浅谈动物机体微量元素钙和磷的作用机理

胡顺勇，胡胜超，郭均友，纪双慧

浅谈动物机体微量元素钙和磷的作用机理

胡顺勇1，胡胜超2，郭均友2，纪双慧2

（1.山东省莒南县岭泉镇动物防疫检疫所，山东 莒南 276600；2.山东省莒县小店畜牧兽医站，山东 莒县）

钙、磷是动物体内含量较大的矿物质元素，在动物体内分布广泛且作用多样。除构成机体组织之外，还参与很多生化反应。钙、磷作为必需微量元素，配比在1~1.5:1为宜[1]。缺乏或者过量都会对机体产生不利的影响，所以在日粮中对钙、磷的补充必须要适当，要根据动物的生长状况而定。钙、磷的吸收和代谢也会受多种因素的影响，因此掌握因钙磷引起的异常以及合理控制饲料中钙、磷的饲喂极为重要。

1 钙、磷的作用与主要分布

1.1 成骨 绝大多数钙、磷存在于骨骼和牙齿中，起支持和保护作用。骨骼为调节细胞外液游离钙磷恒定的钙库和磷库[2]。

1.2 凝血 钙、磷共同参与凝血过程。血浆Ca2+作为血浆凝血因子IV，在激活因子IX、X、XII和凝血酶原等过程中不可缺少；血小板因子3和凝血因子Ⅲ的主要成分是磷脂，它们为凝血过程几个重要链式反应提供“舞台”。

1.3 Ca2+的其他生理功能 调节细胞功能的信使，细胞外Ca2+是重要的第一信使；调节酶的活性Ca2+是许多酶(例如脂肪酶、ATP酶等)的激活剂，Ca2+还能抑制1α-羟化酶的活性，从而影响代谢；维持神经-肌肉的兴奋性与Mg2+、Na+、K+等共同维持神经-肌肉的正常兴奋性。Ca2+可降低毛细血管和细胞膜的通透性，防止渗出，控制炎症和水肿[3]。

1.4 磷的其他生理功能 调控生物大分子的活性、酶蛋白及多种功能性蛋白质的磷酸与脱磷酸化是机体调控机制中最普遍而重要的调节方式，与细胞的分化、增殖调控有着密切的关系[4]；参与机体能量代谢的核心反应ATP=ADP+Pi= AMP+Pi。磷是构成核酸、磷脂、磷蛋白等遗传物质、生物膜结构，重要蛋白质(各种酶类等)等基本组分的必需元素[5]。磷酸盐(HPO42-/H2PO4-)是血液缓冲体系的重要组成成分，细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应，如磷酸基转移反应、加磷酸分解反应等。

2 饲料中影响钙、磷利用的因素

2.1 小肠中的酸碱度 钙、磷大部分在小肠的上段吸收，当肠道内容物呈酸性时有利于钙和磷的吸收，酸性条件下可阻止磷酸钙的形成。

2.2 饲料中钙和磷的比例 钙和磷的比例在1~1.5:1吸收效率比较高。当钙过多，磷酸根的形成量不足以溶解磷酸钙而阻碍磷的吸收[6]；反之，磷酸根过多与钙结合不利于钙的吸收。

2.3 维生素的D的补充 维生素D可以使小肠的酸度提高，促进钙、磷的吸收。

2.4 饲料中草酸、植酸的含量 饲料中的草酸与钙结合形成沉淀物，不易被单胃动物吸收，猪能部分利用植酸磷但不足以满足自身需求，所以要在饲草中添加适量的植酸酶[7]。

2.5 其他因素 镁过多时与消化道内的磷酸根结合形成难以吸收的磷酸镁，同时镁盐与铝盐会在肠壁上形成非溶性的盐类表面，而抑制了肠道对于其他为微量元素的影响，同时钙磷的吸收也会受到一定程度地抑制。

3 钙、磷的缺乏与过量引起的疾病

3.1 钙、磷缺乏症 食欲不振或废绝，缺磷时更为明显。患畜消瘦、生长停滞、母猪不发情或屡配不孕、可导致永久性不育、产畸胎、死胎、产后泌乳量减少、公猪性机能降低、精子发育不良、活力差、猪喜欢啃食泥土、石头等异物、相互舔食被毛或咬耳朵、母猪吃仔猪、幼年动物患佝偻症、出现异食癖等症状。

3.2 钙、磷过量的危害 钙磷过量直接造成中毒的情况少见，但超过一定限度会降低动物的生产性能。当食入过量钙时，脂肪消化率下降，磷、镁、铁、锰和碘等代谢紊乱[8]。生长猪钙量超过需要量的50%时，就会产生不良后果；磷过多，使血钙降低。为了调节血钙，刺激副甲状腺分泌增多而引起副甲状腺机能亢进，致使骨中磷大量分解，易产生跛行或长骨骨折。猪对于每千克日粮中钙、磷的最大耐受量为1%和1.5%。超出其耐受量就会产生中毒现象。

4 钙、磷的排泄

4.1 钙的排泄 由肠道排出的钙约占钙总排出量的80%，20%由肾排出。肠道排出的钙主要是饲料和消化液中未被吸收的钙，其排出量随食入的钙量和钙的吸收状况而变动。血浆钙经肾小球滤过。但其中绝大部分被肾小管重吸收，少部分随尿排出。每日从尿排出的钙量比较稳定，受饲料的钙量影响不大，但与血钙水平有关。血钙高则尿钙排出增多，反之，血钙下降则尿钙排出减少。

4.2 磷的排泄 磷排泄与钙相反，主要由肾排出，尿磷排出量占总排出量的60%~80%。由粪排出的约占总排出量的20%~40%。当血磷浓度降低时，肾小管对磷的重吸收增强。由于磷主要由肾排出，故当肾功能不全时，可引起高血磷。

5 血浆钙、磷水平的调节

每日钙、磷的摄入量与排泄量取得动态平衡，血钙、血磷水平维持相对稳定，这有赖于3种激素的协同作用，即甲状旁腺激素、降钙素及1, 25-二羟胆钙化醇[1, 25-(OH)2-D3]。

5.1 甲状旁腺激素 （1）甲状旁腺激素维持血钙水平的机制，是调节血钙水平的主要内分泌素。切除甲状旁腺后，血钙很快下降，当降至每100ml血浆7mg以下时，猪机体出现抽搐，严重时可导致死亡(由于呼吸肌痉挛而丧失肺通气的能力)。若给猪注射甲状旁腺激素，则血钙上升。血钙水平对甲状旁腺激素的分泌起负反馈的调节作用，当血钙超过每100ml 12mg时，甲状旁腺激素的分泌极少；反之，当血钙低于每100ml 4mg时，甲状旁腺激素的分泌水平达到高峰。血钙刺激甲状旁腺激素的分泌是直接作用，无需其他激素的介入。甲状旁腺激素通过对骨和肾的影响来实现对血钙的调节。（2）甲状旁腺激素对肾脏排磷的调节作用较对钙重吸收的调节更明显。甲状旁腺激素刺激肾小管上皮细胞产生环腺苷酸(cAMP)。它增加钙的重吸收，而抑制磷的重吸收，因此甲状旁腺激素增加时可引起高血钙与低血磷。

5.2 降钙素 （1）甲状腺的滤泡旁细胞 (C细胞)分泌一种可降低血钙水平的激素，叫做降钙素。用含高浓度钙的溶液对甲状腺-甲状旁腺区进行局部灌流，导致外周血钙水平降。血中降钙素的浓度与血钙水平密切相关，当血钙水平在9.5mg每100mg以下时，用现有的方法测不出血中的降钙素。当血钙水平界于13~21mg100mg之间时，降钙素的分泌量与血钙水平成正比关系，而甲状旁腺激素与血钙的关系恰与降钙素相反。（2）降钙素的生理作用是降低血钙与血磷的水平，但对血镁水平无影响。降钙素直接抑制骨质溶解，使释放入血的骨盐减少，同时骨骼仍继续从血浆中摄取钙，从而起到降低血钙和血磷水平的作用。降钙素可抑制肾小管对钙、磷的重吸收，因而使尿钙、尿磷增加，而使血钙、血磷减少。降钙素也可抑制肾脏中25-(OH)-D3-1-羟化酶的作用。因此，抑制25-(OH)-D3转化成1, 25-(OH)2-D3，而后者能增加肠道对钙的吸收，故降钙素抑制肠道对钙的吸收是间接的。

5.3 1, 25-二羟胆钙化醇 体内的维生素D3(胆钙化醇)可来自食物，也可经紫外线的作用将皮肤(哺乳动物)中的7-脱氢胆固醇转变成D3。D3本身无代谢活性，只有在肝内转变成25-(OH)-D3，再在肾内转化成1, 25-二羟胆钙化醇[1, 25-(OH)2-D3]，才具有高的代谢活性。动物实验表明，将D3，25-(OH)-D3及1，25-(OH)2-D3分别灌注到小肠内，小肠对钙吸收的高峰分别在16，10及8h出现，说明D3发挥作用需时间长。在活性强度上1, 25-(OH)2-D3较D3大8~10倍，25-(OH)-D3约大2倍。

6 小结

钙、磷在动物机体中起着重要作用。一方面是动物机体的组成成分，另一方面是参与机体内很多重要的生化反应，如神经兴奋的传导，酶促反应等。体内过多或者缺少都会对机体造成不利的影响。因此，在日常的饲养管理中，了解动物体内钙、磷含量异常造成的病变以及选择合理的补充制剂，并采取合理的补充方法显得极为重要。

[1] 张宏福. 动物营养参数与饲养标准[M]. 北京: 农业出版社, 2007: 50-75.

[2] 彭克美, 王政富, 曹贵方. 动物组织学及胚胎学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2009(2): 35-45.

[3] 金天明, 李术, 李留安. 动物生理学[M]. 北京: 清华大学出版社, 2012: 25-30.

[4] 邹思湘, 李庆章. 动物生物化学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2011: 98-105.

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（2020–07–17）

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