臨床生物化學(xué):第一節(jié)　鈣、磷代謝及其異常

一、鈣、磷的生理功用

鈣鹽和磷酸鹽是人體內(nèi)含量最高的無機鹽，成人體內(nèi)鈣總量約為400-800g，約99％的鈣和86％以上的磷存在于骨骼和牙齒中。

（一)體內(nèi)Ca²⁺的生理功能

⒈血漿Ca²⁺可降低毛細血管和細胞膜的通透性，降低神經(jīng)、肌肉的興奮性當血漿Ca²⁺的濃度降低時，神經(jīng)、肌肉的興奮性增高，可引起抽搐。

⒉血漿Ca²⁺作為血漿凝血因子Ⅳ參與凝血過程它是因子Ⅸ、因子Ⅹ、凝血酶原、因子ⅩⅢ等的激活作用中不可缺少的輔因子。

⒊骨骼肌中的Ca²⁺可引起肌肉收縮當肌細胞內(nèi)儲存Ca²⁺受神經(jīng)沖動而釋放，Ca²⁺濃度增大到10^-7-10^-5mol/L時，Ca²⁺可迅速地與鈣蛋白的鈣結(jié)合亞基結(jié)合，引起一系列構(gòu)象改變后導(dǎo)致肌肉收縮。

⒋Ca²⁺是重要的調(diào)節(jié)物質(zhì)一方面作用于質(zhì)膜，影響膜的通透性及膜的轉(zhuǎn)運。一方面，在細胞內(nèi)Ca²⁺作為第二信使起著重要的代謝調(diào)節(jié)作用。此外，Ca²⁺還是許多酶（脂肪酶、ATP酶)的激活劑，Ca²⁺還能抑制維生素D₃-1α-羥化酶的活性，從而影響代謝。

（二)磷的生理功能

⒈血中磷酸鹽（HPO₄^2-/H₂PO₄^-)是血液緩沖體系的重要組成成分。

⒉細胞內(nèi)的磷酸鹽參與許多酶促反應(yīng)如磷酸基轉(zhuǎn)移反應(yīng)、加磷酸分解反應(yīng)等。

⒊構(gòu)成核苷酸輔酶類（如NAD⁺、NADP⁺、FMN、FAD、CoA等)和含磷酸根的輔酶（如TPP、磷酸吡哆醛等)，還構(gòu)成多種重要的核苷酸（如ATP、GTP、UTP、CTP、cAMP、cGMP等)。

⒋細胞膜磷脂在構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)、維持膜的功能以及代謝調(diào)控上均發(fā)揮重要作用。酶蛋白及多種功能性蛋白質(zhì)的磷酸與脫磷酸化則是代謝調(diào)節(jié)中化學(xué)修飾調(diào)節(jié)的最為普遍、最為重要的調(diào)節(jié)方式，與細胞的分化、增殖的調(diào)控有密切的關(guān)系。

二、鈣、磷代謝及其調(diào)節(jié)

（一)血鈣與血磷

⒈血鈣血鈣幾乎全部存在于血漿中，正常人血鈣波動甚小，保持于2.25-2.75mmol/L（10±1mg/dl或4.5-5.5mEq/L)。血漿鈣分為可擴散鈣和非擴散鈣兩大類。非擴散鈣是指與蛋白質(zhì)（主要是白蛋白)結(jié)合的鈣，約占血漿總鈣的40％，它們不通透毛細血管壁，也不具有前述生理功用。

血漿（清)鈣的60％是可擴散鈣，其中一部分（占血漿總鈣的15％)是復(fù)合鈣，即是與檸檬酸、重碳酸根等形成不解離的鈣。發(fā)揮血鈣生理作用的部分是離子鈣，占總鈣的45％，非擴散鈣與離子鈣之間可以互相轉(zhuǎn)化。臨床上常測定血清總鈣量以觀察血清離子鈣的變化情況，方法簡便。但由于非擴散鈣部分可隨血清白蛋白濃度的增減而改變，即同時引起血清總鈣含量的增減，但不影響血清離子鈣的濃度。目前已可應(yīng)用離子選擇電極等方法直接測定血清中離子鈣的濃度，其正常參考值為0.94-1.26mmol/L。

血清pH值對血鈣濃度有顯著影響，酸中毒時蛋白結(jié)合鈣向離子鈣轉(zhuǎn)化；堿中毒時，血漿離子鈣濃度降低，此時雖血漿總鈣含量無改變，亦可出現(xiàn)抽搐現(xiàn)象。

⒉血磷血液中的磷以有機磷和無機磷兩種形式存在。有機磷酸酯和磷脂存在于血細胞和血漿中，含量甚大，血磷通常是指血漿中的無機磷，正常人血漿無機磷含量為成人1.1-1.3mmol/L（3.5-4.0mg/dl)，嬰兒為1.3-2.3mmol/L（4-7mg/dl)，血漿無機磷酸鹽的80％-85％以HPO₄^2-的形式存在，其余為H₂PO₄^-，PO₄^3-僅含微量。

血漿磷的濃度不如血漿鈣濃度穩(wěn)定，新生兒血磷約為1.8mmol/L（5.5mg/dl)，6個月嬰兒可升高至2.1mmol/L（6.5mg/dl)。此后隨年齡增長又逐步下降，15歲時達成人水平。兒童時期血磷高是由于兒童處于成骨旺盛期，堿性磷酸酶活性較高所致。成年人血磷也有一定的生理變動，進食、攝糖、注射胰島素和腎上腺素等情況下，由于細胞內(nèi)磷的利用增加，也可引起血磷降低。血鈣與血磷之間也有一定的濃度關(guān)系，正常人鈣、磷濃度（mg/dl)的乘積在36-40之間，病理條件下此值可高于40或低于36。

（二)鈣磷代謝及其調(diào)節(jié)

⒈鈣、磷的吸收與排泄正常成人日攝入鈣量在0.6-1.0g之間。發(fā)育期兒童、少年、孕婦及授乳婦女需較多的鈣。食物鈣主要含于牛奶、乳制品及果菜中。鈣主要在十二指腸吸收，成人每日可吸收0.1-0.4g，鈣吸收主要是在活性維生素D₃調(diào)節(jié)下的主動吸收。腸管pH明顯地影響鈣的吸收，偏堿時可以促進Ca₃（PO₄)₂的生成，因而能減少鈣的吸收。乳酸、氫基酸及胃酸等酸性物質(zhì)有利于Ca₃（H₂PO₄)₂的形成，因此能促進鈣的吸收。食物中的草酸和植酸可與鈣形成不溶性鹽，影響鈣的吸收。食物中鈣磷比例對吸收也有一定影響，Ca：P＝2：1時吸收最佳。

鈣通過腸管及腎排泄。由消化道排出的鈣一部分是未吸收的食物鈣，另一部分是腸管分泌的鈣（每日可達600mg)，分泌的鈣量可因攝入高鈣膳食而增加，嚴重腹瀉排鈣過多可導(dǎo)致缺鈣。經(jīng)腎排泄的鈣占體內(nèi)總排鈣量的20％。每日由腎小球濾出約10g鈣，其中約一半在近曲小管被重吸收，1/5在髓袢升段被吸收，其余在遠曲小管和集合管被吸收，尿中排鈣量只占濾過量的1.5％（約150mg)。尿鈣的排出量受血鈣濃度的直接影響，血鈣低于2.4mmol/L（7.5mg/dl)時尿中無鈣排出。

成人每日進食磷約1.0-1.5g，以有機磷酸酯和磷脂為主，在腸管內(nèi)磷酸酶的作用下分解為無機磷酸鹽。磷在空腸吸收最快，吸收率達70％，低磷膳食時吸收率可達90％。由于磷的吸收不良而引起的缺磷現(xiàn)象較少見，但長期口服氫氧化鋁凝膠以及食物中鈣、鎂、鐵離子過多，均可由于形成不溶性磷酸鹽而影響磷的吸收。

腎是排泄磷的主要器官，腎排出的磷占總磷排出量的70％，30％由糞便排出。每天經(jīng)腎小管濾過的磷可達5g，約85％-95％被腎小管（主要是近曲小管)重吸收。

⒉鈣磷代謝的調(diào)節(jié)鈣、磷的吸收與排泄、血鈣與血磷的水平、機體各組織對鈣磷的攝取利用和儲存等都是在活性維生素D、甲狀旁腺激素及降鈣素這三種激素的調(diào)節(jié)下進行的。

⑴甲狀旁腺素：甲狀旁腺素（parathyroidhormone，PTH)是由甲狀旁腺的主細胞合成并分泌的一種單鏈多肽。初合成的是含115個氨基酸殘基的前甲狀旁腺素原，再在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)去掉N端25個氨基酸殘基形成甲狀旁腺素原，后者在高爾基復(fù)合體內(nèi)從N端去掉一個六肽，形成84個氨基酸殘基的PTH，分子量9500。

PTH的合成與分泌受細胞外液Ca₃⁺濃度的調(diào)節(jié)，血鈣濃度低（如降至1.3mmol/L)時可明顯促進PTH的合成與分泌；血鈣濃度高（如達3.9mmol/L)則抑制PTH的合成與分泌。血鈣在1.3-3.9mmol/L范圍內(nèi)，血鈣濃度與PTH分泌呈負相關(guān)關(guān)系。

在肝枯否細胞及腎小管細胞，PTH均可被分解為N端兩個片段，N片段具有PTH活性，可被肝細胞、腎及骨組織攝取，C片段無PTH活性（表)6-1。

表6-1 血中PTH各片段的活性比較

PTH是維持血鈣正常水平的最重要的調(diào)節(jié)因素，它有升高血鈣、降低血磷和酸化血液等作用，其主要靶器官是骨、腎小管，其次是小腸粘膜等。PTH作用于靶細胞膜�；钚韵佘账岘h(huán)化酶系統(tǒng)，增加胞質(zhì)內(nèi)cAMP及焦磷酸鹽濃度。cAMP能促進線粒體Ca²⁺轉(zhuǎn)入胞質(zhì)；焦磷酸鹽則作用細胞膜外側(cè)，使膜外側(cè)Ca²⁺進入細胞，結(jié)果可引起胞質(zhì)內(nèi)Ca²⁺濃度增加，并激活細胞膜上的“鈣泵”，將Ca²⁺主動轉(zhuǎn)運至細胞外液，導(dǎo)致血鈣升高。

PTH對骨的作用：骨是最大的鈣儲存庫，PTH總的作用是促進溶骨，提高血鈣。PTH可在數(shù)分鐘到數(shù)小時內(nèi)引起骨鈣動員，使密質(zhì)骨中的鈣釋放入血，此種作用迅速但不持久。數(shù)小時至數(shù)日內(nèi)，PTH的作用是將前破骨細胞和間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化為破骨細胞，使破骨細胞數(shù)目增多，引起溶骨作用和骨鈣的大量釋放。PTH對破骨細胞的作用是使細胞內(nèi)Ca²⁺濃度增加，進而促使溶酶體釋放各種水解酶；另一方面抑制異檸檬酸脫氫酶等酶活性，使細胞內(nèi)異檸檬酸、檸檬酸、乳酸、碳酸及透明質(zhì)酸等濃度增高，促進溶骨。此外，膠原酶活性也顯著升高，這均有利于溶骨作用。

PTH對腎的作用：主要是促進磷的排出及鈣的重吸收，進而降低血磷，升高血鈣。它作用于腎遠曲小管和髓袢上升段以促進鈣的重吸收；抑制近曲小管及遠曲小管對磷的重吸收，使尿磷增加。

此外，PTH促進腎活性維生素D的形成，它能促進腎25-（OH)-D_３lα-羥化酶的活性增高，從而促進25-（OH)-D_３lα-羥化作用。

PTH對小腸的作用是促進腸管對鈣的重吸收，這一作用是通過活性維生素D來實現(xiàn)的。PTH刺激腎25-（OH)-D_３lα-羥化酶，促進lα，25-（OH)-D_３的生成，后者作用于小腸，促進小腸對鈣和磷的吸收。

⑵降鈣素：降鈣素（calcitonin，CT)是由甲狀腺濾泡旁細胞（parafollicularcell，C細胞)合成、分泌的一種單鏈多肽激素，由32個氨基酸殘基組成，分子量3500。CT在初合成時是由136個氨基酸殘基組成的分子量為15000的前體物。此前體物中還含有一個稱為下鈣素（katacalicin)的21肽肽段。當血鈣增高時，降鈣素及下鈣素等分子分泌，下鈣素能增強降鈣素降低血鈣的作用，血鈣低于正常時CT分泌減少。CT作用的主要靶器官是骨、腎和小腸。CT對骨的作用是抑制破骨細胞活性，從而抑制骨基質(zhì)的分解和骨鹽溶解，同時抑制破骨細胞的生成，還有使間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒羌毎�的作用，結(jié)果促進骨鹽沉淀，降低血鈣。此外，它還抑制腎小管對磷的重吸收，以增加尿磷，降低血磷。

⑶維生素Ｄ：天然存在的維生素D有兩種，即維生素D₂（麥角鈣化醇，erqocalciferol)及維生素D₃（膽鈣化醇，cholecalciferol)。維生素D₂及D₃具有相同的生理作用，且都必須在體內(nèi)進行一定的代謝轉(zhuǎn)變，成為活化型后才能發(fā)揮其生物學(xué)作用，肝和腎是維生素D活化的主要器官。

肝細胞微粒體中有維生素D₃-25-羥化酶系，可在NADPH、O₂和Mg²⁺參與下將維生素D₃羥化生成25-（OH)-D_３。在肝生成的25-（OH)-D_３與血漿中特異的α₂-球蛋白（D結(jié)合蛋白)結(jié)合，運輸至腎，在腎近曲小管上皮細胞線粒體中的25-（OH)₂-D_３lα-羥化酶系（包括黃素酶．鐵硫蛋白和細胞色素P₄₅₀)的催化下，羥化生成lα，25-（OH)₂-D_３。后者具有較強的生理活化，其活性比維生素D₃高10-15倍，被視為維生素D的活化型，并被當作激素。

1α，25-（OH)₂-D_３能反饋地抑制25-OH-D₃-1α-羥化酶的活性，但可誘導(dǎo)腎25-OH-D₃-24-羥化酶的合成。故當體內(nèi)1α，25(OH)₂-D₃減少時，25-(OH)-D₃傾向于合成高活性的1α，25(OH)₂-D₃；而當1α，25(OH)₂-D₃過多時，可形成低活性的1，24，25-(OH)₂-D₃，這對于防止體內(nèi)活性維生素D產(chǎn)生過多，控制維生素D中毒有重要意義。

無機磷可抑制25(OH)-D₃-1α-羥化酶系的活性，故當血磷降低時可促進1，25-(OH)₂-D₃的生成，血磷正�；蛟龈邥r，25-(OH)-D₃-1α-羥化酶系活性降低。甲狀旁腺激素亦可促進1α，25-(OH)₂-D₃的生成；而降鈣素則抑制此過程。

活性維生素D₃作用的靶器官主要是小腸、骨和腎。

對小腸的作用：1α，25-(OH)₂-D₃具有促進小腸對鈣、磷的吸收和轉(zhuǎn)運的雙重作用，即促進腸粘膜細胞膜對鈣的通透、細胞內(nèi)的結(jié)合及轉(zhuǎn)運。鈣主要在十二指腸吸收，腸粘膜上皮細胞刷狀緣存在著可控制Ca²⁺通透的孔道，而在基底膜一側(cè)，Ca²⁺向血液的轉(zhuǎn)運是在Ca²⁺-ATP酶作用下的主動耗能過程。

1α，25-(OH)₂-D₃進入腸粘膜上皮細胞后，首先與細胞液中特異受體結(jié)合，然后起到下述生理作用：①與受體結(jié)合的1α，25-(OH)₂-D₃直接作用于刷狀緣，改變膜磷脂的結(jié)構(gòu)與組成（增加磷脂酰膽堿和不飽和脂肪酸含量)，從而增加鈣的通透性；②與受體結(jié)合的1α，25-(OH)₂-D₃進入細胞核，加快DNA轉(zhuǎn)錄mRNA，促進與Ca²⁺轉(zhuǎn)運有關(guān)的蛋白質(zhì)（鈣結(jié)合蛋白，Ca²⁺-ATP酶)的生物合成；③與受體結(jié)合的1α，25-(OH)₂-D₃還刺激基底膜腺苷酸環(huán)化酶的活化。這樣，進入細胞的Ca²⁺和cAMP都作為第二信使，發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用。

在1α，25-(OH)₂-D₃的作用下，細胞內(nèi)鈣濃度升高，一部分Ca²⁺進入線粒體，鈣結(jié)合蛋白多位于粘膜細胞的基底膜側(cè)，它可從線粒體接受Ca²⁺，再將Ca²⁺轉(zhuǎn)運到基底膜的鈣泵上，將Ca²⁺輸送至血液中。小腸粘膜還可通過Na⁺-Ca²⁺交換體系（需與Na⁺，K⁺-ATP酶相偶聯(lián))將Ca²⁺轉(zhuǎn)運至血液。

1α，25-(OH)₂-D₃還能促進小腸粘膜細胞對磷的吸收。

對骨的作用：1α，25-(OH)₂-D₃對骨的直接作用是促進溶骨，用佝僂病動物實驗證明：骨鈣沉積于骨端軟骨的作用也以1α，25-(OH)₂-D₃為最高。1α，25-(OH)₂-D₃與PTH協(xié)同作用下，加速破骨細胞的形成，增強破骨細胞活性，通過促進腸管鈣、磷的吸收及促進溶骨，使血鈣、血磷水平增高以利于骨的鈣化。也就是說，1α，25-(OH)₂-D₃能維持骨鹽溶解與沉積的對立統(tǒng)一過程，有利于骨的更新與生長。

對腎的作用：1α，25-(OH)₂-D₃對腎小管上皮細胞的作用是促進對鈣、磷的重吸收，其機制也是增加細胞內(nèi)鈣結(jié)合蛋白的生物合成。

在正常人體內(nèi)，通過PTH、CT、1α，25-(OH)₂-D₃三者的相互制約，相互協(xié)調(diào)，以適應(yīng)環(huán)境變化，保持血鈣濃度的相對恒定�，F(xiàn)將上述三種激素對鈣磷代謝的影響列于表6-2。

表6-2 三種激素對鈣磷代謝的影響

↑升高：↑↑顯著升高；↓降低

三、鈣、磷代謝異常

鈣磷代謝的異常包括高鈣血癥、低鈣血癥、高鈣尿癥、高磷血癥以及低橉血癥�，F(xiàn)分別敘述如下。

（一)高鈣血癥

按病因?qū)W分類（表6-3)引起高鈣血癥（hypercalcemia)的原因包括溶骨作用增強、小腸鈣吸收增加以及腎對鈣的重吸收增加等。高鈣血癥是由于過多的鈣進入細胞外液，超過了細胞外液鈣濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力或鈣濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的異常所致。較多見的是惡性腫瘤，其次是原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進癥。

上述引起高鈣血癥的原因中，最多見的是由于溶骨作用而引起的高鈣血癥。PTH、前列腺素、破骨細胞激活因子（osteoclastactivationfactor，OAF)、甲狀腺素、1α，25-(OH)₂-D₃等都可促進溶骨作用�，F(xiàn)將幾種常見的高鈣血癥略加說明。

⒈原發(fā)性甲狀腺功能亢進和PTH異位分泌這兩種情況都造成PTH過多，促進溶骨作用，又促進了維生素D的活化，間接地促進了腸管對鈣的吸收，引起高鈣血癥。

⒉惡性腫瘤惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移是引起血鈣升高的最常見的原因。65％的乳腺癌病人有骨轉(zhuǎn)移，多發(fā)性骨髓瘤和Burkitt淋巴肉瘤亦多有骨轉(zhuǎn)移。這些腫瘤細胞可分泌破骨細胞激活因子，這種多肽因子能激活破骨細胞。腎癌、胰腺癌、肺癌等即使未發(fā)生骨轉(zhuǎn)移亦可引起高鈣血癥，這與前列腺素（尤其是PGE₂)的增多導(dǎo)致溶骨作用有關(guān)。

表6-3 高鈣血癥的病因?qū)W分類

⒊維生素D中毒治療甲狀旁腺功能低下或預(yù)防佝僂病而長期服用大量維生素D可造成維生素D中毒，維生素D在體內(nèi)的半壽期長，中毒可持續(xù)數(shù)月，高鈣高磷血癥引起頭痛惡心等一系列癥狀及軟組織和腎的鈣化。

⒋甲狀腺功能亢進甲狀腺素具有溶骨作用，中度甲亢病人約15％-20％伴有高鈣血癥。

（二)低鈣血癥

低鈣血癥（hypocalcemia)的病因?qū)W分類見表6-4。

表6-4 低鈣血癥的病因?qū)W分類

甲狀旁腺功能低下可因甲狀旁腺或甲狀腺手術(shù)的失誤所引起。由于PTH的分泌減少，骨中破骨細胞減少，成骨細胞增加，造成一時性低鈣血癥。假性甲狀旁腺功能低下主要是由于PTH的靶器官受體異常，對PTH應(yīng)答不良所引起。低鎂血癥時PTH的分泌減少，也可由于引起PTH靶器官對PTH反應(yīng)低下而造成低鈣血癥。食物中維生素D缺少或紫外線照射不足，或消化系統(tǒng)疾病造成維生素D吸收障礙都可引起維生素D缺乏性佝僂病。此時血循環(huán)中的活性維生素D減少，引起腸鈣吸收減少及血鈣降低。血鈣降低又刺激PTH的分泌，促進骨鈣動員和增加腎小管對鈣的重吸收，通過此種代償機制維持血鈣正常水平。

急性胰腺炎時機體對PTH的反應(yīng)性降低，CT和胰高血糖素分泌亢進。急性胰腺炎時的低血鈣與溶骨作用的抑制可能有關(guān)。

腎功能不全時由于腎功能低下而造成活性維生素D產(chǎn)生不足，結(jié)果PTH對溶骨的促進作用降低，造成低鈣血癥。

低血鈣時神經(jīng)、肌肉興奮性增加，外界刺激可引起肌肉痙攣、手足搐搦。維生素D缺乏引起的佝僂病可表現(xiàn)方頭、O形或X形腿、雞胸及念珠胸，血清堿性磷酸酶可因軟骨細胞增加而活性增高，可高達50-60布氏單位（正常值為5-15布氏單位)。

（三)高磷血癥

高磷血癥（hyperphosphoremia)主要是由于腎排出減少，溶骨作用亢進，磷攝入過多，磷向細胞外移出及細胞破壞等原因所造成。臨床上常伴有血鈣降低的各種癥狀和軟組織的鈣化現(xiàn)象。高血磷的病因可見表6-5。

表6-5 高磷血癥

⒈急、慢性腎功能不全腎小球濾過率在20-30ml/min以下時，腎排磷減少，血磷上升，血鈣降低，PTH的分泌增多。腎的病變使1α，25-(OH)₂-D₃的生成減少，血漿鈣濃度降低，也有利于高磷血癥的發(fā)生。

⒉甲狀旁腺甲狀旁腺功能低下，尿排磷減少，導(dǎo)致血磷增高。

⒊維生素D中毒由于維生素D的活性型促進溶骨，并促進小腸對鈣、磷的吸收以及腎對磷的重吸收，因而維生素D中毒時伴有高磷血癥。

⒋甲狀腺功能亢進同時出現(xiàn)高鈣血癥與高磷血癥，這與溶骨作用亢進有關(guān)。

⒌肢端肥大癥活動期可出現(xiàn)高磷血癥。生長激素可促進小腸對鈣的重吸收，增加尿鈣排出，減少尿磷排泄，導(dǎo)致血磷增高。

（四)低磷血癥

血清無機磷的降低即低磷血癥（hypophosphoremia)可由于小腸磷吸收減低、尿磷排泄增加、磷向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)移等所引起，引起低磷血癥的病因?qū)W分類見表6-6。

表6-6 低磷血癥

⒈甲狀旁腺功能亢進癥無論原發(fā)性或繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進均可使PTH過多，無機磷隨尿排出增多，造成低磷血癥。

⒉維生素D缺乏維生素D攝入減少或腎1α-羥化酶受抑制，1α，25-(OH)₂-D₃合成不足，均可引起小腸磷吸收降低，尿排磷增加，導(dǎo)致低磷血癥。

⒊腎小管性酸中毒與Fanconi綜合征腎小管性酸中毒時由于H⁺排出受阻導(dǎo)致鈣磷代謝障礙，出現(xiàn)骨軟化癥、腎鈣化、腎結(jié)石等。酸中毒可抑制腎小管對鈣的重吸收，出現(xiàn)低鈣血癥、高PTH和低磷血癥。Fanconi綜合征表現(xiàn)為高鈣血癥、低磷血癥和高堿性磷酸酶血癥。低磷血癥是由于腎小管對磷的重吸收顯著減低所致。病人尿中大量排磷，即使血磷很低，尿磷仍很高。

四、尿路結(jié)石癥的生物化學(xué)

尿路結(jié)石癥是地區(qū)性常見病、多發(fā)病。我國尿石癥的多發(fā)地區(qū)是廣東、廣西、貴州、云南、四川、福建、臺灣、浙江、江西、安徽、湖南、湖北、陜西、河南東部、山東、蘇北、吉林雙城堡等地。

尿石癥大體可分為上尿路結(jié)石癥（腎結(jié)石、輸尿管結(jié)石)與下尿路結(jié)石癥（膀胱結(jié)石、尿道結(jié)石等)。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和生活水平的提高，上尿路結(jié)石就診率明顯升高，下尿路結(jié)石明顯下降。

（一)尿gydjdsj.org.cn/wsj/路結(jié)石的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)特點

尿石一般由三部分組成：①中心部或核；②沉積的晶體物質(zhì)；③基質(zhì)。

尿石的核心通常位于尿石的中心，是尿石生成中最早出現(xiàn)的部分。核心的組成常能反映當時體內(nèi)的代謝變化。對尿石核心的分析對探討尿石的成因也有一定價值。有的尿石核心由晶體物質(zhì)及基質(zhì)組成，也有的尿石核心是凝血塊、細胞碎屑、管型、菌落、異物等。

尿石的基質(zhì)是各種尿石共有的成分，是由粘蛋白類構(gòu)成，基質(zhì)在含鈣尿石中占結(jié)石總量的2.5％左右，在胱氨酸結(jié)石中基質(zhì)約占9％-11％，而在罕見的基質(zhì)結(jié)石中基質(zhì)可達結(jié)石總重量的60％左右�；�質(zhì)作為結(jié)石的網(wǎng)架，晶體沉積于其上。

尿石的晶體物質(zhì)種類較多，其性質(zhì)及來源各不相同，尿石的晶體成分見表6-7。

表6-7 尿石的晶體成分

一種尿石可含一種或數(shù)種晶體成分，據(jù)國內(nèi)有關(guān)報告初步統(tǒng)計，我國國內(nèi)尿路結(jié)石以含草酸鈣的混合結(jié)石最為多見，個別地區(qū)尿酸結(jié)石較其他地區(qū)為高。尿石分析可用化學(xué)分析方法、微量重結(jié)晶分析法、X線粉晶分析、紅外線光譜分析、偏光顯微鏡分析等。

尿石的結(jié)構(gòu)及其意義見表6-8。

（二)尿路結(jié)石的成因及形成機制

尿路結(jié)石的成因問題頗為復(fù)雜，它涉及結(jié)石成分由尿中排泄增加、尿液pH的變化、環(huán)境及某些生活習慣、營養(yǎng)因素、神經(jīng)因素及尿液淤滯等。

表6-8　尿石的結(jié)構(gòu)特點及其意義

⒈高鈣尿癥尿鈣的增高與含鈣尿石的形成有密切關(guān)系，但是高鈣尿癥并非形成尿石的唯一決定性因素。許多尿石患者尿鈣含量正常，高鈣尿癥也不一定都合并尿石癥。只是在原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進癥、腎小管性酸中毒、特發(fā)性高鈣尿癥等情況下較多見尿石的發(fā)生。

⒉草酸代謝紊亂草酸鈣是尿路結(jié)石的主要成分。尿中排泄的草酸約有40％來自富含草酸的食物，還有一半是來自體內(nèi)氨基酸（甘氨酸、絲氨酸、羥脯氨酸)和維生素C的代謝轉(zhuǎn)變。原發(fā)性高草酸癥是先天性的酶缺陷所致，包括Ⅰ型（α-酮戊二酸－乙醛酸裂合酶缺陷)和Ⅱ型（D-甘油酸脫氫酶缺陷)。原發(fā)性高草酸尿癥Ⅰ型由前述三種氨基酸代謝生成的乙醛酸難于進一步轉(zhuǎn)變成α-羥基β-酮基已二酸，因而造成乙醛酸堆積，由乙醛酸生成草酸增加。原發(fā)性高草酸尿癥Ⅱ型則表現(xiàn)為由絲氨酸生成的羥基丙酮酸堆積，導(dǎo)致L-甘油酸和草酸的生成增加。

維生素_B6及維生素_B1構(gòu)成上述氨基酸代謝酶的輔酶，因而當維生素_B6與_B1缺乏時亦可導(dǎo)致草酸代謝紊亂，即乙醛酸向氨基酸的轉(zhuǎn)化發(fā)生障礙而轉(zhuǎn)向草酸的生成，因而促進草酸鈣結(jié)石的生成。草酸代謝紊亂與鎂的缺乏也有密切的關(guān)系，動物實驗表明，飼以缺鎂食餌即可形成草酸鈣結(jié)石，而且這種結(jié)石形成過程可因投予鎂而被阻止。據(jù)認為鎂的吸收可以抑制鈣的吸收，鎂離子可使尿中草酸鈣的溶解度顯著增高，有人曾主張測定尿中鎂/磷比值，若鎂/磷比值在0.1以下即可認為是“鎂失調(diào)尿”，他們認為“鎂失調(diào)尿”是草酸鈣結(jié)石形成的重要條件。

內(nèi)生性草酸的35％-50％是由維生素C轉(zhuǎn)變而來。維素C（L-抗壞血酸)在體內(nèi)首先被氧化成L-脫氫抗壞血酸（在細胞色素、分子氧等參加下)，再經(jīng)內(nèi)酯酶作用而生成2，3-二酮古洛糖酸，后者再分解成草酸和L-蘇阿糖酸。大量服用維生素C可引起內(nèi)生性草酸的大量生成而有發(fā)生草酸鈣結(jié)石的可能，動物實驗也表明了這一點。

⒊尿酸代謝紊亂尿酸是體內(nèi)嘌呤代謝的產(chǎn)物。發(fā)生高尿酸血癥的原因在于組織中核酸分解破壞的增加以及攝取富含嘌呤及核酸食物的增加。約25％的痛風病人有尿酸結(jié)石，尿酸結(jié)石病人的25％合并痛風。高尿酸血癥可同時出現(xiàn)高尿酸尿癥。

隨著魚肉類食品及乙醇飲料攝取量的增加，痛風及無癥狀性高尿酸血癥有增加的趨勢。痛風已被看做是以原發(fā)性高尿酸血癥為基礎(chǔ)、以關(guān)節(jié)炎發(fā)作為主要癥狀，合并腎損害（痛風腎)、高血壓、脂類及糖代謝異常、肥胖等的全身性代謝異常的疾病。其尿液pH有強烈的偏酸的傾gydjdsj.org.cn向，因而易形成尿酸結(jié)晶和尿酸結(jié)石。血清及尿中尿酸濃度越高，腎結(jié)石發(fā)生率也越高。尿pH越低，腎結(jié)石發(fā)生率亦越高。尿酸在偏酸（pH6以下)條件下易處于過飽和狀態(tài)，而利于尿酸結(jié)石的形成。

黃嘌呤是嘌呤代謝的中間產(chǎn)物，溶解度低。黃嘌呤結(jié)石是由于黃嘌呤氧化酶的缺陷而致嘌呤代謝障礙，尿中黃嘌呤沉積而成為尿石。

⒋胱氨酸代謝障礙胱氨酸尿癥是腎及腸道中氨基酸轉(zhuǎn)運的先天性異常。尿中胱氨酸、鳥氨酸、賴氨酸等排出增加，可出現(xiàn)復(fù)發(fā)性尿路結(jié)石。

⒌尿pH與結(jié)石形成的關(guān)系（表6-9)。

表6-9 成石物質(zhì)的溶解度與尿pH的關(guān)系

由表6-9可以看出不同成分尿石的形成是在不同的pH下進行的，在偏酸性的尿中易形成尿酸及胱氨酸結(jié)石；在偏堿性尿中易形成磷酸鈣及磷酸鎂銨結(jié)石。

⒍尿中結(jié)晶抑制物的缺乏尿中成石物質(zhì)的濃度一般都大于其溶解度，因而都處于過飽和狀態(tài)。在正常尿中存在著一些作用很強的結(jié)晶抑制物－焦磷酸鹽、粘多糖、檸檬酸、鎂離子、尿素、丙氨酸、錳離子在及鋅離子等。尿石癥病人尿中由于缺乏某些結(jié)晶抑制物，導(dǎo)致其尿液的結(jié)晶傾向增高。例如草酸鈣結(jié)石病人尿鎂濃度的減低，尿石病人尿液檸檬酸排出量減低等均是這方面的例證。

⒎結(jié)石基質(zhì)在尿路結(jié)石形成中的作用尿石形成的基質(zhì)學(xué)說認為是基質(zhì)前身物先轉(zhuǎn)化為基質(zhì)，再以基質(zhì)為模板吸附或粘著晶體物質(zhì)而形成結(jié)石。在結(jié)石形成者的尿中，粘多糖的硫酸化程度比正常尿中的為高。硫酸粘多糖上的硫酸根可能起著在腎內(nèi)形成難溶性鈣鹽的作用。因此，高度硫酸化的粘多糖看來是含鈣結(jié)石形成的重要因素，基質(zhì)物質(zhì)A為基質(zhì)主要成分。

⒏其他因素關(guān)于水質(zhì)硬度與尿石發(fā)生的關(guān)系報告尚不一致，廣東東莞、花縣以及貴州六盤水地區(qū)尿石的發(fā)生與水質(zhì)硬度有關(guān)。維生素A缺乏易導(dǎo)致過飽和的堿性尿液，還可使上皮脫落，刺激基質(zhì)蛋白的分泌。精神緊張與交感神經(jīng)反射的刺激易引起腎石發(fā)生。尿石病人尿中尿激酶活性比正常人低，而尿激酶能促進纖維蛋白溶解，保持尿路的通暢。

關(guān)于各種尿石的生化成因及特點列于表6-10

（三)尿中防治的臨床生化（表6-11)

表6-10 各種尿石的生化成因及特點

表6-11 防治尿石的生化原理

續(xù)表