骨代谢异常的生物化学ppt课件.ppt

第九章骨代谢异常的生物化学 2013 09 第2页 教学目标与要求 掌握 骨代谢生化标志物的种类及特性 钙磷镁代谢紊乱的机制 骨代谢疾病的生化诊断 钙磷镁代谢异常与骨代谢疾病的关系 熟悉 调节钙 磷 镁及骨代谢的主要激素及作用机制 骨代谢疾病的病因 了解 钙 磷 镁的生理功能及正常代谢 微量元素对骨代谢的影响 常见骨代谢疾病的临床表现 第3页 主要内容 骨代谢与骨矿物质及微量元素 骨代谢生化标志物 骨代谢疾病的生物化学诊断 第4页 骨矿物质与骨代谢 一 二 三 第一节骨代谢与骨矿物质及微量元素 骨矿物质的代谢调节 骨矿物质代谢异常 微量元素与骨代谢 四 第5页 骨矿物质与骨代谢 一 第6页 骨矿化 bonemineralization 成熟骨重量的60 是矿物质 矿物质晶体分子 主要为羟磷灰石 沉积并整合于骨基质有机物中的过程称为骨矿化 骨量 bonemass 骨骼中矿物质沉积量称为骨量 骨矿物质 决定骨的硬度 第7页 一 钙的代谢 钙 calcium Ca 是人体内含量最丰富的矿物质 约占人体体重的1 5 2 2 分布于细胞内外 骨骼是钙的最大储备库 细胞内钙浓度仅为细胞外液的1 1000 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 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 生理功能 第9页 钙的吸收 钙的吸收 小肠 活性维生素D 决定因素酸碱环境影响吸收食物中草酸和植酸食物中钙磷比例机体对钙的需要 影响钙吸收因素 第10页 钙的吸收 钙的排泄 肠道钙吸收障碍 消化液中未被重吸收的钙大量排出血钙浓度影响 血钙升高 尿钙增多 反之 尿钙减少 影响钙排泄 肠道80 肾脏20 第11页 血钙 血浆中钙的存在形式 第12页 二 磷的代谢 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 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 生理功能 第14页 钙的吸收 磷的吸收 小肠 低磷膳食时 吸收可高达90 食物中钙 镁 铁 铝等金属离子影响磷的吸收 影响磷吸收因素 第15页 钙的吸收 磷的排泄 血磷浓度 降低时 肾小管对磷的重吸收作用增强肾功能不全 尿磷减少 可引起肾性佝偻病 影响磷排泄 肠道30 肾脏70 第16页 血磷 临床上所测的血磷浓度是指血清中的无机磷 血钙与血磷 正常人钙 磷浓度 mg dl 的乘积在36 40之间 当两者乘积大于40mg dl 钙磷以骨盐形式过度沉积于骨组织若小于35mg dl时 则骨盐溶解增加 会发生佝偻病及软骨病 第17页 三 镁的代谢 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 第18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 生理功能 第19页 钙的吸收 镁的吸收 小肠 氨基酸促进镁吸收磷酸盐 钙 纤维 脂肪等则可减少镁吸收饮食可直接影响骨骼镁含量 影响镁吸收因素 第20页 钙的吸收 镁的排泄 血浆镁浓度减少 尿镁排泄减少镁摄入显著增加 尿镁排泄明显增多 影响镁排泄 肾脏 肾脏对镁的排泄是决定血镁水平的重要因素 第21页 血镁 血镁的存在形式 离子镁 约55 具有生理活性 第22页 骨矿物质的代谢调节 二 靶器官 骨 肠和肾 第23页 一 甲状旁腺激素 parathyroidhormone PTH 甲状旁腺主细胞 PTH84aa 生理作用 升高血钙 降低血磷 升高血镁 酸化血液 促进骨吸收 第24页 1 对骨的作用 钙重吸收 磷重吸收 保钙排磷 甲状旁腺激素 2 对肾的作用 促进溶骨 升高血钙 骨钙动员 第25页 3 对小肠的作用 PTH 激活肾脏1 羟化酶 活性D3增加 肠道吸收钙增加 甲状旁腺激素 第26页 甲状旁腺激素 第27页 二 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 PTHrP 第28页 第29页 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 第30页 抑制破骨 促进成骨抑制肾小管对钙 磷的重吸收抑制肾维生素D 1 羟化酶活性 降钙素的生理作用降低血钙 降低血磷其主要作用机制 骨 肾 第31页 1 对小肠的作用 促进小肠对钙磷的吸收和转运 小肠粘膜上皮细胞维生素D受体 活性维生素D 相关基因的转录和翻译 钙结合蛋白表达上调 Ca2 ATP酶增加 小肠钙转运增加 活性维生素D的生理作用 升高血钙 升高血磷 四 活性维生素D 第32页 2 对骨的作用 溶骨和成骨双重作用 活性维生素D 增加破骨细胞数量和活性 协同PTH增加破骨细胞数量 增加血钙 增加胶原 促进溶骨 低血钙时 促进成骨 高血钙时 3 对肾脏的作用 促进肾小管对钙 磷的重吸收 第33页 骨矿物质代谢异常 三 一 钙代谢异常 1 低钙血症 hypocalcemia 血钙浓度低于2 25mmol L 第34页 引起低钙血症的常见病因 第35页 低钙血症对机体的影响 第36页 2 高钙血症 hypercalcemia 血钙浓度超过2 75mmol L 第37页 引起高钙血症的常见病因 第38页 高钙血症对机体的影响 第39页 一 磷代谢异常 1 低磷血症 hypophosphatemia 血磷浓度低于0 97mmol L 第40页 肿瘤性高钙血症常伴低磷血症 引起低磷血症的常见病因 第41页 主要与缺磷后细胞内ATP产生减少以及红细胞内2 3 二磷酸甘油含量下降有关 可表现为易激动 神志障碍 肌无力等 肾性低血磷可导致低磷性佝偻病和骨软化症 临床症状 第42页 1 高磷血症 hypophosphatemia 血磷浓度成人高于1 62mmol L 儿童高于2 10mmol L 低钙血症 骨质钙化障碍 常见表现 第43页 引起高磷血症的常见病因 第44页 三 镁代谢异常 1 低镁血症 hypomagnesemia 血清镁低于0 67mmol L 第45页 引起低镁血症的常见病因 第46页 低镁血症对机体的影响 第47页 1 高镁血症 hypermagnesemia 血清镁浓度高于1 04mmol L 高镁可影响成骨作用 发生骨营养不良 第48页 引起高镁血症的常见病因 微量元素与骨代谢 骨骼生长必需 氟 锶 硼 锌 锰 铜 四 第50页 骨骼生长发育必需微量元素 氟 锶 锰 第51页 负面影响 骨代谢 第52页 反映骨形成的标志物 一 二 第二节骨代谢生化标志物 反映骨吸收的标志物 第53页 第54页 反映骨形成的标志物 一 第55页 骨钙素 osteocalcin OC 又称骨谷氨酰基蛋白 boneglutamylprotein BGP 由成骨细胞合成和分泌的一种活性多肽主要功能是保持骨正常矿化和抑制异常羟磷灰石结晶形成血骨钙素是反映骨代谢状态的一个特异和灵敏的生化指标升高见于骨形成增加的患者 包括原发性和继发性甲状腺机能亢进 甲状旁腺功能亢进 高转换率的骨质疏松 肾性骨营养不良等 降低常见于甲状旁腺功能减退 长期应用肾上腺皮质激素治疗等 第56页 B ALP增高常见于 甲状腺 甲状旁腺功能亢进 恶性肿瘤骨转移 佝偻病 骨软化病 骨折和绝经后骨质疏松症 肾性骨营养不良 骨碱性磷酸酶 bonealkalinephosphatase B ALP B ALP来自成骨细胞 是骨形成的特异指标 第57页 型前胶原前肽 型前胶原羧基端前肽 procollagen carboxy terminalpropeptide PICP 型前胶原氨基端前肽 procollagen amino terminalpropeptide PINP 包括 第58页 来源 前胶原前肽与胶原分子存在1 1的对应关系 故可反映胶原的合成及成骨细胞活性 第59页 意义 原发性甲旁亢骨软化症Paget骨病肾性骨营养不良儿童发育期 妊娠最后3个月等 PICP和PINP增高常见于 第60页 反映骨吸收的标志物 二 第61页 TRAP主要由破骨细胞合成和分泌血TRAP水平主要反映破骨细胞活性和骨吸收状态血浆TRAP增高见于 原发性甲状旁腺机能亢进慢性肾功能不全骨转移癌高转换率的骨质疏松 抗酒石酸酸性磷酸酶 tartrate resistantacidphosphatase TRAP 第62页 半乳糖羟赖氨酸 glactosehydroxylysine Gal Hyl Gal Hyl主要存在于骨胶原中 骨吸收时 胶原降解 Gal Hyl被释放到血液循环中 全部从尿中排泄 尿Gal Hyl可以较特异反映骨吸收状况 来源 意义 尿Gal Hyl增高见于甲状旁腺功能亢进 骨转移癌 高转换的骨质疏松患者 第63页 型胶原交联降解产物 吡啶酚 pyridinoline Pyr 脱氧吡啶酚 deoxypydinoline D Pyr 型胶原交联N 端肽 cross linkedN telopeptideoftype collagen NTX 型胶原交联C 端肽 cross linkedC telopeptideoftype collagen CTX 型胶原降解产物是反映骨吸收和骨转换的良好指标 第64页 第65页 疾病状态下骨代谢生化标志物指标的变化 注 增加 减少 o无变化 N未知 第66页 骨质疏松症 一 二 第三节骨代谢疾病的生物化学诊断 佝偻病和骨质软化症 慢性肾功能衰竭的骨代谢异常 三 第67页 一 骨质疏松症 第68页 一 原发性骨质疏松症分类和病因 型骨质疏松症 绝经后骨质疏松症 型骨质疏松症 老年性骨质疏松症 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 第69页 型 绝经后 和 型 老年性 骨质疏松的特点 第70页 二 佝偻病和骨质软化症 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71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 形或 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 第72页 生化诊断 第73页 三 慢性肾功能衰竭的骨代谢异常 肾性骨营养不良症 renalosteodystrophy 简称肾性骨病 慢性肾功能衰竭 第74页 病因 第75页 临床表现 高转换性骨病 也称为继发性甲状旁腺功能亢进骨病 常表现为纤维性骨炎 也可伴有骨质疏松和骨质硬化低转换性骨病 表现为骨质软化与骨质减少混合性骨病 兼有上述两种骨病病理表现血液透析性骨病 常见于长期血液透析的患者 表现为骨与关节的 2 微球蛋白淀粉样沉积 第76页 生化诊断 血清尿素 肌酐升高等肾衰竭表现高磷血症低钙血症血清PTH增高1 25 OH 2D3水平降低血清ALP升高血镁浓度通常升高 第77页 小结 钙 磷 镁是构成骨的主要矿物质 骨吸收和骨形成的平衡有赖于钙 磷 镁的正常水平 钙 磷 镁和骨代谢受PTH CT和1 25 OH 2D3等多种激素的严格调控 PTH升高血钙 降低血磷 升高血镁 酸化血液 促进骨吸收 CT降低血钙和血磷 1 25 OH 2D3升高血钙和血磷 调节骨盐溶解和沉积 促进骨的生长和更新 第78页 小结 骨代谢涉及多种微量元素 影响骨形成和骨吸收 氟 锶 锌 铜 锰