生化--骨代谢疾病--图文

骨代谢紊乱与相关元素生物化学检验主要内容概述（钙、磷、镁及骨的代谢）钙、磷、镁代谢紊乱及生物化学检验骨代谢疾病骨代谢疾病的生物化学检验与应用第一节概述一、骨组织组成：骨主要由骨矿物质（无机质）、有机质和骨组织细胞组成。二、钙、磷、镁的代谢血中存在形式占总量的百分比钙磷镁游离（离子化）505555蛋白结合401030复合物103515总浓度(mmol/L)2.15～2.570.81～1.450.7～0.99u（一）钙（calcium，Ca）代谢钙的吸收小肠钙的排泄肾脏20%肠道80%影响钙排泄肠道钙吸收障碍血钙浓度影响影响钙吸收活性维生素D酸碱环境食物中钙磷比例机体对钙的需要人体内钙的存在状态人体中钙的存在状态骨盐体液钙羟磷灰石结晶无定形磷酸钙沉淀不扩散钙：与蛋白质结合可扩散钙游离Ca2＋难解离化合物乳酸钙、柠檬酸钙等u图15-1钙在血浆中存在形式钙在血浆中存在形式pH每改变0.1单位,血清游离钙浓度改变0.05mmol/L细胞内钙细胞外钙一种主要第二信使作用于质膜，影响膜的通透性及膜的转运增强心肌收缩，维持心跳节律Ca2＋是许多酶的激活剂或抑制剂Ca2+是钙调蛋白的别构激活剂稳定神经细胞膜，降低神经肌肉的应激性是凝血因子Ⅳ，参与血液凝固过程降低毛细血管的通透性作为结构成分，参与成骨作用u（二）磷（phosphorus,P）代谢磷的吸收小肠影响磷吸收低磷膳食时，吸收高食物中钙、镁、铁、铝等磷的排泄肠道30%肾脏70%影响磷排泄血磷浓度肾功能不全磷（phosphorus,P）占成人体重的0.8%～1.2%，分布于细胞内外，其含量仅次于钙，骨骼是磷的最大储备库。*细胞内磷含量比细胞外液丰富。正常人钙、磷浓度（mg/dl）的乘积在36～40之间。细胞内磷细胞外磷遗传物质核酸的组成成分构成ATP、ADP和磷酸肌酸参与许多酶促反应磷脂是构成生物膜主要成分参与糖、脂类、蛋白质代谢及氧化磷酸化作用血中磷酸盐是血液缓冲体系的重要组成部分是细胞内及骨矿化所需磷酸盐的来源u（三）镁（magnesium，Mg）的代谢uu镁的吸收小肠影响镁吸收氨基酸促进镁吸收磷酸盐、钙、纤维、脂肪镁的排泄肾脏影响镁排泄血浆镁浓度减少，尿镁减少镁摄入显著增加，尿镁增多镁（magnesium，Mg）一半以上沉积于骨和牙齿。镁在细胞内的含量占体内总镁的38%，细胞外液镁含量仅占1%。血镁的存在形式离子镁（约55％）血镁结合镁（约45％）蛋白结合镁（30%）阴离子结合镁（15%）具有生理活性第14页与体内数百种酶的活性密切相关与核酸的结构与功能相关参与蛋白质的生物合成维持骨骼生长调节神经肌肉兴奋性第15页甲状旁腺激素降钙素活性维生素D靶器官骨、肠和肾三、钙、磷、镁代谢的激素调节u（一）甲状旁腺激素(parathyroidhormone，PTH)u甲状旁腺主细胞PTH84aa升高血钙，降低血磷，升高血镁，酸化血液，促进骨吸收第17页1.钙重吸收磷重吸收保钙排磷2.对肾的作用促进溶骨，升高血钙骨钙动员激活肾脏1α-羟化酶3.活性D3增加肠道吸收钙增加u（二）活性维生素Du1.合成（活性D3活性是维生素D3的10~15倍）2.调节：对钙、磷代谢的总效果为升高血钙和血磷。最主要的活性形式u（三）降钙素（calcitonin，CT）甲状腺滤泡旁细胞CT32aa生理作用降低血钙和血磷合成分泌*血钙是影响CT分泌的主要因素u（四）钙、磷代谢调节与相关因素调节因素成骨溶骨肠钙吸收血钙血磷肾排钙肾排磷1,25(OH)2D3↑↑↑↑↑↑↓↓PTH↓↑↑↑↑↓↓↑CT↑↓↓↓↓↑↑↑：升高；↑↑：显著升高；↓：降低三种激素对钙、磷代谢的调节（一）骨吸收骨吸收（boneresorption）是破骨细胞移除骨矿物质和骨有机基质的过程。首先，破骨细胞释放H+，酸化微环境，溶解矿物质，使钙磷等无机成分游离入血。然后，破骨细胞开始合成蛋白水解酶，消化骨有机基质。四、骨的代谢骨形成（boneformation）是指主要由成骨细胞介导的，新骨发生和成熟的过程。成骨细胞首先分泌胶原蛋白和其他基质物质，形成类骨质，汇集成胶原纤维，为矿物质的沉积提供纤维网架；随后大量骨盐沉积于此，从而完成类骨质的矿化过程，形成新骨。（二）骨形成1骨吸收2类骨质形成3类骨质矿化4静止期活化（三）骨重建循环过程第25页骨重建过程中，破骨细胞所降解的骨基质成分，以及成骨细胞形成新骨所释放的代谢产物进入血液和尿液中，构成了反映骨吸收指标和反映骨形成指标，称为骨代谢生化标志物。u第二节钙、磷镁代谢紊乱与生化检验u一、钙代谢异常与检验升高原发性甲状旁腺功能亢进恶性肿瘤大剂量维生素D治疗降低甲状旁腺功能低下维生素D缺乏症慢性肾功能衰竭第27页影响范围临床表现神经肌肉功能神经肌肉兴奋性增高，出现肌肉痉挛和手足搐搦、惊厥、喘鸣和呼吸困难、腹痉挛及尿频等，还可导致儿童智能低下和生长停滞。骨骼儿童表现为佝偻病，成人表现为骨软化、骨质疏松等心血管系统主要为传导阻滞等心律失常，严重时可出现心室纤颤等。低钙血症对机体的影响u【检测方法与原理】u1.血清总钙（TCa2+）测定u●滴定法（氧化还原滴定法、络合滴定法）u●比色法u→邻甲酚酞络合酮法WHO和我国推荐的常规方法u碱性溶液u钙＋邻甲酚络合酮--------钙－邻甲酚络合酮复合物u→甲基麝香草酚蓝法u→偶氮胂Ⅲ法u●火焰光度法u●原子吸收分光光度法IFCC推荐的参考方法u●同位素稀释质谱法IFCC推荐的决定性方法u2.离子钙测定u●生物学法u●透析法u●超滤法u●金属指示剂法u●离子选择性电极法(ISE)u二、磷代谢异常与检验升高肾脏排磷减少外源性给磷过多磷向细胞外转移降低肠道吸收减少磷向细胞内转移肾脏的丢失u【检测方法】u●磷钼酸还原法我国推荐的常规方法u无机磷＋钼蓝-------硫酸＋磷钼酸u影响因素：受溶血、黄疸、脂血的干扰较大u●紫外分光光度法u●黄嘌呤氧化酶比色测定法WHO推荐的常规方法u●CV—多元络合超微量测定法u●同位素稀释质谱法决定性方法u●原子吸收分光光度法等u三、镁代谢异常与检验升高肾脏疾病内分泌疾病降低胃肠道丢失过多肾脏丢失过多镁离子在细胞内外的重新分布u【检测方法】u●比色法我国推荐MTB法钙镁试剂法作为常规方法u●荧光法u●离子层析法u●离子选择性电极法(ISE)u●酶法u●原子吸收分光光度法(AAS)参考方法u●同位素稀释质谱法(ID-MS)等决定性方法u（一）甲状旁腺激素测定升高骨质疏松症甲状旁腺功能亢进VitD代谢障碍降低甲状旁腺功能减退恶性肿瘤四、激素调节异常与检验u【检测方法】u●放射免疫法（RIA）u●酶联免疫法u●免疫化学发光法（CLIA)u干扰因素：该方法不受黄疸、溶血、脂血、风湿因子干扰等干扰。第36页甲状旁腺激素相关蛋白肿瘤细胞PTHrP139aa，141aa,173aa生理作用高钙血症和低磷血症合成分泌修饰加工占优势parathyroidhormone-relatedprotein,PTHrPu（二）活性维生素D测定25(OH)D3升高：维生素D中毒症降低：维生素D缺乏性佝偻病、骨软化症、肝肾疾病1,25(OH)2D3升高：妊娠期，原发性甲状旁腺功能亢进。降低见于肾衰竭、低镁血症、甲状旁腺功能减退u【检测方法】u●放射竞争性蛋白结合法(CPB)u●高效液相色谱法(HPLC)u●放谢免疫法(RIA)u●放射受体法(RRA)u●酶联免疫法（ELISA）u（三）降钙素测定升高甲状旁腺功能亢进急慢性肾衰甲状腺降钙素细胞癌降低甲状腺先天发育不全甲状腺全切病人低血钙u【检测方法】u放射免疫测定法（RRA）u化学发光法u影响因素：EDTA对实验存在影响，建议不采用此类型样本，避免溶血、脂血。其它微量元素与骨代谢骨骼生长必需氟锶硼锌锰铜第42页名称功能生理剂量：促进骨形成；利于骨矿化；增加胶原产生高浓度氟：骨转化率加速；影响钙化，骨脆性增加低剂量：抑制骨吸收，促进骨形成高剂量：骨矿化低下，可致佝偻病，骨矿化不全锌促进肠钙吸收；促进羟磷灰石形成；促进骨矿化铜促进胶原分子内交联形成；促进成骨细胞生成是硫酸软骨素合成酶的辅助因子，而硫酸软骨素是软骨和骨骼发育所需的重要粘多糖硼增强骨代谢，缺乏是骨质疏松的病因之一骨骼生长发育必需微量元素氟锶锰第43页负面影响骨代谢铅铝镉肠钙吸收降低骨丢失影响骨矿化影响造血功能影响成骨细胞数量和功能降低破骨细胞活性干扰骨的矿化干扰胶原代谢骨丢失间接致钙吸收障碍（一）骨质疏松症（osteoporosis，OP）第三节骨代谢疾病与临床生物化学检验一、骨代谢疾病骨质疏松症的分类原发性骨质疏松症（最常见）继发性骨质疏松症（疾病或药物等原因所致）特发性骨质疏松症（多伴有家族遗传史，多见于8～14岁的青少年或成人.临床表现骨痛、肌无力、不适和易骨折。疼痛是最常见、最主要的症状。骨折是骨质疏松症的并发症。与骨质疏松症有关的激素雌激素、甲状旁腺激素、降钙素、活性维生素D（1-25（OH）2D3)、甲状腺素、雄激素、皮质类固醇激素、生长激素骨质疏松症的危险因素年龄、性别、种族（白人黑人黄种）长期低钙饮食PTH增加绝经或卵巢切除长期卧床营养缺乏糖尿病肾功能不全胃肠切除脂肪泻类风湿慢性肝炎u1.原发性骨质疏松症Ⅰ型骨质疏松症（绝经后骨质疏松症,高转换型）Ⅱ型骨质疏松症（老年性骨质疏松症）Ⅰ型（绝经后）和Ⅱ型（老年性）骨质疏松的特点Ⅰ型Ⅱ型年龄50～70岁70岁以上性别（女：男）＞6:1＞2:1主要病因雌激素缺乏衰老肠钙吸收降低降低1,25-(OH)2D3继发性减少原发性减少骨丢失松质骨（腰椎）松质骨和皮质骨（四肢）骨丢失速率加速性匀速性骨折部位脊柱骨为主脊椎骨和髋部骨代谢高转换型低转换型骨形成标志物升高正常或降低骨吸收标志物升高正常或降低趋势u2.继发性骨质疏松症骨质疏松症u内分泌风湿药物恶性疾病胃肠道疾病肾脏遗传其他实验室检查：主要是原发病的生化异常。u3.特发性骨质疏松症u（1）特发性青少年骨质疏松症u青少年以背部段、髋部和脚的隐痛开始，发生膝关节和踝关节疼痛和下肢骨折。u（2）特发性成年骨质疏松症u骨体积下降，骨小梁厚度下降、骨表面活性降低、骨矿化降低和与骨形成率降低u（二）佝偻病和骨软化症uu实验室检查：主要是血清钙和(或)磷的降低、血清碱性磷酸酶升高、血清25-羟基维生素D降低、尿钙排泄减少与甲状旁腺激素增高。活性维生素D缺乏儿童成人骨质软化症佝偻病磷酸盐缺乏第51页临床表现佝偻病肌无力和张力过低，骨不能正常地承受体重而变弯，软骨因不能及时钙化而生长过度，可呈现方颅畸形、串珠肋、鸡胸、Ｘ形或Ｏ形腿等骨质软化症骨痛是最普遍的症状，无红肿畸形，可能发生应力性骨折u（三）Paget’s病uPaget’s病又称变形性骨炎(osteitisdeformans)或畸形性骨炎。该病是骨重建(boneremodeling)异常所致的临床综合征。u实验室检查：血ALP升高，部分病人血钙升高，血磷稍低。血中骨源性碱性磷酸酶水平和尿羟脯氨酸增加。u二、骨代谢标志物的生物化学检验【间接标志物】1激素：雌二醇，睾酮，PTH,25-OHVitD3等2细胞因子：IL1,6,TNF等3RANKL/RANK:OPG/OGF【直接标志物】1骨形成：P1NP,BGP,ALP2骨吸收：CTX,NTX，PYD,D-PYDHOP，etc.u临床意义骨形成增高：高转换型明显升高，绝经后骨质疏松症；儿童生长期降低：甲状旁腺及甲状腺功能减退、肝病骨吸收增高：骨质疏松、Paget病、原发性甲状旁腺功能亢进和甲状腺功能亢进。降低：无显著意义。指标名称缩写语骨钙素OC骨碱性磷酸酶B-ALPⅠ型前胶原羧基端前肽PICPⅠ型前胶原氨基端前肽PINP指标名称缩写语抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP吡啶酚Pyr脱氧吡啶酚D-PyrⅠ型胶原交联N-端肽NTXⅠ型胶原交联C-端肽CTX骨形成标志物骨吸收标志物u（一）骨形成标志物检测u1.骨钙素（osteocalcin,OC）检测u由成骨细胞合成和分泌的一种活性多肽。u放射免疫法（RIA）法u化学发光免疫分析法(