察觉，并释放PTH，PTH刺激骨吸收，释放钙至细胞外间隙，同时刺激肾小管钙重吸收；1，25（OH）2D3增加肠道钙吸收，维持体内钙平衡。CRF患者，由于低钙血症的不断刺激，使PTH分泌增多，增多的PTH以维持血钙正常水平，于是导致继发性甲状旁腺功能亢进症。因此，低钙血症、高磷血症以及肾脏生成1，25（OH）2D3障碍，在甲状旁腺功能亢进症的发生、发展中起着至关重要的作用。

一、钙代谢紊乱

（一）钙对甲状旁腺增生的调节

多种因素通过诱导甲状旁腺的细胞功能变化来控制PTH的释放。钙是调节PTH分泌的最重要因素，通过改变细胞内的钙浓度来实现。细胞内钙浓度的增高通过多种细胞机制如抑制cAMP的积聚或作用、刺激细胞内已经合成的PTH的降解来影响PTH的分泌。无论在生理还是病理情况下，细胞外钙离子都是快速调节甲状旁腺激素分泌的重要因素。血钙水平的降低对PTH分泌具有显著的刺激作用，PTH水平增高从而促进钙的重吸收，并使尿磷排泄增多。研究表明：血钙下降可在数分钟内迅速刺激储存于甲状旁腺细胞分泌泡中PTH释放增加，同时抑制PTH在分泌泡内降解，促进降解片段的再利用；数小时或数天后PTH mRNA表达明显增加。低钙血症同时还可以通过转录后机制调节使PTH mRNA的降解显著减少；数周或数月后低钙血症还能刺激甲状旁腺组织的DNA复制、细胞分裂及组织增生，进一步导致PTH合成增多，释放增加。

（二）CKD血钙降低的原因

慢性肾病时低钙血症的发生至少有3种假设机制：①磷潴留；②骨骼对PTH脱钙作用的抵抗；③维生素D的代谢异常。这些假说的各自支持者们给人的印象是对低钙血症和继发性甲状旁腺亢进症的发生机制存在很大分歧。实际上这些机制不是相互排斥而是相互关联的。这些因素综合在一起形成了对CKD低钙血症统一完整的解释，为解决CKD的矿物质和骨代谢异常问题提供了很好的理论框架。

事实上，当肾小球滤过率低于60ml／min时，1，25（OH）2D3的生成就可能减少，使肠道钙吸收减少。也就是说在肾小球滤过率低于60ml／min时，便可出现PTH增加及血钙降低，即已存在引起骨病的基础；至肾小球滤过率低于20～30ml／min时，由于磷从肾小管排泄减少而出现高磷血症使肠道吸收钙减少；而高磷血症及骨对PTH的抵抗性造成阻碍骨内钙的动员；出现酸中毒时加速了钙从肾脏排泄而造成血钙进一步降低。

（三）钙敏感受体（CaR）减少

CaR位于甲状旁腺细胞膜上。这个受体蛋白在甲状旁腺辨别血中离子钙浓度变化的能力中起重要作用，即CaR介导了钙对甲状旁腺分泌PTH的调节。1993年，Brown等首先发现了牛甲状旁腺钙敏感受体（bovine parathyroid calcium-sensing receptor，BopCaSR）的eDNA，长度为5．3kbp，编码含1 085个氨基酸的蛋白质，该受体存在于甲状旁腺和肾细胞上，是一种分布于细胞膜的蛋白质，不仅能结合钙离子，还能与其他2价、3价的多价阳离子结合。细胞外钙的变化可直接通过甲状旁腺细胞膜上的钙通道传入胞内，也可通过细胞外钙敏感受体而发挥作用。它有3个主要结构区域：①胞外亲水N末端区；②含7个疏水螺旋区的胞膜中心区域，属于G蛋白耦联受体（G-protein-coupled receptor，GPR）的超家族；③位于胞质内的C末端区。该受体对细胞外Ca2＋敏感，能通过改变磷酸肌醇及细胞内钙的转化而调节PTH分泌。此后，在人甲状旁腺细胞、甲状腺C细胞及其他与Ca2＋平衡无关的多种细胞中均发现有CaSR的表达。

PTH合成完毕后便储存在细胞的分泌颗粒中。当细胞Ca2＋外浓度升高，CaSR被激活，由G蛋白介导的1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）合成增加，促进细胞内Ca2＋动员和细胞外Ca2＋内流，从而使胞质内Ca2＋浓度迅速增高，抑制细胞释放PTH，同时还促进其在细胞内降解。由于血液循环中PTH的半衰期很短，所以CaSR激活后，血PTH水平迅速下降；反之，当细胞外Ca2＋浓度降低时，PTH分泌增多。由此可见，通过激活CaSR，血Ca2＋能独立、快速地影响PTH的释放，从而调节甲状旁腺细胞的功能，维持机体钙平衡。

目前，已知CaSR是机体调节钙平衡的重要组成部分，其主要作用可能包括：①介导细胞外钙对PTH分泌的调节；②参与机体“钙调定点”的设置；③调节PTH合成及组织增生；④影响肾脏钙的排泄；⑤调节肾脏1，25（OH）2D3的合成；⑥介导氨基糖苷类抗生素的肾脏毒性作用；⑦介导高镁血症的病理作用等。

在CKD病程中，甲状旁腺细胞的CaR密度下降。血清钙和1，25（OH）2D3水平以及饮食磷看起来不是调节CaR合成的因素。新近的研究发现，在慢性肾功能不全伴SHPT患者的甲状旁腺组织中CaSR基因和蛋白质合成显著下调，其结节性增生部位比弥漫性增生部位更明显，与甲状旁腺细胞过度分泌PTH的现象直接相关。另外，甲状旁腺中增殖细胞核抗原的表达也与CaSR之间存在明显的负相关，提示CaSR的下调可能参与了甲状旁腺细胞的增生，并导致细胞外钙变化对PTH正常的抑制能力下降，致使PTH分泌增加。还有学者提出，CaSR表达的减少与甲状旁腺组织的增生密切相关。由于单个细胞分泌异常和细胞总数的增多是引起患者血PTH水平上升的主要因素。因此，甲状旁腺细胞CaSR表达减少在SHPT的发病过程中占有重要地位。

（四）钙调定点异常

钙调定点是指PTH的分泌量为最大值的50%时对应的血Ca2＋浓度。血清钙水平在调节PTH分泌中的作用在正常机体是S形的曲线（图4-2），只在一个狭窄的钙浓度范围内起作用。这些钙与PTH分泌之间的调节异常可通过钙调节点的变化来评估。

图4-2　血Ca2＋水平与PTH分泌量间的反比关系曲线

钙调定点在CKD病人中发生改变，CKD病人需要比正常人更高的血清钙浓度来抑制PTH分泌。因为CKD病人甲状旁腺腺苷环化酶对于钙的抑制作用的敏感性降低，这将损伤钙对PTH分泌的抑制作用。在原发性或继发性甲状旁腺亢进症病人中发现血Ca2＋水平与PTH分泌量间的反比关系曲线右移，钙调定点增高，即在相同的血Ca2＋浓度下，甲状旁腺功能亢进细胞分泌的PTH较正常明显增高。透析病人经1，25（OH）2D3治疗后，PTH分泌抑制、钙调定点向左移位。在慢性肾功能不全患者的甲状旁腺中发现钙对PTH分泌的抑制作用不明显，提示CRF患者除了甲状旁腺组织增生外，PTH水平增高可能与钙调定点的改变有关。

钙调定点增高的意义为，同正常人比较，慢性肾功能不全伴SHPT患者需要较高的离子钙水平才能抑制PTH的分泌。正常人甲状旁腺钙调定点约为1．0mmol，而在SHPT患者则为1．216mmol，因而血清中正常Ca2＋水平可能不足以抑制增生的甲状旁腺分泌PTH。在这种情况下，血清Ca2＋可能不得不增加至高出正常水平以抑制SHPT患者增高的PTH分泌。为了阐明1，25（OH）2D3对钙调定点异常的影响。Delmez等观察一组血液透析患者静脉注射1，25（OH）2D3前、后2周，钙对PTH抑制作用的变化。应用1，25（OH）2D3后的高钙抑制期，钙对PTH的调定点由1．31mmol降至1．265mmol。而在低钙状态下，甲状旁腺对1，25（OH）2D3的反应改善。Dunlay等也报道HD患者静脉注射1，25（OH）2D310周后，血清PTH明显降低。此外，Slatposky等报道20例维持血液透析患者静脉注射1，25（OH）2D3后，PTH被明显抑制［（70．1±3．2）%］，但口服组PTH的抑制作用弱于静脉注射组。Reicher等比较间断与持续应用1，25（OH）2D3对尿毒症大鼠血清1，25（OH）2D3和PTH的影响。间断治疗组大鼠在当天和第4天冲击用药35pmol（IP），持续治疗组在6d内以微泵注射1，25（OH）2D3 70mmol。结果间断用药组血清1，25（OH）2D3浓度明显增高，血清PTH显著降低，前甲状旁腺素原-肌动蛋白mRNA的表达明显减弱。此外，间断用药组不能抑制甲状旁腺增生。Tsukmoto等报道，以1，25（OH）2D33～4g／L，每周2次冲击治疗，对PTH的抑制作用明显强于传统的0．15g／（L·d）。因而，1，25（OH）2D3治疗期间PTH分泌被抑制的原因之一是甲状旁腺对血清钙敏感性提高的结果。

二、磷代谢异常

（一）机体磷代谢及调节

磷约占体重的1%，其中85%在骨组织，14%在软组织中，1%在细胞外液。细胞外的磷有10%与蛋白结合，其余90%呈游离状态或与阳离子结合可通过肾小球滤过。食物中含有大量的磷，一般每日摄入1 000～1 500mg。正常情况下，摄取的磷60%～80%在小肠近端吸收。磷的吸收有两个机制，细胞旁路作用最重要；另一个则是通过Na／P转运体Ⅱb主动吸收磷。未吸收的通过消化液排泄，摄入的磷1／3经粪便排出，但磷排泄的调节在肾脏。每天经肾小球滤过的磷约5．25g，其中80%～90%被重吸收，主要（80%）在近曲小管通过Na／P转运体Ⅱa重吸收。高磷饮食、高血磷、高血钙和慢性酸中毒都有可能减少肾脏对磷的重吸收。PTH是影响磷吸收的重要因素，主要通过对Na／P转运体的直接作用减少肾小管的重吸收；其他因素［如1，25（OH）2D3、多巴胺、胰岛素、phosphatonin和stanniocalcin］对磷的吸收均起作用。但是，除了维生素D类似物，其他因素对整个磷代谢的作用不确切或较小。

（二）CKD磷潴留及高磷血症

慢性肾病肾功能减退早期，1α羟化酶的生成减少及活性维生素D不足，肠道对磷的摄入减少，血磷可偏低；加之酸中毒时，细胞外磷向细胞内转移；同时肾脏排磷增加，导致血磷进一步降低。CRF早期，血钙、血磷浓度及它们的乘积低于正常，导致骨有机质成熟障碍，矿化过程受阻。慢性肾功能不全中期即可发生磷潴留，随着肾衰竭加重，肾小管对磷的排泄逐渐减少，高磷血症便不可避免。

1．肾功能减退导致磷潴留 磷潴留导致SHPT发生理论最早于20世纪70年代提出，并且形成了经典的“矫枉失衡”学说。正常情况下由于胃肠道中吸收的磷（约36．2mmol）90%经肾排泄（约29．4mmol），当发生慢性肾功能不全时，肾小球滤过率下降到30ml／（min·1．73m2）时，磷开始在体内聚集、潴留，形成高磷血症，进而刺激PTH合成及释放。传统的观点认为高磷血症主要通过降低血钙，通过减低1-α羟化酶的活性，降低血浆1，25（OH）2D3的水平，引起骨骼抵抗，从而间接地刺激甲状旁腺细胞增殖。近来Kates等的研究发现，血磷升高可直接刺激PTH合成，并参与甲状旁腺组织的增生。在培养的甲状旁腺细胞中可以观察到，高磷培养液（2．8mmol／L）能明显增加PTH的分泌量，可达低磷培养液（0．2mmol／L）的6倍以上。在大鼠甲状旁腺组织中还发现了一种特异性的Na2Pi转运子，有可能将血磷的变化传入细胞；低磷饮食能刺激其基因表达。Moallem等的工作更令人鼓舞，他们发现在低磷饮食大鼠中，PTH mRNA与甲状旁腺胞质蛋白的结合能力明显低于正常饮食大鼠，PTH mRNA的降解明显增快；相反，在低钙饮食大鼠中，PTH mRNA与甲状旁腺胞质蛋白的结合力显著增强，稳定性也明显增加。上述情况有力地提示，低磷或低钙饮食可通过影响甲状旁腺胞质蛋白与PTH mRNA的结合能力而参与PTH基因转录后的调节。此外动物实验还发现，高磷饮食可在短短数天内导致尿毒症大鼠甲状旁腺的重量及蛋白、DNA含量明显升高；而低磷能直接抑制有丝分裂原，从而影响细胞增生。

2．CKD 4期出现高磷血症 尽管在CKD的早期（2期）即发生磷潴留，但高磷血症在肾功能严重下降时（4期）才明显。多个因素可能影响CKD病人的血磷水平，当GFR下降到30ml／（min·1．73m2）时血清磷开始增高，随着肾功能的下降，血磷逐渐升高，一般GFR低于20～30ml／min时出现高磷血症。饮食磷摄入和被肠吸收的那部分磷对CKD病人高磷血症起重要作用。这些病人肠的磷吸收只有轻度下降，但是他们的肾脏不能适当地处理磷负荷。因此，当GFR低于30ml／（min·1．73m2）时，磷摄入增加可以引起血清磷显著增高。

第4期和第5期CKD病人血清磷水平的一个重要决定因素是PTH高分泌程度和骨骼对高水平PTH的反应性。正常情况下，PTH降低肾小管对磷的重吸收，增加尿磷排泄，从而维持正常血清磷水平。当肾功能持续下降时［GFR低于20ml／（min·1．73m2）］，PTH的这种作用也持续下降。这时的肾脏不能对持续增高的PTH做出反应来增加磷的排泄。高水平的磷促使骨吸收增加，钙和磷从骨骼中释放到细胞外液。这些磷不能从肾脏排出，因而血清磷浓度增加。这种情况也发生在透析病人。一些临床观察支持这些观点。首先，伴有严重继发性甲状旁腺亢进症的肾衰竭持续进展病人，其血清磷水平高于那些肾功能相当但是甲状旁腺亢进症不严重的病人。其次，肾衰竭伴严重继发性甲状旁腺亢进症的病人进行甲状旁腺全切或次全切术后，血清钙和磷水平下降。再次，慢性肾脏病伴明显的继发性甲状旁腺亢进症病人经血液透析治疗后，血清磷不仅维持在高于正常的水平，而且可能在透析后快速回弹到透析前水平。

（三）磷对甲状旁腺增生的作用机制

1．磷调节血PTH的机制 机制之一是调控血钙和1，25（OH）2D3。血磷升高与钙结合后沉积于骨和软组织，从而降低血钙；肾衰竭时，高磷血症减少骨中钙的释放（骨抵抗），并进一步抑制生成1，25（OH）2D3，加重钙的缺乏。低血1，25（OH）2D3又减少了肠道钙的吸收和骨钙转运，降低了血中游离钙；低钙血症直接刺激增加PTH的分泌、PTH基因的表达和甲状旁腺细胞的增生。相反，低磷血症增加1α羟化酶的活性，从而增加血钙的浓度。

2．磷独立于血钙、1，25（OH）2D3以外作用于甲状旁腺细胞 在中度肾衰竭患者中已证实，限制饮食中磷的含量能增加血中1，25（OH）2D3的浓度，使高PTH恢复正常。但在严重肾衰竭的患者及动物，肾实质的严重减少抵消了低磷增加1α羟化酶活性带来的正效应。尽管如此，低磷仍能独立于1，25（OH）2D3和钙的变化而改善SHPT。Masashi等给两组肾衰竭大鼠分别喂饲高、低磷饲料，导致肾衰竭大鼠高血磷、高PTH和相对低的血磷、低PTH，而两组大鼠1个月内的血游离钙和1，25（OH）2D3水平均无显著差异。这项研究提示在慢性肾功能不全，磷独立于血钙、1，25（OH）2D3以外作用于甲状旁腺细胞。因此，磷通过影响血钙和1，25（OH）2D3，其独立作用在SHPT的发病中起中枢性作用。Kilav等亦证实了血磷对PTH基因表达和血清PTH的影响不依赖于血清钙和1，25（OH）2D3的任何变化。给第二代维生素D缺乏的幼鼠喂无维生素D、低钙、低磷饮食，一夜后，血清钙或1，25（OH）2D3无变化，血磷显著降低，PTH mRNA和血清PTH水平显著下降；原代培养悬浮的牛甲状旁腺细胞，细胞培养基中磷的不同浓度并不能刺激PTH的分泌，这与限制磷降低PTH水平的实验结果相反。对正常和尿毒症动物研究显示，饮食中的磷含量显著影响PTH的合成和分泌。肾衰竭时，高磷饮食加重SHPT，限制磷的摄入则能抑制甲状旁腺功能亢进。

（四）多种证据显示磷潴留可以促进继发性甲状旁腺功能亢进

1．第一个证据 喂食高磷饮食的小猪发生一种异常症状的“喷嚏病”。这种疾病以呼吸困难和打喷嚏为特点，原因是发生纤维性鼻炎而导致鼻甲骨变形。这个疾病也同时出现在喂饲高磷、低钙饲料的马身上。这些动物还出现跛行和因面骨肿胀而发生的“大头”，这两种异常症状都是因为破骨性骨吸收造成的。初始，这些动物发生高磷、低钙血症，随后是高磷、高钙血症。它们的甲状旁腺出现弥漫性增生。这些观察结果证实继发性甲状旁腺亢进症与摄入过量的磷有关，即使是在不存在CKD的情况下。

2．第二个证据 即使在肾功能正常的情况下，正常机体急性摄入无机磷引起短暂的血清磷升高和离子钙下降，以及血PTH水平的显著增高。

3．第三个证据 试验诱导下发生肾功能下降的犬，其继发性甲状旁腺亢进症的发展受食物中磷摄入的影响；按GFR的下降程度减少饮食磷的摄入，可以预防继发性甲状旁腺亢进症的发生。

显然，磷潴留和高磷血症可以在正常肾功能或肾功能不全时促进继发性甲状旁腺亢进症的发生。因为继发性甲状旁腺亢进症在CKD早期就已发生，因此预期在肾功能下降的早期高磷血症也已发生。但是有力的证据证明，在肾功能中等度下降（3期）的病人，并不发生高磷血症，而是正常血磷或轻度低磷血症。如何解释这种矛盾，推测在CKD肾功能下降的早期出现短暂和可能不能检测到的血清磷升高。这种短暂的高磷血症可以直接降低血离子钙水平，因而刺激甲状旁腺释放更多的PTH。血PTH水平的增高将减少肾小管对磷的重吸收和增加尿磷排泄，使血磷和血钙水平恢复正常，其代价是出现一个以PTH水平增高为特点的新稳态。这个假设提示在病人肾功能下降的初期即已发生适应性变化，用继发性甲状旁腺亢进症来维持正常的磷稳定。但是已有大量的证据显示，CKD时没有继发性甲状旁腺亢进症也可以维持磷的稳定。首先，实验性肾功能不全的犬甲状腺-甲状旁腺被切除后，对其补充维生素D可保持正常的血清钙，肾脏磷滤出增多、血清磷维持正常水平。其次，大鼠免疫后发生抗肾小管基底膜抗体导致的间质性肾炎和肾功能下降，肾脏不能产生cAMP，从而不能对PTH发生反应。尽管如此，尿液中磷滤出、排泄量明显增加。再次，在肾功能不全大鼠的研究中清楚显示，PTH不是肾脏处理磷的主要调节因素。最后，CKD病人存在高水平的磷排泄，甚至在甲状旁腺全切除后。

如果磷潴留假设理论所描述的各种情况发生，血清基础磷和钙水平应该表现为下列组合中的一种：高磷和低钙、正常磷和正常钙、低磷和高钙。后者在甲状旁腺的适应性反应被增大时可能发生，如发生于马身上的营养性继发性甲状旁腺亢进症。然而充分的证据显示，大多数肾功能中等度受损病人的平均血清磷和钙水平实际上低于正常人，仅用磷潴留理论不能解释这些现象。因此，一定有其他因素在CKD早期阶段低钙血症的发生中起作用。持这些观点者并不否定磷潴留在CKD的低钙血症和继发性甲状旁腺亢进症发生中的重要性。实际上，他们认为CKD病程中的磷潴留对发生低钙血症的作用机制并不仅局限于高磷血症对血清钙的直接作用。

值得注意的是，随着肾功能的不断丧失，当高磷血症发生时，血中增高的磷可抑制血钙水平导致低钙血症。此外，试验证据显示极高水平的血清磷可以直接影响甲状旁腺功能，这种高血清磷水平可能诱导甲状旁腺增生，并且不依赖于低钙血症和低血清1，25（OH）2D3水平。高磷血症直接作用于转录后机制，从而增加PTH的合成与分泌。

磷潴留及高磷血症是慢性肾衰竭SHPT重要的刺激因子，其机制概括如下：①磷潴留抑制1α羧化酶的活性，肾脏1，25（OH）2D3合成减少刺激PTH分泌增加；②降低钙离子水平，低钙刺激PTH分泌增加；③直接刺激甲状旁腺细胞增殖及甲状旁腺激素（PTH）的分泌。