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1.维生素D缺乏维生素D缺乏是这个病开门见山的主要原因。维生素D的来源有两种,一种是同源性的,即储存在皮肤基底层的7-脱氢胆固醇在阳光下被波长为296 ~ 310μ m的紫外线照射,然后转化为胆甾醇,即维生素D3(维生素D3)。另一种途径是外源性的,即摄入的食物中含有VitD,如肝脏含15 ~ 50IU/kg ①,牛奶3 ~ 40IU/L,蛋黄25IU/个。但是这些食物中的VitD含量很低,对身体来说是不够的。麦角固醇在紫外线照射后可形成维生素D2(钙化醇)。VD2和VD3都可以人工合成,对人类有同样的作用。
2.紫外线照射不足也是VitD不足的主要原因,尤其是在北方。用紫外线照射皮肤可以获得足够的VitD3。中国幅员辽阔,南北自然条件不同,尤其是日照时长不同。南方日照时间长,佝偻病发病率低,北方日照时间短,发病率高。但阳光中的紫外线很容易被灰尘、烟雾、衣服、普通玻璃阻挡或吸收。目前,中国工业快速发展,城市建筑众多,也带来了一些地方的空气污染,比如高层建筑挡光,隐居生活,这些都会影响阳光和紫外线的照射。
3.其他因素
(1)生长速度过快,所需VitD过多。所以,长得快的孩子容易得佝偻病。早产儿钙磷储备不足,出生后生长较快。如果他们缺乏维生素d,他们就容易患佝偻病。
?Inadequate或食物中不适当比例的钙和磷也会导致佝偻病。人乳中钙磷比例适当的话,比例为2: 1,容易吸收;而牛奶中含有较多的钙和磷,但磷含量过高,吸收不良。因此,用牛奶喂养的婴儿的佝偻病发病率高于用人乳喂养的婴儿。
⑵谷物过多含有大量植酸,植酸能与小肠内的钙、磷结合形成不溶性植物钙,不易吸收。
?Chronic呼吸道感染、胃肠道疾病和肝、胰、肾疾病均可影响VD和钙磷代谢。
⑸酸碱度不当也会影响肠道对钙磷的吸收。一般肠道pH值低时,钙、磷吸收较多。
钙代谢和骨骼发育
VitD缺乏影响钙磷吸收,可导致钙磷代谢异常。除了VitD,还有其他因素参与钙磷代谢,这些因素相互作用、相互联系,在钙磷代谢中发挥正负反馈作用,从而维持正常的钙磷代谢和骨骼发育。其中涉及甲状旁腺激素、降钙素、软骨细胞、成骨细胞、基质细胞。此外,还有生长激素、男女激素、甲状腺素、糖皮质激素等。对钙磷代谢也有影响。相关因素简述如下。
1.维生素D对钙和磷代谢的影响
通过皮肤或消化道吸收的维生素d储存在血浆、肝脏、脂肪和肌肉中。VitD被吸收后没有活性,需要在体内进行二次羟基化才能发挥激素样的生物效应。
起初,VitD被转运到肝脏,内质网和微粒体的25-羟化酶系统的作用,使VitD3变成25-羟基胆钙化醇(25- (OH) D3)。后者可以负反馈抑制25-羟化酶的活性,从而调节血液中25-(OH)D3的浓度。25-(OH)D3被转运到肾脏,通过近端小管上皮细胞线粒体中25-(OH)D3-1-羟化酶系统(1-羟化酶)的作用产生1,25-羟基胆钙化醇(1,25-(OH)D3)。后者对1-羟化酶活性物质有负反馈抑制作用,1,25-(OH) D3活性很强。其对钙磷代谢的作用比25 (OH) D3高200倍,对骨盐形成的作用高100倍。
维生素d的活性受血液中钙和磷浓度的影响。低钙和磷能刺激1-羟化酶的活性,从而加速1,25-(OH) D3的生成。相反,高血钙和磷会抑制1-羟化酶的活性。高血钙磷还可促进25-(OH)D3转化为24-25-(OH)D3,后者失去VitD活性或作用不大。
1,25-(OH) D3的作用:①能促进肠黏膜对钙磷的吸收。1,25-(OH) D3可与肠黏膜中1,25-(OH) D3靶细胞的特异性受体结合,然后形成VD结合蛋白钙,由上皮的黏膜侧转运至浆膜,通过毛细血管吸收入血。② 1,25-(OH) D3可促进肾小球小管对钙磷的重吸收,从而提高血液中的钙磷浓度。③ 1,25-(OH) D3可促进未分化间充质细胞向破骨细胞分化,促进骨吸收,溶解老骨中的骨盐,增加血钙、磷浓度。④ 1,25-(OH) D3可直接刺激成骨细胞,促进钙盐沉积。
可见肝肾功能障碍会影响VD的羟基化过程,这也是导致肝肾佝偻病的原因。
2.甲状旁腺激素的作用,PTH)①PTH的分泌依赖于血钙的浓度。血钙低于正常时,PTH会升高,血钙高时,会分泌PTH。高血钙可交换靶器官中的腺苷酸环化酶,使环磷酸腺苷(c-AMP)的形成减少。相反,低血钙会增加c-AMP。PTH作用于靶细胞的腺苷酸酶系统,使细胞内c-AMP增加,促使线粒体内的钙离子向细胞质移动。细胞质内离子钙浓度升高,激活细胞膜钙泵,使钙离子移出细胞外,增加血钙浓度。②PTH对骨的影响:当PTH增加时,刺激未分化间充质细胞分化为破骨细胞的能力加强,从而增加骨吸收,增加血钙、磷浓度。PTH抑制成骨,对1,25-(OH) D3有拮抗作用。③PTH对肾脏的影响:PTH作用于肾小管,促进钙的重吸收,使钙离子通过浆膜表面的钙泵进入血液。PTH抑制肾小管对磷的重吸收,促进尿磷增加,拮抗1,25-(OH) D3。PTH的另一个作用是把25-(OH) D3变成1,25-(OH)D3速度召回。④PTH促进肠钙的吸收,这是由于125-(OH)D3浓度升高,但也有人认为PTH对肠钙的吸收也有直接作用。
3.降钙素(CT)来自甲状旁腺和甲状腺滤泡的共同细胞(“C”细胞)。降钙素受血钙浓度的影响;血CT正常值在72±7 ng/l以下,血钙升高时,可促进CT升高,反之亦然。①CT对骨的作用:能控制破骨细胞的形成,抑制骨吸收,防止骨盐溶解和骨基质分解。CT能促进断裂肌细胞向成骨细胞转化,增强钙沉积。降钙素在幼小动物中的生物学效应是活跃的。②CT对葱的作用:抑制肾近端小管对钙磷的重吸收,增加尿中钙磷的排泄。③CT对肠道的影响:可抑制消化道对钙的吸收,也可抑制肠道对钠、钾、磷的吸收。
VitD、PTH和CT对肠、骨和肾的钙磷代谢有协同和拮抗作用。但两者之间有明显的相互反馈,从而维持体内钙磷的正常代谢和骨骼的正常发育。
4.骨的正常发育骨的正常发育有两种形式,一种是软骨成骨,一种是膜成骨。前者主要在长骨末端进行,使骨变长;后者在皮质骨和扁平骨中进行,使骨变粗或变粗变宽。
发达的骺软骨是软骨细胞从骨端向骨内的增殖分化。软骨由干骺端软骨发育至化石化核,其分化可分为:①生发细胞层,为小而少的未分裂扁平细胞;②增生软骨细胞层,由生发细胞分裂形成,扁平细胞紧密排列成列,列间软骨基质较多。③骨软骨细胞层,其细胞体积逐渐增大,呈方形排列。④肥大软骨细胞层,其细胞体积更加肥大、成熟,排列有序,呈柱状。钙、磷等。从干骺端血管输入的,开始在③层和④层肥大的软骨细胞基质中沉积,然后是退变的软骨细胞。⑤退化层是细胞退化的最后阶段。细胞坏死和溶解是细胞退化的最后阶段。细胞坏死,管排列整齐密集,是x光片上看到的暂时性钙经络带。钙化管内可见毛细血管样外观,血管周围成骨细胞排列整齐。⑥成骨区为新生松质骨区。成骨细胞紧贴钙化管壁,分泌骨基质,然后沉积钙,成骨细胞嵌入其中,形成初始骨小梁,再转化为成熟骨小梁,纵向排列形成干骺端松质骨。
有人认为骨组织中存在一种基质小泡,来源于软骨细胞和成骨细胞。它被称为基质水泡,因为它接触基质。基质囊泡有膜,囊泡直径约30 ~ 30~300nm。囊泡富含碱性磷酸酶、ATP酶和焦磷酸酶(有人认为这些酶是同一个酶)。在肥大的软骨细胞层中,在基质小泡生物膜上的磷酸酶和小细胞中焦磷酸的骨盐结晶作用下,焦磷酸酶可以分解焦磷酸,焦磷酸进一步被小泡中丰富的碱性磷酸分解成无机磷。因此,局部钙和磷浓度增加,并在基质小泡中形成骨盐晶体。这种晶体从基质小泡中突出,向外延伸,析出骨盐。进而形成磷灰石,即形成干骺端软骨细胞的肥大细胞层,成骨细胞合成骨基质钙化部分-暂时性钙化带。
孩子长大后,骨骼发育就是软骨细胞不断生长,暂时性钙化带不断前移,松质骨不断重塑,从而长骨不断生长。
骨软化症(正常儿童骨骼的2/3是无机物,1/3是有机物,在佝偻病中二者的比例正好相反)和钙化不完全的类骨组织增生取代正常的暂时性钙化线,使骨骼的长度发育明显受阻,产生侏儒状态。