營養學/鈣

跳轉到: 導航, 搜索

臨床營養學

無機鹽
- 鈣和磷
  - 鈣
  - 磷

（1）體內的分布　鈣是人體最豐富的陽離子。人體含鈣量出生期為28g，成熟期約為1000～ 1200g(20.7～24.8g.無脂肪組織^-1)，組成體重的1.5～2.0%。大約99%體鈣集中在骨骼和牙齒內，其餘分布在體液和軟組織中。1g左右在細胞外液。

①骨鈣：骨組織儲藏了體鈣的99%以上，因此骨能被譽為鈣庫。骨中的無機鹽占骨重量的60～65%，其組成和物化性狀隨人體生理情況而變動。骨鈣由非晶體磷酸鈣和晶體羧磷灰石兩個不同的成分組成。新骨的非晶體礦物質比陳骨的多，這可能由於在骨基質小泡內形成的骨礦物質起初是非晶體形態。骨骼逐漸成熟時，這種物質通過溶解和重晶等過程，最後轉變成固相羧磷灰石［Ca₁₀(PO₄)₆9OH₂］,呈六角形管狀細結晶，平均〈500*250*100A。除了鈣、磷等主要離子外，還含有大量的鈉、鎂、碳酸和檸檬酸離子。Na⁺和CO₃^2-可取代羧磷灰石晶格中的Ca²⁺或PO^3-₄，也能被吸附於晶格表面以取代Ca²⁺或摻入其水化殼中。

骨形成時釋放出8H⁺/晶格。在骨礦化作用和羧磷灰石合成過程中，每沉積1g鈣大約釋放20mmolH⁼。因此骨不僅代表混合鈣庫的鈣積儲，而且也對電解質和緩沖液起儲庫作用。非結晶相中鈣磷比為1：5，合成的羧磷灰石中鈣磷比較低。隨著生物學年齡的增加，非結晶相的相對濃度降低。

骨鈣和循環不斷進行緩慢的交換，每天可達250～1000mg。牙釉質的鈣較為惰性。孕妊最初的三個月胚胎中沒有鈣的沉積，胎重0.5g時，鈣濃度迅速上升，以後則漸漸增加，在孕妊最後的三個月，母體血循環中的甲狀旁腺素（PTH）水平和腸鈣吸收增加時，胚胎從母體獲得20g鈣。足月新生兒體鈣總量大約為體重的1%。

骨轉換率隨年齡而變動。0～1歲嬰兒的骨轉換率為100%.年^-1。出生時骨骼重約為100g，周歲時則增加一倍，10歲前兒童骨生長時的鈣積領儲〈150mg.d^-1，隨著年齡的增加，骨轉換率下降10%。網狀骨或小染骨中轉換率較高。當成年骺閉合，骨的長度穩定後，骨轉換率為2～4%.年^-1或700mg.d^-1.

骨鈣的增積（accretion）過程，即骨的回收（resorption）和生成，使鈣離開或進入骨質。在成年後，增積繼續維持。積儲180克鈣/年供骨的維持需要，約為骨總量的18%。骨在相對穩定

狀態時，骨生成等於骨回吸，骨質量無淨變化。青年成人中，男子比女子的骨質量大。40～50歲以後，骨回吸為主，骨質量開始下降。女比男早。每年下降總質量的0.7%。這與鈣的攝取量和飲食習慣的變化無關。婦女在停經前開始骨丟失。有些人在停經後加速。

骨鈣和循環鈣的交換似乎由骨形成離子交換的骨鈣不到1%。血液、細胞外液和骨細胞外區的鈣佔總體鈣的1%。兩部分合起來成混合鈣庫。因為大部分骨鈣不能迅速擴散以抵禦低鈣血症，因破費必然動員骨回收吸過程以維持鈣的內環境穩定（內穩）。

骨的生長和回吸能維持骨的動態平衡。四類骨細胞——間葉細胞、破骨細胞、成骨細胞和骨細胞都參與，並受激素的控制。如PTH作用於破骨細胞和骨細胞以促進骨回吸。它的分泌同細胞外液濃度呈反相關。降鈣素（CT）的作用與PTH的相反，要抑制破骨細胞活動，減少骨的回收。活性維生素D［1α25-(OH)₂d₃對骨的作用有雙重性，一方面促使舊骨回吸，而另一方面又使新骨鈣化，此外胰島素、生長激素、甲狀腺素、雄激素、雌激素、腎上腺皮質固醇和無機鹽也有調節鈣代謝平衡的作用。最近發現催乳激素也能使孕妊和哺乳大鼠的骨鈣釋放增加。

②血鈣L：血液中的鈣不及人體總鈣量的0.1%。正常人血漿或血清的總鈣濃度比較恆定，平均為2.5mol.L^-1（9～11mg.dl^-1或4.5～5.8mEq.L^-）¹；兒童稍高，常處於上限。隨著年齡的增加，男子血清中鈣，總蛋白和白蛋白平行地下降，而女子中的血清鈣卻增加，總蛋白則降低，但依舊比較穩定。從孕妊開始到三個月末，血漿總鈣下降5～10%，7～8個月時最低，鈣離子濃度無明顯改變，所以總鈣的降低可以解釋為蛋白結合鈣的下降。在孕妊九個月時血清白蛋白下降20～30%。

血漿和體液中的鈣存在三種形式：蛋白結合鈣、擴散性鈣（與有機酸結合的）和離子鈣。後兩種常稱為超濾部分的鈣或非蛋白結合鈣（圖6-1）。由於血漿鈣的區域化，總鈣量不能反映鈣水平，特別在酸中毒、鹼中毒或血漿蛋白濃度異常的病人中。鈣結合的血漿蛋白主要是白蛋白和球蛋白。前白蛋白部分與鈣結合的親和力最高，蛋白結合鈣約81%結合在此部分，其餘結合於球蛋白。腦脊液、細胞外液含蛋白質少，鈣濃度約為1.25mmol.L^-1（5mg.dl^-1）是超濾的形式。一小部分擴散性鈣是與重碳酸、檸檬酸、硫酸或磷酸構成的鹽。血清鈣中只有離子鈣才起生理作用，正常值為1.14mmol.L^-1(0.94～1.33mmol.L^-1)。非擴散性鈣可逐漸釋放鈣離子。

正常人血漿鈣的狀態

圖6-1正常人血漿鈣的狀態

血漿PH的改變能影響血清鈣離子的濃度，其關係可用下式表示。

［Ca²^＋］［HPO₄^2-］HCO₃^-1/［H^＋］=常數

因此，不僅［H^＋］下降時可出現［Ca²^＋］降低的現象，而且當血清［HPO₄^2-］或［HCO^-3］增高時也引起鈣濃度降低。當［Ca²^＋］降至35mg.L^-1時出現手足搐搦。

正常人血中鈣、磷濃度之間存在一定關係。以mg.L^-1表示時，［Ca］*［P］=350～400。當＞400時則二者以骨鹽形式沉積在骨組織；若〈350時，則將妨礙骨組織的鈣化，甚至使骨鹽再溶解，影響成骨作用，引起佝僂病或骨軟化症。鈣磷濃度所以能保持恆定主要受激素PTH、CT和1α，25-（OH）₂D₃的生物合成，PTH釋放減少，CT釋放增加，1α，25-（OH）₂D₃形成亦少，因而腸吸收鈣少，鈣磷沉積於骨，血鈣降至正常（參看圖6-2）。

控制血鈣水平的因素

圖6-2控制血鈣水平的因素

（2）生理功用

①鈣是構成骨骼和牙齒的主要成分，起支持和保護作用。混合鈣庫的鈣維持細胞在正常生理狀態，它與鎂、鉀、鈉電漿保持一定的比例，使組織表現適當的應激性（excitability).

②促進體內某些酶的活動，許多參與細胞代謝與大分子合成和轉變的酶，如腺苷酸環化酸、鳥苷酸環化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羧化酶和色氨酸羧化酶等都受鈣離子的調節。CAMP生成時，細胞外的Ca2＋進入細胞內，協同cAMP提高磷酸蛋白的活性，經負反饋機制抑制環化酶活性，提高磷酸二酯酶活性，使cAMP減少。鈣與澱粉酶牢固地結合以激活其作用。

③鈣與細胞膜：Ca2＋的最適水合半徑能與細胞膜表面的各種陰離子亞部位結合，調節受體結合和離子通透性，起電荷載體作用。神經、肝、紅細胞和心肌等的細胞膜上都有鈣結合部位，當Ca²^＋從這些部位釋放時，膜的結構和功能發生變化。鈣調節細胞內信號的觸發（trigger），改變細胞膜對鉀、鈉等陽離子的通透性。

④鈣參與神經肌肉的活動，神經遞質的釋放、神經肌肉的興奮、神經衝動的傳導、激素的分泌、血液的凝固、細胞粘附、肌肉收縮等活動都需要鈣。鈣能解除失眠，調整心跳節律，降低毛血管的通透性，防止滲出，控制炎症與水腫，維持酸鹼平衡。鈣主動運輸到粒線體參與氧化磷酸化。當血鈣〈70mg.L-1時，神經肌肉的興奮性升高，出現搐搦。

（3）吸收、排泄和儲留

①吸收：鈣在小腸的吸收分主動轉運和擴散轉運兩部分，是鈣攝入量的指數函數，也是主動轉運和擴散轉運的函數之和，淨鈣吸收率和腸鈣濃度的關係以下式表示：

J_ms=J_max［CaL²⁺］/K+［CaL²⁺］+A［CaL²⁺］

J_ms:從腸腔到體液的總鈣流（從粘膜到漿膜的鈣流）

Jmax:最大主動轉運鈣流

［CaL2+］：腸腔鈣濃度

KT：獲得最大主動轉運鈣流時腸腔鈣濃度的一半

A：擴散常數

主動轉運過程（Jmax,雙曲線函數）受腸腔內存在的膳食成分、體內鈣和維生素D的營養狀況、生理狀況如生長、孕婦、哺乳、老年、性別等因素的影響，與鈣結合蛋白和十二指腸的活動成正相關。擴散轉運是腸腔CaL²⁺增加時，擴散轉運較大。灌流實驗表明：當［CaL²⁺］=2mmol時，空腸鈣吸收率達高峰；＞2mmol時，主動轉運的鈣流在到飽和。進低鈣膳後，小部鈣濃度為0.3～2.0mmol,飲牛乳250ml，鈣濃度上升到3～8mmol。正常人主動轉運能吸收低鈣膳攝入鈣量的95%，高膳食的80%。一般從膳食攝取鈣400～1200mg.d^-1。僅吸收20～30%。西方膳食鈣吸收率較高，約為30～60%。

食物中的鈣多數和膳食的其他成分形成絡合物，胃酸增加它的溶解度，消化酶在適宜的PH時，使鈣從絡合物中釋放出來，然後在偏酸性的十二指腸和近端空腸吸收。此處有鈣結合蛋白，吸收鈣最多。膽鹽能增加鈣的溶解度以促進吸收。

膳食成分影響鈣的吸收和利用（表6-1）。

表6-1 膳食成分對鈣吸收利用的影響

降低	增高	無影響
植酸鹽	乳糖	磷
纖維	某些胺基酸	蛋白質
草酸鹽	維生素D	維生素C
脂肪9脂肪瀉時0		檸檬酸
乙醇		果膠

植物成分中的植酸鹽、纖維素、糖醛酸、藻酸鈉和草酸可降低鈣的吸收，果膠和維生素C的影響很小。穀類含植物較多，以穀類為主的膳食應供給較多的鈣。含草酸多的食物如菠菜，其鈣難於吸收且影響其它食物鈣的吸收，故選擇供給的食物時，不僅考慮鈣含量還應注意草酸含量（表6-2）

表6-2 幾種常見蔬菜中鈣和草酸的含量（mg/100g鮮菜）

蔬菜名稱	鈣	草酸	可利用鈣的理論值
大蕹菜	224	691	-30
芋禾桿	40	298	092
厚皮菜	64	471	-142
莧菜	359	1，142	-143
圓葉菠菜	102	606	-165
折耳根	121	1，150	-384

近來，鼓勵攝食纖維以降低結腸和高膽固醇血症的危險性，但纖維影響鈣吸收。如果膳食中既有草酸又有纖維，則鈣的吸收更低。維生素C能增加鈣的吸收和排出，鈣平衡不變，是否影響鈣的利用率尚待研究。

膳食脂肪對健康人的鈣吸收影響不大，但使脂肪吸收不良或患脂肪痢患者的鈣吸收降低。鈣能與脂肪酸形成皂鈣，當脂肪酸碳鏈增長，不飽和度降低時，鈣的利用率更低。中鏈脂肪酸能改善脂肪和鈣的吸收。嬰兒代乳粉、胃切除或膽汁性肝硬變患者的飲食中應用頗適宜。

膳食中補充磷2g.d^-1,共15天，鈣平衡得到改善。攝取鈣800～20000mg.d^-1時，改變磷的攝取量，對成人鈣吸收不降低。低體重嬰兒用鈣磷比為0.56～2.4的配方膳餵養時，鈣的吸收與磷的水平無關，只與鈣的攝取量有關。以前認為鈣與磷在腸道結合成正磷在腸道結合成正磷酸鈣難溶於水，因而降低鈣的吸收，所以強調膳食鈣磷比例，現在看來並非如此，但仍應進一步研究。一般膳食中磷含量為鈣量的2～4倍。

維生素D可促進小腸吸收鈣（詳見第五章）。乳糖在遠端腸段吸收，增強鈣的擴散轉運，它被乳糖酶水解成葡萄糖和半乳糖改善鈣吸收。嬰兒攝食含乳糖的配方膳鈣吸收率為60%，不含乳糖的鈣吸收率只有36%。人們認為腸菌使乳糖發酵酸，降低腸腔PH，抑制細胞的有氧代謝，形成乳酸鈣複合物而增加鈣吸收率。其它糖如蔗糖、果糖也能增加鈣吸收率。

蛋白質被消化成胺基酸，如賴、色、精、亮、組等胺基酸，與鈣形成可溶性鈣鹽，促進鈣吸收。鹼劑、應激和臥床不動、食物在消化道中停留時間長，都使鈣的吸收率低。

影響鈣利用率的生理因素見表6-3。男子吸收鈣優於女子。婦女接受雄激素時，鈣吸收增加。隨著年齡增加，鈣吸收下降。60歲以上的老人鈣吸收極差。進食鈣300mg.d-1,連續4～8周，20歲青年比68歲老人空腸吸收鈣多45%；若攝入2000mg.d^-1,則多35%以上（圖6-3）。207名婦女每天攝取650mg鈣，停經前鈣平衡-200mg.d^-1,停經後-43mg.d^-1。絕經婦女雌激素分泌少，鈣主動轉運吸收降低，骨回吸增加，鈣丟失容易引起骨質疏鬆。以雌激素治療半年，鈣吸收改善20%，血清1α25-（OH）₂D₃水平改善40%。兒童骨的生長發育旺盛，鈣吸收率可達攝入量的75%，其中14%積儲在體內。

表6-3 影響鈣利用率的生理因素

增加	降低
維生素D過多	維生素C缺乏
鈣缺乏	停經
磷缺乏	老年
孕妊
接受

鈣攝取量對老年人和青年人鈣吸收率的影響

圖6-3 鈣攝取量對老年人和青年人鈣吸收率的影響 NS：無明顯差別

許多疾病例如吸收不良症候群、肝硬化、慢性腎功能衰竭和糖尿病等，外科手術如部分胃切除等均降低鈣的吸收。

②排泄：吸收的鈣的大部分經腸粘膜上皮細胞的脫落和消化液的分泌排入腸道。除來自膳食的鈣以外，小腸消化液有600mg，腸內總鈣量約為1200mg/天，其中600mg重吸收（reabsorption）,900mg由糞排出，250mg由尿排出，20～350mg由汗排出，高溫作業者汗多，鈣在汗中的濃度增加，損失鈣可高達1g.d^-1。接受期婦女乳中排出的鈣約為150～300mg.d^-1。

糞鈣包括未吸收攝入鈣和分泌到胃腸道內源鈣。每天進出體內的鈣大致相等，處於平衡狀態。即鈣攝入量=糞鈣+尿鈣。男子內源鈣平均為194±73mg.d^-1,其中不吸收者即內源糞鈣，平均為130g.d^-1。糞鈣對鈣平衡的調節作用甚小，也不受蛋白質攝入量的影響。

鈣吸收後進入細胞外液，與細胞內液、腎小球濾液和骨鹽可交換部分的鈣不斷地進行交換，40～50次h^-1。正常膳食時，鈣在尿中的排出量較為恆定，約為攝入量的20%左右。尿鈣和攝入量呈指數關係，與腸吸收的鈣正相關。因此，不管膳食攝入鈣量變化多大，尿鈣排出量的變化不大。它與蛋白質攝取量正相關，有晝夜節律，白天排出多，傍晚最少。

經腎小球濾出的鈣，男子平均為10，000mg.24h^-1,其中99%在腎小管重吸收，僅排出100mg。當血清鈣濃度〈75mg.L^-1的低鈣狀態時，鈣完全腎小管重吸收。高鈣血症時，尿鈣增加，但很少〉500mg.d^-1。Ca²⁺和Na⁺同在近曲小管主動轉運，鈉調節游離子的排出。大部分鈣在近曲小管、享利襻升支，其餘在遠端腎單位重吸收。腎臟不能控制體鈣的清除，骨代謝病時骨質迅速破壞，腎無清除能力，因此出現高鈣血症。PTH、苯噻嗪類利尿劑、低血鈉、腎上腺皮質激素、PTH或維生素D過多、制酸劑、高蛋白鎂膳、臥床等能使尿鈣排出增加.

③儲留:學齡前兒童分別供給鈣339、555、704和904mg.d^-1，鈣儲留量分別為60、103、125和154mg.d^-1，儲留量和供給時呈正相關。但是也有攝入量相差很大而儲留量差不多的。可能機體對鈣的需要不同而影響其儲留。磷攝入過多對於鈣的儲留影響不大。

綜上所述，膳食鈣供給充足時，機體將根據需要來增減鈣的吸收排泄和儲留。PTH、CT和α25-（OH）₂D₃是調節鈣代謝的重要激素，它們協同其它激素與磷，保持鈣的內環境穩定。

（4）需要量　估計鈣的需要量有兩種方法：①測定各種年齡幼小動物和死亡嬰兒體內內含鈣總量，藉此以估計在不同年齡階段鈣在體內的平均每日儲留量，並考慮到鈣的內源損耗，即可估計出人體鈣的需要量；根據需要量再考慮膳食中鈣的平均吸收率（20～30%），即可估計鈣的供給量；②平衡法，常用於成年人，也可用於嬰幼兒青少年孕婦和乳母，但對他（她）們應當要求達到適當的正鈣平衡。

許多膳食調查的資料指出，我國人民鈣攝入量偏低。1.5～6歲兒童的鈣攝入量為0.16～0.30g，多數隻有供給標準的20～50%，農民多數攝入0.4g，少數在到標準。老人（69歲～80歲）鈣攝入量較少（230～260mg/.d^-1）。青少年（12～22歲）：0.40～0.85g。

儘管鈣的攝入量很低，但從未見鈣缺乏病的報導。歐美國家成人鈣攝入量（mg.d^-1）為800～1000，印度和日本為300～400。秘魯志願受試者每天攝取鈣100～200mg,仍能維持鈣平衡。人對低鈣攝入量有適應性，是依靠1α，25（OH）₂D₃調節腸對鈣的吸收率而實現的。

鈣的需要量與膳食蛋白質水平有關。當攝取鈣500mg.d^-1時，蛋白質攝123g者的負鈣平衡比46g者更甚。若攝入95g則必需800mg鈣才能得到正鈣達100mg以上，佔總排出量的30%，供給量應增加。寒區陽光不足，皮膚形成維生素D₃少，鈣吸收差，再加蔬菜水果不足，鈣易缺乏，因此寒區居民鈣的供給量應該提高。

足月嬰兒含鈣9.5g.kg^-1無脂體重，脂肪占體重的11%，體重若為3.25kg,鈣量是9.5*3.25*(1-0.11)=27.5g,其中50%是在孕妊的最後一個月中積儲的，約300mg.d^-1孕婦膳食中鈣量在700～1200 mg.d^-1，不會損害生殖過程。

幼嬰早期吸乳650ml，得鈣200mg.d^-1，8個月時獲350 mg.d^-1，估計維持需要量為3mg mg.kg體重^-1，利用率為30%，乳母需要1～2g鈣才能保證供應哺乳和骨的代謝平衡。糧農組織（FAO）/世界衛生組織（WHO）專家組推薦孕妊期最後的三個月和授乳時鈣的需要量為1200mgd .¹.但是有許多婦女在鈣攝入較低時也能適宜地哺乳。

早產嬰兒大約需要90～120mg鈣.kg體重^-1.d^-1，全奶粉100 g.kg體重^-1就可提供此量，足月嬰兒平均重4kg，從母乳得鈣235mg.d^-1，三個月的嬰兒得鈣300 mg.d^-1，足以滿足骨的需要。配方膳餵養嬰兒到1歲，使骨生長發育所需鈣〈600mg.d^-1。1～10歲兒童在維生素D供應充足時，每天有800mg鈣可以保證骨骼的正常生長。

青春期前兒童骨骼生長迅速，鈣儲留量最大，需要量可為成人的2～4倍。日本建議這時的需要量為1.0～1.5g.d^-1。

多數青年人和中年人攝取鈣600～1000mg.d^-1，可獲正鈣平衡，但骨質疏鬆病人呈負鈣平衡。長期每天分別攝取500和1500mg鈣的兩組，比較他們骨質疏鬆的發病率，未見有差別。但出現病狀者與同年齡正常組比較，其鈣的攝入量較低。

含動物蛋白和磷豐富的膳食，鈣磷比值低，促進排出和PTH釋放，使骨質量進行性地下降。固定老弱和相對不活動，骨的脫礦化作用增強。特殊的飲食習慣也可引起尿鈣的排出增加而呈負鈣平衡。上述情況鈣的攝入量足夠的。老年人食入鈣少，陽光照射不足，容易缺乏維生素D，使鈣吸不良，因此　正常人攝入鈣10需要量要稍加提高。補充鈣防止老年骨丟失，可預防骨質疏鬆和絕經婦女的病理性骨折。

00～2500 mg.d-1，並不發生高鈣血症，而潰瘍病人消耗大量乳和含碳酸鈣的制酸劑，鈣攝入多將引起鈣血症且很快損壞腎功能。類肉瘤或腎石病人攝入鈣800～1500mg.d-1，並補充維生素D，可以出現高鈣血症。最近發現牙周病患有骨回吸，可能是骨折疏鬆前的情況。

中國營養學會推薦的鈣供給量標準（mg.d-1）如下：從初生至10兒童，600；10～13歲，800；13～16歲，1200；16～19歲，1000，成年男女，600；孕婦，1500；乳母，2000。英國成年男女供給量標準為500，孕婦，乳母各1200mg。WHO的標準，成年男婦為0.4～0.5g,孕婦乳母為1.0～1.2g。

（5）食物含量乳及乳製品含鈣豐富，吸收率高。水產品中小蝦米皮含鈣特多，其次是海帶。乾果豆和豆制口及綠葉蔬菜含鈣亦不少。穀物、肉類和禽類含鈣不多。骨粉含鈣20%以上，吸收率約為70%。蛋殼粉含大量鈣。膳食中補充骨粉或蛋殼粉可以改善鈣的營養狀況。一些食品中鈣的含量見表6-4

正常人血漿磷的狀態