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钙(1)
http://www.100md.com 2019年2月15日 《百科知识》2019年第4期
     人体内含有60多种元素,维持机体正常生理功能所必需的元素,人称必需元素,共有20多种。人体内含量较多的有氢、碳、氧、氮、磷、硫、氯、钠、镁、钾、钙等,约占体重的99.95%。这些生命必需元素中,除碳、氢、氧、氮主要以有机物质形式存在外,其余各元素均为无机的矿物质。

    礦物质,又称无机盐,是人体必需的七大营养素之一。

    矿物质中,人体含量大于体重的0.01%的各种元素,被称为常量元素,有钙、磷、钾、钠、硫、氯、镁共7种。

    虽然不是每个人都喜欢化学,但“钙”大概是中国人最熟悉的化学元素了,毕竟“补钙”曾在中国成为一场运动。

    钙的前世今生

    小时候,曾经看见鸟儿啄食蛋壳,长辈说“那是为了补钙”。不知道这种说法对不对,但动物的骨骼、贝壳、蛋壳中确实含有碳酸钙。

    钙在自然界中分布很广,但由于它多以离子状态或化合物形式存在,且不易从化合物中还原成单质状态,因此钙迟迟未被发现,以致在很长一段时期里,化学家们都把从含有碳酸钙的石灰石焙烧获得的钙的氧化物当作是不可再分割的物质。18世纪末,法国著名化学家拉瓦锡发表的元素表中就列有这种物质。

    英国化学家戴维却不信“到此为止”,他试图通过电解氧化钙对其进行再分割。虽然历经失败,但终于在1808年5月获得成功。戴维将湿润的生石灰和氧化汞按3∶1的比例混合后,放置在铂片上,与电池正极相接,然后将水银灌入混合物的洼穴处,再插入铂丝,与电池负极相接,得到了较大量的钙汞合金。钙汞合金蒸馏后便得到了银白色的金属钙。

    从此,“钙”被确定为元素,并被命名为calcium,元素符号是Ca。英文calcium则来自拉丁文中表示生石灰的词calx。

    化学元素周期表中,钙排名第20位,其在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝、铁,约占3%。早在公元1世纪,古罗马人就已经使用石灰石(氧化钙)作为建筑材料了。在那之后,直至现代,石膏(硫酸钙)、石灰石(碳酸钙)等一直在建筑业中扮演着主要角色。今天,我们生活中的高楼大厦、公路桥梁,它们的建设都离不开钙的投入。

    从社会的建筑文明到人体的建筑材料

    自古以来,钙就以各种化合物的形式被应用在建筑方面,撑起了人类恢宏的建筑文明。

    想象一下,如果没有骨头,我们会是什么样子?大概谁也没这么想过,因为这个想象其实挺可怕的。不过,有了钙,这个可怕的想象就不存在了,因为钙也撑起了我们的身体。

    人,之所以能挺立于世间,奔忙于红尘,有赖于骨骼作为人的支柱。钙是骨骼的重要组成,对保证骨骼的正常生长发育和维持骨健康起着至关重要的作用。可以这样说,钙,是人体的建筑材料。

    科学家发现,人体的元素组成与地球表层的元素组成有着惊人的一致。如果把人体骨骼比喻成一座建筑物,那么它也是由钢筋、石子、沙子和水泥组成的,钙就是这座建筑物中的石子。在动植物体内,钙也占有重要比重。在陆地生活的哺乳动物体内,钙含量可达到总体重的2%~4%。在植物体内,钙含量最多可达到8%。

    钙是构成人体的重要组成,仅次于碳、氢、氧、氮,位居第五位,是人体含量最多的无机元素。一个正常成年人体内大约含钙1000~1200克,其中99.3%以羟磷灰石结晶的形式存在于骨骼和牙齿中,其余0.7%以离子状态存在于细胞外液和软组织中。机体内的钙,一方面先构成骨骼和牙齿,另一方面则参与各种生理功能和代谢过程,如参与调节神经、肌肉的兴奋性,影响毛细血管的通透性,参与调节多种激素和神经递质的释放,能激活多种酶调节代谢过程及一系列细胞内生命活动,还是血液凝固过程中所必需的凝血因子。

    骨质疏松症已成重要健康问题

    我国现有膳食结构的营养调查表明,居民的钙摄入量还是普遍偏低的,仅达到推荐摄入量的50%左右,因此钙缺乏症是较常见的营养性疾病。体内钙缺乏到一定程度即可引起缺乏症,主要表现为骨骼的病变,即儿童时期的佝偻病、成年人的骨质疏松症。

    骨骼,通过成骨作用即新骨不断生成和溶骨作用即旧骨不断被吸收,使其各种成分与血液间保持动态平衡,这一过程被称为“骨的重建”。这种骨钙的更新速率因年龄而变化。有一点需要说明,牙的主体是牙本质,其化学组成类似骨,但组织结构和骨的差别很大,而且牙本质没有细胞、血管和神经,因此牙齿中的钙没有这样的更新转换过程。

    正常情况下,骨钙中约有99%是相对稳定的,人称稳定性钙。约有1%是不稳定的,其中一部分钙可以自由地与细胞外液交换,为可溶合钙。软组织钙、细胞外液钙和可溶合钙合称为不稳定钙。稳定钙和不稳定钙通过可溶合钙不断地进行着钙的交换,旧骨中不稳定钙不断进入血液循环和细胞外液,肠道吸收的钙又不断通过血液循环沉积在骨中。如此循环,周而复始,旧骨不断消溶,新骨不断形成。

    孕妇怀孕早期,腹中胎儿仅有少量的钙沉积,以后钙的浓度会很快升高至体重的0.5%。妊娠后期,胎儿通过母体可获取约20克的钙,足月新生儿的钙相当于其体重的1%。1岁以前的婴儿每年可转换100%,以后逐渐降低,每年可转换50%,也就是说,每两年骨钙可更新一次。到儿童阶段,每年可转换10%,由于此时的孩子生长发育旺盛,对钙的需要量大,如果长期钙摄入不足,再伴有维生素D的缺乏(钙在体内的吸收代谢必须借助维生素D),就会引起生长迟缓,使新骨结构异常,骨钙化不良,骨骼出现变形,最后发生佝偻病。

    健康年轻成人骨吸收与形成维持平衡,每年转换5%。人在20岁以前是骨的主要生长阶段,之后的10余年里骨质会继续增加,待到35~40岁左右时,单位体积内的骨质达到顶峰,即“峰值骨度”,此后骨质逐渐丢失。妇女绝经后,骨质丢失速度加快,当骨度(质)降低到一定程度时,就难以保持骨骼结构的完整,以致出现压缩变形,甚至在很小的外力下也会发生骨折。这就是骨质疏松症。

    骨质疏松症在早期通常没有明显症状,但随着病情进展会出现疼痛、脊柱变形、骨折等情况,致残致死率均高,严重影响患者生活质量,同时也会带来巨大的医疗和照护成本。2018年11月,国家卫生健康委员会发布了首个中国骨质疏松症流行病学调查结果。调查显示,骨质疏松症已成为我国中老年人的重要健康问题,中老年女性骨质疏松问题尤为严重。50岁以上人群骨质疏松症患病率为19.2%,其中男性骨质疏松症患病率为6%,女性患病率则达到32.1%,65岁以上女性的骨质疏松症患病率更是达到了51.6%。 (雪凝)
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