Hạ Ca máu xuất hiện khi lượng Ca mất từ khoang ngoại bào vượt quá lượng Ca cung cấp từ ruột và xương. Như vậy hạ Ca máu là hậu quả của (1) hoặc là tình trạng mất quá nhiều Ca ion hóa lưu hành trong tuần hoàn (do lắng đọng vào các tổ chức, vào xương, mất qua nước tiểu, gắn kết quá nhiều với albumine hoặc các hợp chất vô cơ khác) (2) hoặc là giảm lượng Ca đi vào tuần hoàn (ruột kém hấp thu, giảm huy động Ca từ xương).

Thiểu năng cận giáp

Thiểu năng cận giáp là tình trạng giảm hoặc không có PTH. Bệnh được đặc trưng bởi hạ Ca máu và tăng phosphate máu và thường đi kèm với tetany mạn tính. Thiểu năng cận giáp thường là hậu quả của sự cắt bỏ nhầm hoặc sự tổn thương của một vài tuyến cận giáp trong phẫu thuật cắt tuyến giáp.

Các trường hợp thiểu năng cận giáp mắc phải khác rất hiếm gặp là do các bệnh lý lắng đọng tại tuyến cận giáp như nhiễm thiết sắc tố (hematocromatosis), bệnh Wilson, u hạt hay ung thư di căn.

Thiếu vitamin D

Thiếu viatmin D là nguyên nhân quan trọng của hạ Ca máu. Thiếu vitamin D có thể do lượng cung cấp không đủ hoặc do giảm hấp thu là hậu quả của các bệnh lý gan mật hoặc kém hấp thu do nguyên nhân tại ruột. Thiếu vitamin D cũng có thể xảy ra do thay đổi chuyển hóa của vitamin D dưới tác dụng của một số thuốc (phenytoin, phenobarbital và rifampin) hoặc do da ít tiếp xúc với ánh nắng. Một số rối loạn di truyền có liên quan đến chuyển hóa vitamin D thành dạng hoạt tính cũng gây nên còi xương.

Bệnh lý ống thận

Các bệnh lý ống thận như hội chứng Fanconi do các chất độc thận chẳng hạn kim loại nặng và chứng nhiễm toan ống lượn xa (distal renal tubular acidosis) có thể gây nên hạ Ca máu trầm trọng do mất Ca bất thường qua thận cũng như giảm chuyển vitamin D thành vitamin D dạng hoạt động. Đặc biệt cadmium gây hạ Ca máu do làm tổn thương các tế bào ống lượn gần và cản trở chuyển đổi vitamin D. Bệnh lý ống thận có thể gây nên chứng loãng xương nhưng chủ yếu loãng xương trong trường hợp này là của tình trạng nhiễm toan mạn tính.

Suy thận

Suy thận có thể gây nên hạ Ca máu, hậu quả của giảm hình thành 1,25(OH)2D3 do tổn thương trực tiếp các tế bào thận cũng như do tăng phosphate vì thận giảm bài tiết chất này.

Thiếu hụt magnesi

Kém hấp thu từ đường tiêu hóa, chứng nghiện rượu kinh niên và điều trị bằng thuốc cisplastine là những nguyên nhân chính gây hạ magnesi máu. Có thể có thiếu PTH tương đối và các cơ quan đích kém nhạy cảm với PTH trong trường hợp thiếu hụt magnesi với nồng độ magnesi trong máu thấp hơn 1,0 mEp/L (< 0,5 mmol/L). Bù magnesi có tác dụng cải thiện nồng độ PTH và cải thiện khả năng giữ Ca của thận. Tình trạng hạ magnesi còn có thể thấy ở những bệnh nhân được nuôi dưỡng bằng đường tĩnh mạch dài ngày, điều trị lợi tiểu và điều trị các kháng sinh thuộc họ aminoglycoside. Mặc dù có tình trạng kém đáp ứng với PTH, phần lớn bệnh nhân hạ Mg máu có nồng độ phosphate huyết thanh bình thường hoặc giảm có lẽ là do lượng phosphate trong thức ăn đưa vào thấp. Trong tất cả trường hợp vừa nói ở trên thì tình trạng hạ Ca máu không thể điều trị thành công bằng việc cung cấp Ca đơn thuần mà điều trị đặc hiệu là bù Magnesi. Do vậy khi đánh giá bệnh nhân nghi ngờ hạ Ca máu, việc xét nghiệm magnesi là bước không thể thiếu.

Viêm tụy cấp

Viêm tụy cấp gây hạ Ca máu khi Ca tạo chelate với các sản phẩm phân hủy mỡ được giải phóng từ tổ chức tụy bị viêm.

Hạ protein máu

Hạ protein máu do bất kỳ nguyên nhân gì cũng có thể làm giảm lượng protein gắn với protein. Hạ Ca máu do giảm lượng Ca gắn với protein không gây triệu chứng lâm sàng do lượng Ca ion hóa không thay đổi. Tình trạng này còn được gọi là hạ Ca máu giả tạo (factitious hypocalcemia).

Tăng cường tạo xương trong khi lượng cung cấp không đủ

Tăng cường tạo xương trong khi lượng cung cấp không đủ cũng có thể gây nên hạ Ca máu. Bệnh thậm chí cũng có thể gặp ở những bệnh nhân điều trị nhiễm toan chuyển hóa dài ngày.

Sốc nhiễm trùng huyết

Nhiễm trùng huyết gây hạ Ca máu do ức chế giải phóng PTH cũng như ức chế quá trình chuyển 25(OH)D3 thành 1,25(OH)2D3.

Tăng phosphate máu

Tăng phosphate máu gây nên hạ Ca máu do rất nhiều cơ chế nhưng không có cơ chế nào được biết rõ ràng. Bệnh nhân suy thận gây tăng ứ đọng phosphate thường có khuynh hướng hạ Ca máu.

Nguyên nhân do thuốc

Các thuốc gây hạ Ca máu là do những thuốc điều trị tăng Ca máu, thuốc chống co giật (phenytoin, phenobarbital) và rifampicin (các thuốc này biến đổi chuyển hóa của vitamin D), các thuốc cản quang chứa ethylenediaminetetraacetate, là một chất tạo chelate hóa trị 2.

Tăng tiết calcitonin

Về mặt lý thuyết thì khi nồng độ calcitonin trong máu quá cao có thể gây hạ Ca máu nhưng trong thực tế người ta ít gặp trường hợp giảm Ca huyết tương ở bệnh nhân có lượng calcitonin rất cao lưu hành trong máu như trong carcinoma tủy tuyến giáp.

Tăng phản ứng tạo chelate của Ca trong lòng mạch

Quá trình tạo chelate nội mạch có thể xảy ra khi sử dụng các chất như citrate, lactate, foscanet làm giảm lượng Ca ion hóa mà không làm thay đổi nồng độ Ca toàn phần. Nhiễm toan hô hấp cấp làm tăng quá trình gắn Ca ion hóa vào albumin do đó làm giảm nồng độ Ca ion hóa.

Tăng lắng đọng Ca ở khoang ngoại mạch

Tăng phosphate máu do suy thận, do dùng phosphate, do ly giải cơ vân (rhabdomyolysis) hoặc do ly giải khối u lớn (ví dụ trong hóa trị liệu chống ung thư) có thể gây nên hạ Ca máu cấp. Trong trường hợp tăng phosphate máu cấp tính, Ca có thể sẽ lắng đọng một lượng rất lớn ở xương nhưng cũng có thể lắng đọng ngoài xương.

Một số bệnh nhân ung thư di căn đến xương, đặc biệt là bệnh nhân ung thư vú và ung thư tiền liệt tuyến, có thể biểu hiện tình trạng hạ Ca máu khả năng là do lắng đọng Ca trong các khu vực di căn.