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第十二章钙、磷、镁和微量元素检验检验教研室本章内容概要：第一节钙、磷代谢及其平衡紊乱第二节镁代谢及其平衡紊乱第三节微量元素与疾病第四节钙、磷、镁和微量元素铁、铜、锌的测定本章教学要求：掌握钙、磷测定的推荐方法。熟悉血清铁及总铁结合力的测定方法。了解镁、铜、锌的测定种类，钙、磷、镁代谢及其平衡紊乱，微量元素与疾病的关系。钙、磷、镁钙、磷在体内的含量仅次于氧、碳、氢、氮而居第五、六位，镁含量约居第十一位。微量元素（traceelements）指含量占体重0.01%以下元素。第一节概述钙、磷代谢和调节镁代谢和生理功能微量元素与疾病一、钙、磷代谢和调节（一）钙代谢1．钙的含量、分布和血钙含量：约1～1.25kg，正常人血钙水平为2.25～2.75mmol/L分布：99%的钙分布在骨组织，其余分布于体液和其它组织中。血钙可扩散钙：60％非扩散钙：40％钙离子结合钙血浆中[Ca2+]、[H+]、[HCO3-]的关系可用下式表示：为常数）KHCOHKCa(322．钙的吸收和排泄部位：在pH较低的小肠上段进行的，以十二指肠上部吸收能力最强。影响食物中钙吸收的因素：活性维生素D3年龄钙盐在肠道的溶解状态乳糖、乳酸和一些氨基酸食物中的植酸、草酸食物中钙磷比例吸收：排泄：肠道：食物中未吸收的钙和肠道分泌的钙，占人体每日摄入钙总量的80%。肾脏：经肾排泄的钙占体内总排钙量的20%，但尿中钙的排泄量随血液中钙浓度的变化而增减，在调节体内钙平衡方面发挥主要作用。途经（二）磷代谢1．磷的含量、分布和血磷含量：正常成人含磷600g左右。每kg无脂肪的组织约含磷12g。分布：体内磷的86%分布于骨，其余分布于全身各组织及体液中。血磷：指血浆中无机磷酸盐所含的磷，正常人仅有0.6～1.6mmol/L，儿童稍高。血磷浓度没有血钙稳定，它不但随年龄的增长而变化，在同一天也会有较大的生理变化。2．磷的吸收和排泄部位：主要在小肠上段，磷的吸收较钙容易。吸收：影响食物中磷吸收的因素：食物中有过多的钙、镁离子存在时排泄：主要是通过肾脏排泄，排泄量与血液中磷酸盐浓度呈正比。对磷排泄的调节是通过肾小管的重吸收来完成的。（三）钙、磷代谢的调节主要通过神经体液进行调节1．甲状旁腺素（PTH）:2．降钙素：多肽类激素3．1，25-(OH)2-D3:PTH的靶组织是肾脏、骨和小肠是维生素D在体内的活性形式，是维生素D在肝肾经羟化作用转变而成的。它的靶器官是小肠、骨和肾。依赖于激素的调节三种激素对钙、磷代谢的调节激素成骨溶骨肠钙吸收肾排钙肾排磷血钙血磷1,25-(OH)2-D3PTHCT↑↓↑↑↑↑↑↓↑↑↑↓(生理剂量)↓↓↑↓↑↑↑↑↓↑↓↓↑：升高，↑↑：显著升高，↓：降低（四）钙、磷的生理功能1．Ca2+的作用:①作为凝血因子之一②增强心肌收缩，降低神经肌肉兴奋性。③降低毛细血管的通透性，减少渗出。④是许多酶（脂肪酶，ATP酶等）的激活剂，也是其它一些酶（维生素D3-1α-羟化酶）的抑制剂。⑤激素的“第二信使”.2．磷的作用:①参与体内核酸、核苷酸、磷脂、磷蛋白等重要生物分子的组成。②在物质代谢中参与高能磷酸化合物的合成及多种磷酸化的中间产物的生成。③某些重要酶的共价修饰调节作用是通过其蛋白质的磷酸化和脱磷酸化的方式进行的④血中磷酸盐（HPO42-/H2PO4-）是血液缓冲体系的重要组成成分（五）钙和磷代谢紊乱◆钙代谢异常表现为血浆总钙和/或游离钙水平下降或升高1.低钙血症血浆蛋白浓度正常时，血钙低于2.10mmol/L，或血浆Ca2＋低于1.12mmol/L时，称为低钙血症。存在低清蛋白血症时，评价低钙血症时一定要考虑血浆清蛋白水平，使用经血浆清蛋白校正后的校正钙浓度，即：校正钙（mmol/L）=总钙（mmol/L）+0.02×(47－清蛋白浓度g/L)原因：甲状旁腺功能减退、维生素D代谢障碍、慢性肾功能衰竭等。低钙血症对机体的影响:•对于神经肌肉，表现为兴奋性增高。•对于骨骼，儿童表现为佝偻病，成人则表现为骨软化、骨质疏松等。•对于心血管系统会导致传导阻滞。2.高钙血症当血钙浓度大于2.75mmol/L时，称为高钙血症原因：恶性肿瘤、原发性甲状旁腺功能亢进和1,25-(OH)2-D3作用过强高钙血症对机体的影响:•对于神经肌肉，表现为神经肌肉兴奋性下降•对于消化系统，常有食欲减退、便秘等现象•对于肾脏，早期表现为浓缩功能受损•对于心血管系统，可使心肌兴奋性增加◆磷代谢异常磷代谢异常表现为血浆中无机磷水平下降或升高1.低磷血症血磷浓度低于0.97mmol/L时为低磷血症病因：肠道吸收减少、磷向细胞内转移、肾脏丢失临床症状：细胞内ATP生成减少，红细胞内2,3-二磷酸甘油含量降低所引起2.高磷血症血磷浓度成人高于1.62mmol/L，儿童高于2.10mmol/L时为高磷血症。病因：肾脏排磷减少、摄入过多、磷向细胞外转移二、镁代谢和生理功能（一）镁的代谢含量:血浆中的镁浓度约0.67～1.23mmol/L约占体重的0.03%正常成人含镁约20～28g.分布：约60%以磷酸镁及碳酸镁的形式存在于骨组织中骨骼肌中含镁约占体内总镁量的20%～30%，其余约10%分布在其它组织中；从体液中镁的分布看，细胞内液的镁的含量约占总量的39%，是细胞内仅次于钾的主要阳离子。仅有约1%的镁存在于细胞外液中。部位：小肠上段吸收，吸收率只有30～40%。吸收：天然食物中很丰富，很少发生镁缺乏。排泄：肾是体内镁的主要排泄途径，也是血浆镁水平调节的主要器官。（二）镁的生理功能镁是参与正常生命活动及代谢过程必需的元素。1．作为酶的辅助因子2．对神经肌肉兴奋性的作用三、微量元素与疾病微量元素必需的无害的有害的人体必需的：有铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）、钴（Co）、铬（Cr）、钼（Mo）、镍（Ni）、硒（Se）、碘（I）、钒（V）锡（Sn）、氟（F）、硅（Si）等14种；有害的：铋（Bi）、铍（Be）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铝（Al）等。（一）必需微量元素的共同特征1、多数为金属元素2、多数在元素周期表中居于前部位置3、且有高度生物活性及催化生物化学反应的能力4、各种微量元素间有相互影响、拮抗或协同作用（二）必需微量元素的含量、分布及生理功用微量元素体内含量主要分布每日需要量铁3-5g红细胞、肝、脾1-1.5mg锌2-2.5g骨、肌肉、皮肤、男性生殖道10-15mg铜100-200mg血液、骨、肌肉、肝、肾、心、脑0.05-2mg锰12-20mg肝、肾、骨、松果体、垂体、乳腺2.5-7mg钴1.1-1.5mg肝、心、肾、骨、脾、胰、小肠150-450μg铬6mg肝、心、脾10-60μg钼10mg肝、肺、骨、皮肤50-100μg镍10mg皮肤、骨、肝、肌肉、淋巴结、毛发、汗腺0.3-0.6mg硒14-21mg肝、脾、牙釉、指（趾）甲、心、红细胞60-300μg碘25-36mg甲状腺、胃粘膜、唾液腺、脉络膜、乳腺100-300μg钒25mg牙、骨3μg锡17mg肝、脾3mg氟2.6g骨、牙、甲状腺、皮肤0.5-1mg硅18g皮肤、肌腱、骨骺、血管壁、淋巴结、结缔组织3mg含量、分布生理功用酶需要微量元素参加组成其活性中心或激活其活性构成体内重要的载体及电子传递系统参与激素和维生素的合成，影响内分泌系统（三）微量元素对人体各种生命活动的影响1．促进机体的生长发育2．对神经系统结构和功能的影响3．内分泌系统的影响4．对免疫系统的影响5．对心血管疾病及创伤的影响。6．对肿瘤发生、发展的影响。7．对胚胎及胎儿发育的影响（四）必须微量元素与疾病的关系当必需微量元素缺乏或过多，或者有害微量元素接触、吸收、贮积过多或干扰了必需的微量元素的生理功能和营养作用，都会引起一定的生理及生物化学过程紊乱而发生疾病。反之，当各种代谢过程失常，病变也会对微量元素的吸收、运输、利用、贮存和排泄等各个环节产生影响。微量元素的功能与缺乏症微量元素功能缺乏症铁造血原料，构成细胞色素类缺铁性贫血锌细胞分裂，核酸代谢，生长，辅助因子伊朗乡村病，肠原性肢端皮炎铜Hb合成，结缔组织代谢贫血，毛发异常，脑功能障碍铬构成葡萄糖耐量因子耐糖能力↓，糖尿病，动脉硬化碘构成T3、T4，促进生长、发育地方性甲状腺肿，呆小病钴构成维生素B12，造血恶性贫血，甲基丙二酸尿症硒抗氧化克山病，大骨节病锰多种酶的激活剂生长发育迟缓，中枢神经系异常氟骨、牙齿形成龋齿1、微量元素的缺乏症与过多症•缺铁性贫血•地方性甲状腺肿，呆小病•克山病，大骨节病•龋齿•血色沉着病•Wilson2、微量元素与地方病：地方性甲状腺肿3、微量元素与职业病：接触砷过多引起砷性皮肤癌第二节钙、磷、镁和微量元素测定血清钙、磷、镁的测定尿液钙、镁、磷的测定铁、铜和锌测定一、血清钙、磷、镁的测定（一）血清钙的测定临床应用的方法：离子选择性电极法为主。1．离子钙的测定影响因素：标本pH值的改变，添加剂，标本类型。迅速、简便、敏感性高，重复性好【参考范围】1.15～1.42mmol/L2．总钙测定方法：滴定法、比色法、火焰分光光度法、原子吸收分光光度法、同位素稀释质谱法、酶法等决定性方法：ID-MS参考方法：原子吸收分光光度法常规方法：邻甲酚酞络合酮法（o-CPC）o-CPC是一种金属络合染料，也是酸碱指示剂。在碱性条件下可与钙螯合生成紫红色螯合物，与同样处理的钙标准液比色，可求得血清钙的含量。【参考范围】2.25～2.75mmol/L（二）血清磷的测定人体内的磷元素尚不能直接测定。在临床化学实验室进行的无机磷测定实际上只是直接分析磷酸盐阴离子（H2PO4-，HPO42-）。1．磷钼酸还原法2．磷钼酸非还原法标本中的磷酸盐与钼酸生成无色的磷钼酸，用还原剂将磷钼酸还原成蓝色复合杂聚物钼蓝，620nm进行比色分析。临床实验室较多采用。血清中无机磷在酸性溶液中与钼酸铵作用形成的磷钼酸铵杂聚化合物，在340nm或325nm波长的吸光度值与无机磷含量成正比，与标准品比较可计算出标本无机磷含量。适用于微量无机磷的测定。3．酶法嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）和黄嘌呤氧化酶（XOD）偶联并以过氧化物酶（POD）为指示剂的方法，可用于常规标本的自动分析。【参考范围】0.6～1.6mmol/L（三）血清镁的测定1、原子吸收分光光度法2、甲基麝香草酚蓝比色法：金属络合指示法3、Calmagite比色法（钙镁试剂法）4、达旦黄比色法：染料结合法二、尿液钙、镁、磷的测定尿液中钙、镁、磷浓度的波动范围很大，影响因素较多，一般测定时不取随机尿，而采取24小时混合尿测定。（一）尿液钙的测定一般采用邻甲酚酞络合酮法或甲基麝香草酚蓝法（二）尿液镁的测定测定血清镁的方法均可用于尿镁的测定以上标本需酸化，从而溶解钙盐、镁盐或磷酸盐。（三）尿液磷的测定尿磷测定方法与血磷相同，应取24小时混合尿三、铁、铜和锌测定（一）铁的测定血清中铁的含量很低，均以Fe3+形式与运铁蛋白结合。血样中的铁常用血清铁和血清总铁结合力（totaliron-bindingcapacity,TIBC）表示。TIBC铁饱和度铁饱和度=总铁结合力血清铁×100%血清铁的测定：分光光度法是测定血清铁的主要方法。首先使铁在酸性环境中与运铁蛋白分离，然后加入强还原剂使Fe3+还原成Fe2+。常用的还原剂有肼、抗坏血酸、盐酸羟铵、巯基乙酸等。铁被还原后，再用一种能与铁络合的显色剂络合Fe2+，进行比色测定。【参考范围】1.血清铁男11.6～31.3μmol/L女9.0～30.4μmol/L2.血清总铁结合力48.3～71.6μmol/L3.铁饱和度20%～55%（二）铜的测定标本：血清、尿、头发、软组织等测定方法：1.原子吸收光光度法2.血清铜比色法。血清铜:男11～22μmol/L女12.5～24.3μmol/L尿铜:0.24～0.47μmol/24h【参考范围】（三）锌的测定标本：血浆、尿、唾液和头发标本测定方法：1.原