鈣與生物體損傷的研究進(jìn)展.doc

鈣與生物體損傷的研究進(jìn)展摘 要：從鈣的吸收、血鈣的調(diào)節(jié)等方面對(duì)鈣的生理作用進(jìn)行全面闡述，以揭示鈣與疾病及細(xì)胞凋亡之間的關(guān)系，通過(guò)對(duì)低鈣和高鈣引發(fā)的疾病和不良癥狀的描述，闡明了鈣對(duì)生物體的影響，同時(shí)指出，鈣的一些生理特性關(guān)系到很多疾病的誘因，并且還與細(xì)胞凋亡的調(diào)控有一定的關(guān)聯(lián)。關(guān)鍵詞：鈣；疾病；生理作用: described comprehensively the physiological action of calcium from the absorption, the regulation of blood calcium to show the relationship between calcium and disease calcium and cell apoptosis. indicated that the effect of calcium on the body for low calcium and high calcium inducing diseases and other negative symptoms. at last,pointed out that physiological characteristics of the calcium can lead to many diseases and the relationship between calcium and cell apoptosis.key words: calcium;disease;physiological action所有化學(xué)物質(zhì)都包含元素，即任何物質(zhì)都包含元素，生物體也是由不同元素組成的，鈣是生物體中的常量元素，在體內(nèi)的含量?jī)H次于碳、氫、氧、氮。元素在維持機(jī)體正常生理代謝和病變的發(fā)生中起到了重要作用。適量的鈣對(duì)生物體的生長(zhǎng)和代謝有重要的作用，但是鈣含量過(guò)量時(shí)，會(huì)造成生物體的損害。禽類(lèi)痛風(fēng)研究報(bào)道中多見(jiàn)高鈣日糧引起的痛風(fēng)病例1-2，許多學(xué)者認(rèn)為日糧中過(guò)高的鈣被機(jī)體吸收后，形成高鈣血癥，體內(nèi)的過(guò)高鈣含量可造成腎小管細(xì)胞的變性、壞死，并引起腎臟損害2-3，而腎臟損害是家禽發(fā)生痛風(fēng)的重要環(huán)節(jié)4。1 鈣的代謝情況1.1 鈣的吸收及其影響因素食物中的鈣以3種形式5-6被腸道上皮細(xì)胞吸收:第一，當(dāng)腸腔中的鈣離子濃度較高時(shí)被細(xì)胞旁路被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)；第二，細(xì)胞內(nèi)吞飲及胞外分泌小體的流動(dòng)過(guò)程；第三，跨過(guò)刷狀濾膜直接進(jìn)入細(xì)胞液(在鈣通道開(kāi)放時(shí))，擴(kuò)散并與鈣結(jié)合蛋白-d9k結(jié)合，在基底膜側(cè)通過(guò)pmca和na+ca2+交換泵的作用被送出細(xì)胞，后者使鈣通過(guò)細(xì)胞被吸收，同時(shí)防止細(xì)胞內(nèi)鈣的增加。鈣在體內(nèi)是以離子的形式被吸收的，許多的鈣鹽在機(jī)體內(nèi)的溶解度較小，而當(dāng)ph值為56時(shí)溶解度較大。動(dòng)物體的鈣主要來(lái)源于食物，但是食物中的鈣不會(huì)被完整的吸收與利用。降低鈣吸收的因素有纖維素、草酸、植酸鹽、過(guò)量的脂肪，促進(jìn)鈣的吸收的因素有維生素d、部分氨基酸、乳糖、酸性介質(zhì)7。1.2 血鈣的調(diào)節(jié)情況當(dāng)動(dòng)物攝入鈣的含量不足時(shí)，會(huì)出現(xiàn)生理性的鈣透支，導(dǎo)致血鈣水平下降。當(dāng)機(jī)體內(nèi)血鈣含量下降到一定閾值時(shí)，會(huì)促進(jìn)甲狀旁腺分泌甲狀旁腺激素，甲狀旁腺激素具有破骨效應(yīng)，能將骨骼中的鈣調(diào)動(dòng)出來(lái)，用以維持機(jī)體血鈣含量的穩(wěn)定。當(dāng)從食物中攝取的鈣含量升高時(shí)，來(lái)源于骨骼中的鈣代償會(huì)減少，維持機(jī)體一個(gè)正常的血鈣含量。所以，從食物中攝食的鈣的突然升高或減少，機(jī)體自身是會(huì)有調(diào)節(jié)的，以保證血鈣的穩(wěn)定。由于骨鈣相對(duì)比較穩(wěn)定，所以鈣的調(diào)節(jié)實(shí)際上是血鈣的調(diào)節(jié)。血鈣通過(guò)3個(gè)方面來(lái)調(diào)節(jié)：（1）血鈣調(diào)節(jié)的重要器官是腎臟，當(dāng)動(dòng)物通過(guò)胃腸道攝食的鈣大量增加時(shí)，機(jī)體血鈣濃度會(huì)增高，此時(shí)腎臟腎小球?yàn)V過(guò)鈣會(huì)增加，腎小管對(duì)鈣的重吸收會(huì)減少，尿液中的鈣濃度升高。通過(guò)腎臟調(diào)節(jié)后，血鈣濃度會(huì)逐漸恢復(fù)到正常水平，隨著血鈣的恢復(fù)，腎小球?yàn)V過(guò)和腎小管重吸收作用也逐漸恢復(fù)正常，尿液中的鈣濃度也逐漸減少。腎臟調(diào)節(jié)血鈣機(jī)制反之亦然8。（2）腸鈣的吸收與排泄對(duì)血鈣濃度的調(diào)節(jié)。腸鈣的吸收對(duì)血鈣的調(diào)節(jié)實(shí)際上是很溫和的，因?yàn)槟c道對(duì)鈣的吸收要經(jīng)歷56 h。動(dòng)物在采食過(guò)程中鈣的攝入不足或腸道對(duì)鈣的吸收不良，會(huì)直接引起血鈣濃度的下降，大量的腸鈣被吸收也會(huì)引起血鈣的濃度上升。同時(shí)腸道對(duì)鈣的吸收也具有調(diào)節(jié)的功能。當(dāng)采食中攝入的鈣增加時(shí)，腸道對(duì)鈣的吸收率會(huì)隨著攝入的鈣的增加而降低，以保持血鈣的水平穩(wěn)定，即攝入的鈣與腸鈣的吸收率呈反比9。（3）骨的吸收對(duì)血鈣的調(diào)節(jié)作用。骨具有直接調(diào)節(jié)血鈣濃度的作用，并且這種作用要先于甲狀旁腺素（pth）10。當(dāng)動(dòng)物機(jī)體攝入的鈣不足時(shí)，破骨細(xì)胞的活性會(huì)增強(qiáng)，加強(qiáng)骨的吸收與骨鹽的溶解，把骨庫(kù)中大量的骨鈣調(diào)動(dòng)出來(lái)，釋放到血液中，而當(dāng)機(jī)體攝入的鈣含量過(guò)量時(shí)，這種作用明顯減弱，這些作用都是為了維持血鈣的正常水平。正常情況下動(dòng)物體鈣攝入量與排泄量是處于動(dòng)態(tài)平衡的，血鈣水平維持相對(duì)的穩(wěn)定，而這依靠于3種激素的協(xié)同作用，即降鈣素、1,25-二羥基鈣化醇（1,25-（oh）2d3）及甲狀旁腺激素。2 鈣的生理作用鈣元素是維持生物機(jī)體正常生理功能所必需的大量元素之一，在地殼中的含量位于第五位。生物體內(nèi)鈣的生理作用對(duì)維護(hù)機(jī)體正常生命活動(dòng)具有舉足輕重的意義，特別是鈣離子，它作為生物體內(nèi)最普遍使用的信號(hào)傳導(dǎo)因子，在細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)、死亡過(guò)程中起著重要的作用，調(diào)控著生命的受精、發(fā)育、細(xì)胞繁殖、神經(jīng)興奮傳導(dǎo)、細(xì)胞死亡11。鈣的生理作用大體有5個(gè)方面12-13：（1）鈣能維護(hù)血管正常的通透性，鈣離子能使細(xì)胞膜和機(jī)體內(nèi)毛細(xì)血管的通透性降低；（2）鈣離子是凝血過(guò)程中的重要因子，鈣離子催化凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟福冈偈估w維蛋白原聚合成纖維蛋白達(dá)到血液凝固的作用。許多抗凝血?jiǎng)┮彩歉鶕?jù)鈣的這一生理作用設(shè)計(jì)的，即加入可與鈣離子相結(jié)合的化學(xué)物，減少血液中鈣的含量，使凝血過(guò)程中鈣的濃度減少，達(dá)到凝血中止的作用。（3）鎮(zhèn)定神經(jīng)和神經(jīng)遞質(zhì)的合成都需要鈣離子的參與，鈣離子對(duì)于生物體神經(jīng)肌肉的興奮和神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)具有重要的意義，它能降低神經(jīng)肌肉的興奮性。（4）鈣對(duì)心肌和骨骼肌具有收縮作用，當(dāng)神經(jīng)刺激心肌和骨骼肌時(shí)，肌漿網(wǎng)中的鈣就游離到肌漿中，鈣離子與肌鈣蛋白結(jié)合，引起肌肉蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，解除肌鈣蛋白及原肌球蛋白的抑制作用，并激發(fā)其atp酶活力，從而啟動(dòng)骨骼肌和心肌的收縮，使心臟保持連續(xù)交替的收縮與舒張，維持心動(dòng)的節(jié)律，鉀離子則與心肌的舒張有關(guān)，與鈣離子相拮抗13-14。（5）鈣參與機(jī)體內(nèi)許多酶的激活及活性的增強(qiáng)，胞質(zhì)鈣作為信使對(duì)細(xì)胞各種生理活動(dòng)都具有很強(qiáng)的調(diào)控效果，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增大后，與cam結(jié)合，激活多種蛋白酶，完成各種機(jī)體的生理活動(dòng)15。3 鈣缺乏或過(guò)量與疾病的關(guān)系許多研究表明16, 109種疾病直接與鈣的遷移聚集相聯(lián)系,主要有骨骼系統(tǒng)疾病(如佝僂病、骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)增生、骨生長(zhǎng)痛、軟骨病、骨變形、各種骨損傷等)、牙齒疾病、免疫系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、肌肉組織疾病、血液系統(tǒng)疾病、酶變異疾病、細(xì)胞粘著性疾病、纖毛運(yùn)動(dòng)性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、腸胃系統(tǒng)疾病、肝膽疾病、眼睛疾病、腎臟系統(tǒng)疾病、生殖系統(tǒng)疾病、膀胱疾病,肛腸疾病、各種皮膚疾病等。3.1 低鈣對(duì)生物體的損傷當(dāng)動(dòng)物長(zhǎng)期攝食鈣不足時(shí)，極易引起骨質(zhì)疏松、骨軟化、關(guān)節(jié)炎、畸形或自發(fā)性骨折等，幼畜發(fā)生佝僂病，出現(xiàn)生長(zhǎng)受阻，食欲不振或失常，脊骨、肋骨和管骨扭曲，步態(tài)不穩(wěn)及跋行等病癥。所有這些癥狀和變化都是與動(dòng)物日糧中長(zhǎng)期缺鈣導(dǎo)致的，并與鈣缺乏呈正比17-18。當(dāng)動(dòng)物長(zhǎng)期攝入鈣不足時(shí)，血鈣濃度會(huì)下降，而此時(shí)機(jī)體為了保持血鈣的正常水平，甲狀旁腺會(huì)分泌出甲狀旁腺激素（pth），它能調(diào)動(dòng)骨骼中的骨鈣進(jìn)入血液，也使促骨原細(xì)胞和骨細(xì)胞轉(zhuǎn)變成破骨細(xì)胞，抑制成骨細(xì)胞的活動(dòng)，使骨的鈣鹽沉積減少，使血鈣濃度升高到正常水平，進(jìn)而使骨中的鈣鹽缺乏，出現(xiàn)骨質(zhì)疏松、骨軟化、關(guān)節(jié)炎、畸形或自發(fā)性骨折等15。3.2 高鈣對(duì)生物體的損傷動(dòng)物長(zhǎng)期攝入含有高鈣的日糧，導(dǎo)致體內(nèi)鈣超載，對(duì)生命體造成嚴(yán)重?fù)p害，有關(guān)高鈣引起禽類(lèi)痛風(fēng)的病例有許多報(bào)道19-21。有試驗(yàn)證實(shí)，飼料中的高鈣能引起雞腎臟腎小管上皮的廣泛性變性壞死，導(dǎo)致腎功能不全或腎衰 22。許多疾病的發(fā)生都與細(xì)胞死亡有關(guān)23-25。而細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度很大程度上決定著細(xì)胞的正常代謝和重要的生理活動(dòng)。heibrunn在20世紀(jì)30年代就根據(jù)試驗(yàn)觀察推測(cè)，細(xì)胞損害和細(xì)胞內(nèi)ca2+濃度異常升高有關(guān)。許多病理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，壞死組織細(xì)胞內(nèi)ca2+沉積是一種較普遍的現(xiàn)象15。鈣超載可引起線粒體內(nèi)氧化磷酸化過(guò)程障礙，線粒體膜電位降低，組織 atp 含量下降，以及胞漿內(nèi)磷脂酶、蛋白酶等激活，可導(dǎo)致并促進(jìn)細(xì)胞的不可逆性損傷26-28。目前，研究報(bào)道較多的還有肝臟細(xì)胞的損傷，在此過(guò)程中均出現(xiàn)了鈣超載的現(xiàn)象。肝細(xì)胞致死性損傷的普遍特征是肝細(xì)胞膜泡的形成和破裂29，而膜泡的形成及破裂并非是由于細(xì)胞腫脹導(dǎo)致的，肝細(xì)胞鈣的超載引起的細(xì)胞骨架蛋白和膜磷脂雙分子層損害為其重要機(jī)制30。4 鈣與細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡（apoptosis）又稱(chēng)程序性細(xì)胞死亡（programmed cell death,pcd），由死亡信號(hào)誘發(fā)的受調(diào)節(jié)的細(xì)胞死亡過(guò)程, 是細(xì)胞生理性死亡的普遍形式。凋亡過(guò)程中dna發(fā)生片段化，細(xì)胞皺縮分解成凋亡小體，被鄰近細(xì)胞或巨噬細(xì)胞吞噬，不發(fā)生炎癥。鈣作為生物體中細(xì)胞的最普遍而重要的信息傳導(dǎo)成分，與環(huán)磷酸腺苷共同起第二信使的作用。目前，眾多研究還表明，細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)和抑制多與信息的傳導(dǎo)和通路有關(guān)，而細(xì)胞內(nèi)游離的鈣離子濃度對(duì)信息傳導(dǎo)具有重要的作用31。幾乎所有的生理活動(dòng)都受鈣離子的調(diào)控，鈣離子在生命的開(kāi)始就觸發(fā)受精過(guò)程，控制細(xì)胞發(fā)育和分化成特定類(lèi)型的細(xì)胞，然后調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種生理活動(dòng)，最后參與細(xì)胞凋亡過(guò)程32。有研究報(bào)道稱(chēng)，鈣離子與促進(jìn)細(xì)胞凋亡有關(guān)，胞漿中鈣離子濃度的升高可視為細(xì)胞凋亡開(kāi)始的早期信號(hào)傳導(dǎo)33。高濃度的bcl-2蛋白可以通過(guò)抑制細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中鈣離子的釋放來(lái)抑制細(xì)胞的凋亡34，說(shuō)明鈣離子濃度與細(xì)胞的凋亡有很大的關(guān)聯(lián)性。richter認(rèn)為35，活性氧可以通過(guò)改變線粒體中鈣離子濃度來(lái)破壞線粒體，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。有研究報(bào)道，細(xì)胞外高鈣能夠?qū)е侣阅I功能衰竭并繼發(fā)甲狀旁腺機(jī)能亢進(jìn)癥患者甲狀旁腺細(xì)胞凋亡36。鈣升高所導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡機(jī)理非常復(fù)雜，目前有關(guān)鈣離子對(duì)細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)作用有相反的意見(jiàn)37。有些學(xué)者發(fā)現(xiàn)鈣離子濃度的升高沒(méi)有發(fā)生細(xì)胞凋亡，神經(jīng)細(xì)胞膜去極化，伴隨著鈣濃度的升高，甚至使細(xì)胞在撤除神經(jīng)生長(zhǎng)因子的條件下仍沒(méi)見(jiàn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生38。也有部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，同一細(xì)胞株在不同條件下，升高細(xì)胞外鈣離子能抑制凋亡，又能促進(jìn)凋亡39。綜上所述，鈣在生命活動(dòng)中具有重要的生理作用和代謝功能，當(dāng)機(jī)體內(nèi)鈣含量超標(biāo)或缺乏時(shí)，機(jī)體會(huì)發(fā)生相應(yīng)的生理反應(yīng)及不良癥狀，很多疾病的誘因也正跟鈣的一些生理特性有關(guān)，雷鵬用高鈣日糧來(lái)復(fù)制雞痛風(fēng)病，意在結(jié)合高鈣與機(jī)體損傷的關(guān)系方面研究揭示痛風(fēng)中的發(fā)病機(jī)理40，雖然已有研究報(bào)道飼料中的高鈣能引起雞腎臟腎小管上皮的廣泛性變性壞死，導(dǎo)致腎功能不全或腎衰 22，但是痛風(fēng)的發(fā)病機(jī)理也還并未完全研究清楚，還有待進(jìn)一步的探索。參考文獻(xiàn)：1 王立景高鈣飼料引起雛雞痛風(fēng)j中國(guó)獸醫(yī)雜志,2000,26（11）：452 黎曉敏，鄧茂先，李前勇，等雞尿酸鹽沉積臨床病理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究j中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào)，1998,18（1）：49-513 brown t p，glissom j r，rosales g，et al. studies of avian urolithiasis assoeiated with an infections bronchitis virusj.avian disease，1987，31:629-636.4 程金科，范國(guó)雄禽痛風(fēng)研究進(jìn)展j中國(guó)獸醫(yī)雜志，1989，15（6）：43-455 程順?lè)?鈣離子的體內(nèi)代謝及其藥理作用j. 醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2000，19(1):636 陳松蒼.細(xì)胞鈣代謝、癌基因與原發(fā)性高血壓j. 國(guó)外醫(yī)學(xué)心血管分冊(cè)，1995，22(3):131-135.7 郭瑋，陳駿琪.鈣的吸收j.中華檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志，2000，23(3):186-187.8 王叔咸，吳階平.腎臟病學(xué)m. 北京：人民衛(wèi)生出版社，1987:610-614.9 斯托凱p d.禽類(lèi)生理學(xué)m. 楊傳任譯. 北京：科學(xué)出版社，1982:187-201.10 汪正輝.臨床水、電解質(zhì)及酸堿平衡m.重慶:重慶出版社，1992:112-138.11 berridge m j，boomtna m d，lipp p. calcium-a lief and death signalj.nature，1998，395(6703):645-648.12 姜智慧，邵敬偉. 鈣的生理作用與鈣的代謝異常j.中國(guó)實(shí)用鄉(xiāng)村醫(yī)生雜志，2005,12（4）:2-3.13 陳躍先. 鈣的生理作用j. 福建醫(yī)藥雜志，2000,22（2）: 140.14 吳嘉惠. 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