骨代谢ppt课件.ppt

1 骨代谢异常的生物化学诊断 2 骨组织是由骨细胞 骨纤维和骨基质组成 骨细胞由成骨细胞转化而来 成骨细胞的主要功能是生成骨组织的纤维和有机基质 破骨细胞的功能则是破坏并吸收分解的骨组织 两种细胞协调作用 共同维护骨的正常代谢 骨纤维由胶原纤维组成 I型胶原是骨和肌肉中唯一的胶原 是组成骨纤维的主要成分 骨基质的干重约50 是无机物即骨矿物质 钙与磷含量最多 约99 以上的钙和87 以上的磷以羟磷灰石的形式构成骨盐 和胶原纤维结合在一起使骨组织具有特殊的硬度和韧性 3 骨盐占骨干重的65 70 其主要成分为磷酸钙 占84 其它还有CaCO3占10 柠檬酸钙占2 磷酸镁占1 和Na2HPO4占2 等 骨盐约有60 以结晶的羟磷灰石形式存在 其余40 为无定形的CaHPO4 羟磷灰石 Ca10 PO4 6 OH 2 是微细的结晶 亦称骨晶 bonecrystal 体液中其他离子如Ca2 Mg2 Na Cl HCO3 F 柠檬酸根等可吸附在羟磷灰石的晶格之间 骨晶性质稳定 不易解离 但在其表层进行离子交换的速度较快 4 骨中镁离子占体内镁离子总量的50 骨中钠离子也占体内钠离子总量的35 而且大部分钠易于交换 所以骨骼不仅是身体的支持组织 也是贮存大量钙 磷 钠 镁的器官 在维持体液电解质浓度的稳定性上具有重要作用 此外 骨盐中的Ca2 还可与体液中的H 交换 当体液中 H 增多 酸中毒 时 由于Ca2 H 交换 可致骨盐溶解 5 所以骨组织是体内钙的贮存库 与体内钙 磷代谢有密切的关系 甲状旁腺素 降钙素 活性维生素D 骨钙素 骨型碱性磷酸酶以及肝 肾 甲状腺等器官的功能活动共同配合协调成骨细胞与破骨细胞功能 同时血钙 磷的浓度变化又反馈性调节相应激素的分泌 进而影响骨的形成和溶解 由于骨代谢有关骨矿物质 激素 酶 胶原标志物等检测方法的灵敏度和特异性的提高 可以从不同侧面反映与骨代谢有关的疾病以及脏器的功能 为临床诊断 治疗提供可靠的依据 6 第一节 骨矿物质代谢及调节钙 磷 镁在体内每天需要量在100mg以上 属机体的常量元素 是骨组织的主要无机元素 骨组织的细胞对血钙血磷和血镁调节起重要作用 如果体内这些无机元素调节失调 可患多种骨代谢疾病 7 一 钙代谢 一 血钙与骨代谢1 血钙血浆中的钙称为血钙 分为可扩散钙和不扩散钙两大类 不扩散钙是指与蛋白质 主要是白蛋白 结合的钙 约占血浆总钙的40 它们不通过毛细血管壁 可扩散钙占60 其中复合钙占15 即是与柠檬酸 重碳酸根等形成不解离的钙 离子钙 是发挥血钙生理作用的部分 占总钙的45 不扩散钙与离子钙之间可以互相转化 人体内钙的存在状态如下 羟磷灰石结晶骨盐不定形磷酸钙沉淀人体钙存在形式不扩散性钙蛋白质结合体液钙游离钙可扩散性钙难解离化合物乳酸钙柠檬酸钙 8 正常人血钙波动甚小 保持于2 25 2 75mmol L 10 1mg dl 血液pH值对血钙浓度有显著影响 血浆中Ca2 蛋白结合钙和小分子结合钙之间呈动态平衡关系如下 H H 蛋白结合钙Ca2 小分子结合钙 HCO3 HCO3 酸中毒时 游离Ca2 浓度升高 碱中毒时 蛋白结合钙增多 游离Ca2 浓度下降 因此 临床上碱中毒时 虽血浆总钙含量无改变 也常伴有抽搐现象 与低血钙有关 9 人体内调节血钙和钙离子水平的三大器官是肠 骨和肾 许多调节钙代谢的激素也是通过这三大器官发挥作用的 血钙调节系统是一个互相联系 互相制约的整体 根据钙平衡的状况可以预测骨质丢失的速率 对骨质疏松症的治疗有一定参考价值 10 2 成骨作用与钙化 骨的生长 修复或重建过程 称为成骨作用 osteogenesis 成骨过程中 成骨细胞先合成胶原和蛋白多糖等细胞间质成分 形成 类骨质 osteoid 继后骨盐沉积于类骨质中 此过程称为钙化 calcification 11 3 溶骨作用与脱钙 骨在不断的新旧更替之中 骨的溶解和消失称为骨的吸收 boneresorption 或溶骨作用 osteolysis 溶骨作用包括基质的水解和骨盐的溶解 又称为脱钙 decalcification 主要由破骨细胞引起 12 正常成人 成骨与溶骨作用维持动态平衡 骨骼发育生长时期 成骨作用大于溶骨作用 而老年人则骨的吸收明显大于骨的生成 骨质减少而易发生骨质疏松症 osteoporosis 骨中约有1 的骨盐与血中的钙经常进行交换维持平衡 骨盐在骨中沉积或释放 直接影响血钙 血磷水平 因此血钙浓度与骨代谢密切相关 当血钙血磷浓度降低 若 Ca P 35则妨碍骨的钙化 甚至可使骨盐溶解 影响成骨作用 导致佝偻病或软骨病 13 二 磷的代谢血磷通常是指血浆中的无机磷 80 85 以HPO42 的形式存在 其余为H2PO4 而PO43 仅含微量 血浆磷的浓度不如血浆钙浓度稳定 如与年龄有关 随年龄增长磷逐步下降 15岁时达成人水平 儿童时期血磷高是由于儿童处于成骨旺盛期 碱性磷酸酶活性较高所致 14 三 镁的代谢 镁 magnesium 的代谢及功能与钙 磷有密切关系 人体含镁量约25g 骨骼的镁占总镁的50 其余在细胞内 是细胞内重要阳离子之一 细胞外液镁不超过总量的1 骨中镁主要以Mg3 PO4 2和MgCO3的形式存在 吸附于磷灰石表面 镁与钙不同 不易从骨中动员出来 但它可根据骨钙动员的状况置换骨中的钙 15 骨矿物质代谢的激素调节钙 磷 镁的代谢与骨再建主要是在活性维生素D 甲状旁腺素及降钙素这三大重要激素的调节下进行的 PTH促进骨吸收 降钙素抑制骨吸收 活性维生素D及代谢产物具有双向调节作用 16 一 甲状旁腺素 一 甲状旁腺素合成及分泌 甲状旁腺素 Parathormone PTH 是由甲状旁腺主细胞合成和分泌的一种单链多肽激素 成熟PTH含84个氨基酸残基 分子量约为9500 是维持血钙恒定的主要激素 17 二 甲状旁腺素的生理作用 PTH是维持血钙正常水平的最重要的调节因素 它有升高血钙 降低血磷等作用 其主要靶器官是骨 肾小管 其次是小肠粘膜等 18 1 对骨的作用 PTH具有促进成骨和溶骨的双重作用 小剂量PTH可促进成骨作用 而大剂量则可促进溶骨作用 PTH可刺激骨细胞分泌胰岛素样生长因子 IGF 从而促进骨胶原和基质的合成 利于成骨作用 另一方面PTH能使骨组织中破骨细胞的数量和活性增加 破骨细胞分泌各种水解酶 并且产生大量乳酸和柠檬酸等酸性物质 使骨基质及骨盐溶解 释放钙和磷到细胞外液 19 2 对肾脏的作用PTH对肾脏作用出现最早 主要是增加肾小管对Ca2 的重吸收 降低肾磷排泄阈并抑制肾小管对磷的重吸收 其结果使尿钙减少 尿磷增多 最终使血钙升高 血磷降低 20 3 对小肠的作用 PTH通过激活肾脏1 羟化酶 促进1 25 OH 2D3的合成而间接发挥作用 后者作用于小肠 促进小肠对钙磷的吸收 此效应出现较缓慢 另外甲状旁腺激素可以通过促进肠道镁的吸收和抑制肾脏镁的排泄而控制血浆镁的水平 高镁血症抑制PTH的分泌 低镁血症增加PTH的分泌 21 二 降钙素 一 降钙素的合成与分泌降钙素 CalcitoninCT 是由甲状腺滤泡旁细胞 parafollicularcell C细胞 合成 分泌的一种单链多肽激素 由32个氨基酸残基组成 分子量3500 血钙是影响CT分泌的主要因素 血钙升高可刺激CT的分泌 血钙降低则抑制CT的分泌 但CT合成的速度不受影响 因而细胞内CT含量增高 故甲状旁腺功能低下患者 其C细胞中CT含量亦增多 22 二 降钙素的生理作用 CT作用的靶器官也主要为骨和肾 其作用与PTH相反 是抑制破骨作用 抑制钙 磷的重吸收 降低血钙和血磷 23 1 对骨的作用CT主要是抑制破骨细胞的活性和数量 直接抑制骨质吸收 同时也调节成骨细胞的活性 加速破骨细胞转化为成骨细胞而促进骨生成过程 因而增强成骨作用 抑制骨盐溶解 降低血钙 血磷浓度 24 CT抑制骨吸收的功能不依赖于PTH和维生素D的存在 幼年时骨的更新率较迅速 骨处于高度的吸收状态 此时CT抑制骨吸收和降血钙的作用特别明显 成年后 骨的更新率变得缓慢 因此 等量CT的作用不及对幼年个体的作用强 根据CT抑制骨吸收的作用 临床上可以用CT治疗某些处于高度骨吸收状态的疾病 例如各种骨炎 骨质疏松及癌的骨转移等 25 2 对肾的作用生理浓度的CT对肾的作用不大 而药理剂量才能发挥作用 CT直接抑制肾小管对钙 磷离子的重吸收 从而使尿磷 尿钙排出增多 同时还可通过抑制肾1 羟化酶而减少1 25 OH 2D3的生成而间接抑制肠道对钙 磷的吸收率 结果使血浆钙 磷水平下降 3 对小肠的作用目前认为CT对胃肠道钙磷的吸收无显著影响 是通过抑制1 25 OH 2D3生成 间接抑制钙的吸收 26 4 与雌激素的关系成年后血中CT含量随着年龄的增长而逐渐下降 给与雌激素后也能使血中CT含量增加 说明雌激素对降钙素的分泌可能有直接影响 许多研究表明绝经后妇女血中CT含量明显低于同年龄组男性 因此 绝经后妇女雌激素缺乏 以致CT减少可能是绝经后骨质疏松发病的一个重要原因 27 三 活性维生素D 一 活性维生素D合成 活性维生素D 1 25 OH 2D3 是维生素D3在体内的主要生理活性形式 维生素D3及其前体在皮肤 肝 肾等经过一系列的酶促反应生成1 25 OH 2D3 再经血液运输到小肠 骨及肾等靶器官发挥生理作用 28 1 皮肤胆固醇代谢中间产物在皮肤分布较多 在紫外线照射下先转变为前维生素D3 previtaminD3 后者在体温条件下经36小时自动异构化为维生素D3 2 肝脏皮下转化生成及肠道吸收的维生素D3入血后 与维生素D结合蛋白 vitaminDbindingprotein DBP 结合运送到肝脏 在肝细胞微粒体中维生素D 25羟化酶催化 转变为25 OH D3 它是血浆中维生素D3的主要形式 3 肾脏肝脏生成的25 OH D3经血运往肾脏 在肾近曲小管上皮细胞线粒体内1 羟化酶系的作用下 转变成1 25 OH 2D3 此外 肾脏中还有24 25 OH 2D3及1 24 25 OH 3D3等代谢产物 其活性均较弱 29 二 活性维生素D的生理作用 1 25 OH 2D3作用的靶器官是小肠 骨 而对肾脏作用较弱 1 25 OH 2D3总的调节效果是使血钙 血磷增高 1 对小肠的作用1 25 OH 2D3有促进小肠对钙 磷的吸收和转运的双重作用 这是最主要的生理功能 30 2 对骨的作用1 25 OH 2D3对骨亦有溶骨和成骨的双重作用 1 25 OH 2D3能刺激破骨细胞活性和加速其生成 从而促进溶骨作用 在体内与PTH协同作用 促进破骨细胞增生 并增强其破骨作用 另一方面 由于1 25 OH 2D3增加小肠对钙 磷的吸收 提高血钙 血磷 又促进钙化 同时 1 25 OH 2D3还刺激成骨细胞分泌胶原 促进骨的生成 所以 在钙 磷供应充足时 1 25 OH 2D3主要促进成骨 当血钙降低 肠道钙吸收不足时 主要促进溶骨 使血钙升高 31 3 对肾的作用1 25 OH 2D3可促进肾小管对钙 磷的重吸收 其机制也是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成 但此作用较弱 处于次要地位 只在骨骼生长和修复期 钙 磷供应不足情况下较明显 32 三 维生素D缺乏与代谢性骨病许多原因可引起体内维生素D缺乏或代谢障碍 导致钙磷代谢紊乱 以骨基质钙盐沉着障碍为主 表现为骨组织内类骨组织 过多聚积的慢性全身性疾病 如佝偻病 rickets 和骨软化症 osteomalacia 33 1 佝偻病和骨软化症维生素D摄入不足或接受阳光太少 成人可导致骨软化症 儿童易患佝偻病 该类疾病的发生主要是1 25 OH 2D3缺乏时 钙磷从肠道吸收减少 导致血钙磷下降 而促使PTH分泌增加 从而骨质脱钙 使血钙维持正常 但肾小管对磷的重吸收减少 使尿磷增加而血磷减少 这样维生素D缺乏时 血钙正常或呈偏低水平 而血磷减少 结果使钙磷浓度积降低 钙磷不能在骨基质中充分沉积 导致类骨组织大量堆积 病变如发生在生长中的骨骼 则成佝偻病 多见于婴幼儿 称为婴幼儿佝偻病 发生在年龄较大的儿童者 称为晚期佝偻病 较为少见 病变如发生在成年人 骨的生长已停止者 则称为骨软化症 34 佝偻病的临床表现包括肌无力 手足搐搦 腰疼 骨折的危险增加 佝偻病患儿表现为方颅 颅骨骨质菲薄 按压时有如乒乓球样的弹性感 还形成佝偻病串珠 rachiticrosary 鸡胸畸形 X形腿或O形腿等 35 综上所诉 PTH CT及1 25 OH 2D3均可调节钙 磷代谢 三者相互协调 相互制约 以维持血中钙 磷的动态平衡 三者对钙 磷代谢的调节总结于表14 1 表14 1三种激素对钙磷代谢的影响 升高 显著升高 降低 36 四 性激素与骨质疏松症除了以上三种调节骨矿物质代谢较关键的激素外 其它一些全身性的激素在骨代谢中也起到很重要的作用 如性激素 包括雌激素和雄激素 它们对处于生长阶段的个体骨骼发育和成熟十分重要 且对预防骨丢失有重要作用 37 雌激素对骨的调节作用可归纳为 提高l 羟化酶的活性 使l 25 OH 2D3的合成增加 促进肠钙吸收和骨形成 促进降钙素分泌 抑制骨吸收 调节骨对PTH敏感性或减少低钙对PTH的刺激 抑制PTH分泌 减少骨吸收 由此可见 雌激素对骨代谢调节的三大重要激素均有调节作用 雄性激素具有促进蛋白合成 对骨基质的合成有促进作用 可促进肌肉和骨骼生长 国内外均有报道中老年人骨矿物质丢失量与血清性激素含量呈负相关 38 骨质疏松症是一种全身性的骨量减少 以骨组织显微结构退化为特征 并引起骨的脆性增加 骨的强度降低 在无创伤 轻度和中度创伤情况下 骨折危险度增加的疾病 此时骨矿物质和骨基质等比例减少 39 骨质疏松症的最严重的后果是骨折 一生中如发生几次椎体压缩性骨折就会引起驼背和身高变矮 老年人发生髋部骨折 易造成长期的病态甚至死亡 生活不能自理 严重地影响老年人的生活质量 有资料显示 老年人骨质疏松症患病率男性为60 72 女性为90 47 40 随着人类寿命的不断增长及老年人口不断增加 作为中老年退行性重要疾病之一的骨质疏松症及其所引起的骨折已成为一个严重的社会问题而备受人们的关注 41 第二节钙和磷代谢紊乱 42 一 钙代谢异常血钙的稳定是由许多因素决定的 其中任何环节出现障碍都可造成钙代谢紊乱 钙代谢的紊乱主要包括高钙血症 低钙血症 并与代谢性骨病密切相关 1 高钙血症若血钙大于2 75mmol L 正常2 1 2 6mmol L 以上时为高钙血症 hypercalcemia 系多种原因引起的综合征 溶骨作用增强 小肠钙吸收增加以及肾对钙的重吸收增加等均引起高钙血症 大约90 的高钙血症是原发性甲状旁腺功能亢进和恶性肿瘤引起 43 原发甲状旁腺功能亢进和甲状旁腺素 PTH 异位分泌 主要见于甲状旁腺瘤 其次甲状旁腺增生及癌肿等造成PTH过多 PTH促进溶骨作用 并促进维生素D的活化 间接地促进了肠对钙的吸收 而正常人肠钙排出大于肾钙 故最终引起高钙血症 恶性肿瘤骨转移 65 的乳腺癌病人有骨转移 多发性骨髓瘤和淋巴瘤的肿瘤细胞可分泌破骨细胞激活因子和前列腺素 这些物质类似于PTH 能加速溶骨作用 药物引起高钙血症 噻嗪类利尿剂 雌激素和维生素D中毒等均可引起高钙血症 甲状腺功能亢进的病人 常伴有高钙血症 因甲状腺素具有溶骨作用 44 高血钙系多种原因引起的综合征 一般在血钙浓度稍高或慢性持续高血钙时 多无特殊临床表现 不同疾病有不同的特点 如甲状旁腺机能亢进 实验室检查除血钙增高外 尚有尿钙高 血磷低 碱性磷酸酶升高 骨病变可有骨质疏松 纤维囊性骨炎 肾脏有肾结石等 恶性肿瘤常具有不同的局部症状及体征 如乳腺癌病人 乳房可有肿块 硬结 甚至溃破出血等 45 2 低钙血症PTH和1 25 OH 2D3缺乏是引起低血钙的常见原因 甲状旁腺功能低下可因甲状旁腺或甲状腺手术的失误所引起 由于PTH的分泌减少 骨中破骨细胞减少 成骨细胞增加 使溶骨作用减弱 成骨作用增强 造成低钙血症 食物中钙缺乏 维生素D缺少或紫外线照射不足都可引起钙缺乏性佝偻病和维生素D缺乏性佝偻病 46 有研究发现缺钙也可诱发维生素D缺乏 钙缺乏的佝偻病与维生素D缺乏的佝偻病有相似之处 即低钙血症 引起继发性甲状旁腺功能亢进 PTH增加骨吸收 使25 OH D3转化为l 25 OH 2D3的量增加 从而肠钙磷吸收增加 碱性磷酸酶也升高 血循环中的活性维生素D减少 引起肠钙吸收减少及血钙降低 血钙降低又刺激PTH的分泌 促进骨钙动员和增加肾小管对钙的重吸收 通过此种代偿机制维持血钙正常水平 47 低血钙时 患者口周麻木和四肢远端感觉异常是早期症状 进而神经 肌肉兴奋性增加 外界刺激可引起肌肉痉挛 手足搐搦 维生素D缺乏引起的低血钙 儿童可导致佝偻病 表现方头 O形或X形腿 鸡胸及念珠胸 血清碱性磷酸酶可因软骨细胞增加而活性增高 此外低血钙时还可出现白内障 皮肤干燥 毛发枯萎 指甲易碎 出牙异常 CT检查头颅有基底结钙化 48 二 磷代谢异常1 高磷血症 hyperphosphoremia 主要病因 急 慢性肾功能不全 肾小球滤过率在20 30ml min以下时 肾排磷减少 血磷上升 血钙降低 PTH的分泌增多 肾的病变使1 25 OH 2D3的生成减少 血浆钙浓度降低 也有利于高磷血症的发生 甲状旁腺功能低下 尿排磷减少 导致血磷增高 由于维生素D的活性型促进溶骨 并促进小肠对钙 磷的吸收以及肾对磷的重吸收 因而维生素D中毒时伴有高磷血症 49 甲状腺功能亢进同时出现高钙血症与高磷血症 这与溶骨作用亢进有关 肢端肥大症活动期可出现高磷血症 生长激素可促进小肠对钙的重吸收 增加尿钙排出 减少尿磷排泄 导致血磷增高 高磷摄入 尤其是低钙高磷摄入可导致中等程度的继发性的甲状旁腺功能亢进 钙调节激素的持续性紊乱 可能影响最佳峰值骨量的获得或加速骨丢失 补钙是预防低钙高磷摄入对骨质不良影响的最佳方法 因饮料中含有磷和咖啡因 故改变长期大量饮用碳酸饮料的嗜好 对骨的健康有益 50 2 低磷血症低磷血症 hypophosphoremia 可由于小肠磷吸收减少 尿磷排泄增加 磷向细胞内转移等所引起 引起低磷血症的主要因素有 1 甲状旁腺功能亢进 无论原发性或继发性甲状旁腺功能亢进均可使PTH分泌过多 无机磷随尿排出增多 造成低磷血症 2 维生素D缺乏 维生素D摄入减少或肾1 羟化酶受抑制 1 25 OH 2D3合成不足 均可引起小肠磷吸收降低 尿排磷增加 导致低磷血症 3 肾小管性酸中毒 肾小管性酸中毒时由于H 排出受阻 抑制肾小管对钙的重吸收 导致钙磷代谢障碍 出现低钙血症 高PTH和低磷血症 骨软化症 肾钙化 肾结石等 51 3 低磷血症与代谢性骨病低磷可导致低磷性佝偻病和骨软化症 其重要特征是 血磷降低显著 血钙正常或降低 并有明显的肌无力 有的患者骨病不明显 也可有严重的肌无力 使其活动受限 病人上肢无力抬高 不能梳理头发 下肢无力 下蹲后不能独立自行站起 步态蹒跚或呈鸭步 不能较长距离行走 52 磷缺乏严重还可影响细胞能量代谢 导致肌细胞 白细胞 红细胞的功能减退 产生厌食 呼吸功能减退 心动过速 游走性周身疼痛等 但应注意血磷的降低 有时并不完全与骨病变的程度一致 在低血磷性佝偻病和骨软化症者 单纯补磷不给维生素D并不能有效地改善骨病变 53 三 镁代谢紊乱1 低镁血症主要原因是 镁摄入不足 营养不良 长期禁食 厌食 长期经静脉营养未注意镁的补充均可导致镁摄入不足 而小量的镁仍继续随尿排出 故可发生低镁血症 镁排出过多 上消化道消化液的镁浓度约为0 5mmol L 故呕吐和鼻胃管抽吸可导致镁丢失 下消化道肠液中镁的浓度较高 因此溃疡性结肠炎 细菌性肠炎等长期腹泻都可引起镁的丢失过多 随尿排出的镁 大约相当于摄入镁量的30 60 尤其是长期使用利尿药 急性肾功能不全多尿期等 内分泌紊乱 PTH有促进肾小管重吸收镁的作用 甲状旁腺功能亢进时 过多的PTH本应促进镁在肾小管内重吸收 但这种作用被高钙血症完全抵消 因钙与镁在肾小管中被重吸收时有相互竞争的作用 因而任何原因引起的高钙血症均可使肾小管重吸收镁减少 54 缺镁的主要表现是神经 肌肉障碍和精神与行动的异常 如乏力 衰弱感 体温调节不良 严重时可有神经过敏 震颤 搐搦 肌肉痉挛 眼颤以及吞咽困难等 55 2 高镁血症主要原因 镁摄入过多 见于静脉内补镁过快过多 这种情况在肾功能受损的病人中易发生 排镁过少 肾排镁减少是高镁血症最重要的原因 正常时肾有很大的排镁能力 但肾功能不全及急性肾功能不全少尿期 肾清除作用降低 内分泌紊乱 甲状腺功能减退 因甲状腺素有抑制肾小管重吸收镁 促进尿镁排出的作用 故某些粘液水肿的病人可能发生高镁血症 醛固酮减少 因醛固酮也有抑制肾小管重吸收镁 促进尿镁排出的作用 故某些Addison病患者可发生高镁血症 56 3 镁代谢异常与代谢性骨病镁能从羟磷灰石中置换出钙 钙与磷酸盐形成复合物 即未结晶的磷酸钙 不能转化成矿质 故镁能够影响骨的代谢 骨镁含量的改变可能会造成某些骨性疾病 高镁可影响成骨作用 骨镁升高 矿化过程减慢 可能发生骨营养不良 低镁或高镁血症的病人 骨镁含量明显与血浆镁相关 如透析病人骨镁含量增加 这是由血浆镁的增加所致 57 第三节骨代谢疾病检验及其方法学评价骨组织的代谢是一个旧骨不断被吸收 新骨不断形成 周而复始的循环过程 此称为骨的再建 骨再建的速率称为骨更新率或转换率 测定血 尿的矿物质及某些生化指标有助于判断骨代谢状态及骨更新率的快慢 对骨代谢性疾病的诊断和鉴别诊断有重要意义 骨代谢的生化指标检查具有快速 灵敏的特点 58 一 骨矿物质的生化检测 一 血清总钙和离子钙测定1 血清总钙 TCa2 的测定方法有滴定法 氧化还原滴定法 络合滴定法 比色法 最常用的是邻甲酚酞络合酮法 甲基麝香草酚蓝法 偶氮胂 法等 火焰光度法原子吸收分光光度法同位素稀释质谱法等IFCC推荐的决定性方法为同位素稀释质谱法参考方法为原子吸收分光光度法 59 WHO和我国卫生部临床检验中心推荐的常规方法为邻甲酚酞络合酮法 O CPC 原理是用8 羟基喹啉掩蔽Mg2 在pH10环境中 邻甲酚酞络合酮与钙形成紫红色络合物 与同样处理的钙标准比色 可求得钙的含量 方法简便 快速 稳定 同时适于手工和自动化分析仪 60 2 血清离子钙 ICa2 测定方法目前主要有 生物学法透析法超滤法金属指示剂法离子选择性电极法 ISE 61 应用最多的是离子选择性电极法 此方法简便 快速 重复性好 正确和敏感性高 已成为钙离子测定的参考方法 62 3 临床应用血清钙升高见于原发性甲状旁腺机能亢进结节病引起肠道钙的过量吸收维生素D过多症多发性骨髓瘤恶性肿瘤骨转移等 63 血清钙降低见于成人佝偻病骨软化症软骨病甲状旁腺机能减退或不全维生素D缺乏症肝硬化肾病综合征等 64 二 血清无机磷测定1 测定方法常用的方法有磷钼酸还原法非还原法染料结合法紫外分光光度法黄嘌呤氧化酶比色测定法CV 多元络合超微量测定法同位素稀释质谱法原子吸收分光光度法等决定性方法是同位素稀释质谱法WHO推荐的常规方法是比色法 65 目前我国卫生部临检中心推荐的常规方法是以硫酸亚铁或米吐尔 对甲氨基酚硫酸盐 作还原剂的还原钼蓝法 原理是无机磷在酸性环境中与钼酸铵作用生成磷钼酸复合物 米吐尔将该复合物还原生成钼蓝 在650nm波长处有最大吸收 其吸光度值与溶液中磷的浓度呈正比 与同样处理的标准比较可得出标本中磷的含量 该法简便 快速 不需除蛋白 线性范围达3 88mmol L CV1 27 3 71 批间CV4 67 回收率97 5 99 7 缺点是米吐尔试剂不稳定 不宜久置 66 该法简便 快速 不需除蛋白 线性范围达3 88mmol L CV1 27 3 71 批间CV4 67 回收率97 5 99 7 缺点是米吐尔试剂不稳定 不宜久置 67 血磷参考范围成人为0 96 1 62mmol 儿童为1 45 2 10mmol L脑脊液为0 29 0 65mmol L 68 2 临床应用血清无机磷升高见于甲状旁腺功能减退过量维生素D治疗过量紫外线照射多发性骨髓瘤及某些骨病骨折愈合期巨人症肢端肥大症等血清无机磷降低见于甲状旁腺功能亢进骨软化症胰岛素过多症佝偻病等 69 三 血清镁测定1 测定方法概括起来有比色法荧光法离子层析法离子选择性电极法 ISE 酶法原子吸收分光光度法 AAS 同位素稀释质谱法 ID MS 等决定性方法是ID MS参考方法是AAS法 70 我国卫生部临床检验中心推荐甲基麝香草酚蓝 MTB 比色法 钙镁试剂 Calmagite 法作为常规方法 该类比色法应用最广泛 它具有操作简便 费用低 适合常规实验室应用 但存在试剂空白吸光度高 胆红素和其它阳离子的干扰 试剂稳定性差及试剂中含有腐蚀性或毒性成分等缺点 71 酶法测定Mg2 近来取得较大进展 Mg2 是许多酶的激活剂 根据这些酶的催化活性高低可反映Mg2 的浓度 如已应用于Mg2 测定的酶学方法有 己糖激酶和6 磷酸葡萄糖脱氢酶偶联法葡萄糖激酶和6 磷酸葡萄糖脱氢酶偶联法特点是干扰小 特异性高 结果准确 72 检测方法不同 其参考范围有差异 甲基麝香草酚蓝比色法 成人0 67 1 04mmol L 钙镁试剂 Calmagite 法 成人0 7 1 10mmol L 原子吸收分光光度法 成人0 6 1 1mmol L 儿童0 5 0 9mmol L 73 2 临床应用血清镁增高见于肾脏疾病 如慢性肾炎少尿期 尿毒症 急性或慢性肾功能衰竭等 内分泌疾病 如甲状腺功能减退症 粘液性水肿 甲状旁腺功能减退症 阿狄森病 未治疗的糖尿病昏迷 血清镁可达2 5 4 5mmol L 治疗后迅速下降 74 血清镁减低见于消化道丢失 如长期禁食 吸收不良 慢性腹泻 严重呕吐等 尿路丢失 如慢性肾炎多尿期或利尿后 肝硬化腹水利尿后 内分泌疾病 如甲状腺功能亢进症 甲状旁腺功能亢进症 糖尿病酸中毒纠正后 原发性醛固酮增多症以及长期使用皮质激素治疗后 均使尿镁排泄增加 75 二 主要骨矿代谢调节激素的检测 一 甲状旁腺素测定1 测定方法PTH测定方法主要有RIAIRMAELISA法免疫化学发光分析 ICMA 等 76 目前国外应用最普遍的是IRMA法和ICMA法测定完整的PTH分子 国内应用最普遍的是RIA法ELISA法是新近发展起来的方法具有快速 灵敏 无同位素污染的优点 该法最小检测量为2pg ml 批内及批间CV分别为2 7 2 9 和7 9 8 6 回收率为93 94 77 PTH降低 甲状旁腺功能低下患者PTH降低 恶性肿瘤引起的高钙血症患者血清PTH降低 而PTH中间片段基本正常 不同的方法和同一方法不同的实验条件得出的正常参考值有差异 故各实验室应建立自己的正常参考范围 78 2 临床应用PTH增高见于原发性和继发性甲状旁腺功能亢进甲状旁腺瘤佝偻病骨软化症骨质疏松症等PTH降低见于甲状旁腺机能减退先天性甲状旁腺和胸腺发育不全等 79 二 降钙素测定1 测定方法降钙素在血中的含量甚微 到目前为止 降钙素测定方法主要有生物测定方法和放射免疫测定法等 80 1 生物测定法 生物测定法是一种间接测定降钙素浓度的方法 它基于低血钙反应对非肠道 静脉注射等 降钙素剂量的测定 方法用标定的降钙素国际参考制品测定新合成的肽或提取物的生物活性和确定免疫化学的降钙素的生物活性 尽管此种测定方法灵敏度低 但它却能真实反映降钙素的生物学活性 生物测定法 人血中降钙素最低检出值为200 300pg ml水平 因而不能测定正常人外周血中未经提取的降钙素含量 81 2 放射免疫测定法 RIA法是直接测定待测标本中降钙素含量 本方法的灵敏度高 最低可测到2pg ml水平 是目前临床上最常用的测定方法 准确且能较快速地分析大量的样品 应用RIA方法研究正常人血降钙素含量 多数报道其参考范围在lOOpg m1以下 82 2 临床应用降钙素分泌增多见于甲状腺髓样癌 TMC TMC是甲状腺C细胞恶性病变 瘤组织中CT含量为正常人的650 16000倍 此外由神经嵴分化而来的一些恶性肿瘤 高胃泌素血症和肾功能衰竭等亦会出现高降钙素血症 83 三 维生素D测定1 测定方法维生素D 包括D2和D3 本身不具有生物活性 在血中的含量低 半衰期短 所以目前很少用于临床测定 临床上一般测定其活性高或浓度高的代谢产物 维生素D在体内的活性形式有 25 OH D3 1 25 OH 2D3 24 25 OH 2D3等 其中25 OH D3为主要形式 浓度比1 25 OH 2D3高500 1000倍 并且半衰期最长 15 45天 是反映皮肤合成和食物摄取维生素D营养状态的理想指标 是指导维生素D用量的最适指标 84 1 25 OH 2D3与受体的亲和性比25 OH D3大500 1000倍 这为受体结合测定1 25 OH 2D3提供了依据 目前25 OH D3或1 25 OH 2D3的测定还没有合适的参考方法 主要有 放射竞争性蛋白结合法 CPB 高效液相色谱法 HPLC RIA放射受体法 RRA 目前以RRA法和RIA法最为普遍 85 RIA法 由于其理化性质及结构上的特点 目前尚不能制备出25 OH D3抗血清 国内外均采用佝偻病大鼠血清中维生素D结合蛋白作为特异性的结合剂 血清经有机溶剂提取和纯化 样品中的25 OH D3和H3或I125标记物共同竞争性地与结合蛋白结合 反应平衡后加炭末分离游离型和结合型标记物 在液体闪烁测量仪上测放射性 从标准曲线上查出血清中25 OH D3浓度 该方法简便 抗体较稳定 86 CPB法 将血清有机溶剂的提取物或用硅Sep Pak柱层析后用竞争性蛋白结合法测定25 OH D3 从大鼠血清中得到的天然的维生素D结合蛋白作为结合试剂 H325 OH D3作为放射配体 合成的25 OH D3作为参考标准 葡聚糖包被的活性炭用于相分离 87 2 临床应用25 OH D3升高见于维生素D中毒症 100ng m1 25 OH D3降低见于维生素D缺乏性佝偻病 骨软化症 手足搐搦症 肾脏疾病 乳儿肝炎 骨肿瘤患者等 血清25 OH D3有随季节变化的特点 夏秋季高于冬春季 有随年龄增高而后下降的趋势 88 1 25 OH 2D3升高 妊娠期原发性甲状旁腺功能亢进VDDRII型高钙血症性类肉瘤1 25 OH 2D3降低见于尿毒症骨质疏松症甲状旁腺功能减退维生素D缺乏性佝偻病及VODRl型等测定1 25 OH 2D3的重要价值在于鉴别诊断 89 在正常的内环境稳定的机制失调时导致1 25 OH 2D3生成过量或生成不足 会引起高钙血症或低钙血症 在甲状旁腺功能减退和假性甲状旁腺功能减退 甲状旁腺功能损害或衰竭都与1 25 OH 2D3减少及低钙血症有关 而在原发性甲状旁腺功能亢进甲状旁腺素分泌过剩使1 25 OH 2D3的生成增加并引起高钙血症 90 三 与骨转换有关的生化检测与骨转换 boneconversion turnover 有关的生化检测 可以反映骨形成和骨吸收的动态信息 能显示骨代谢的快速改变 其变化显著早于骨密度的改变 因而对骨质疏松和其他代谢性骨病的诊断具有重要意义 如原发性I型绝经后骨质疏松症多数表现为骨形成和骨吸收过程增高 称高转移型 而老年性骨质疏松症 II型 多数表现为骨形成和骨吸收的生化指标正常或降低 称低转换型 反映骨代谢的常用生化指标有骨形成标志物和骨吸收标志物二类 91 一 反映骨形成的生化指标反映骨形成的生化指标有总碱性磷酸酶骨源性碱性磷酸酶骨钙素和I型前胶原羧基 氨基端前肽 PICP PINP 等 92 1 血清总碱性磷酸酶和骨碱性磷酸酶血清总碱性磷酸酶 Totalalkalinephospharase TALP 和骨碱性磷酸酶 Bonealklinephospharase BALP 是最常用的评价骨形成和骨转换的指标 血清中TALP50 来源于骨即BALP 由成骨细胞分泌 半衰期为1 2天 另一半主要来源于肝脏 其它组织来源仅占很少部分 ALP基因定位于1号染色体上 BALP是骨形成的特异性标志物 骨质疏松患者的碱性磷酸酶减少极为少见 绝大多数是血清碱性磷酸酶活性增高 为了鉴别肝胆疾病和成骨细胞活性增高的骨病 需作碱性磷酸酶同工酶测定 93 1 测定方法 测定BALP的主要思路是采用物理 化学或生物学方法先识别或分离出BALP 再测定其碱性磷酸酶的活性 目前最好的方法是用免疫放射法 IRMA 测定BALP 测定同工酶的意义在于鉴别碱性磷酸酶的细胞来源 不仅在骨病早期诊断中有价值 而且对疗效的评价和预后的判断均具有重要价值 单纯测ALP既不敏感也不特异 测其同工酶如BALP是反映骨代谢较敏感和特异的指标 破骨或成骨占优势时均升高 94 2 临床应用 血清碱性磷酸酶和骨碱性磷酸酶增高见于 甲状腺功能亢进甲状旁腺功能亢进骨转移癌佝偻病软骨病骨折畸形性骨炎氟骨症高骨转换型的骨质疏松患者如绝经后的骨质疏松症 而老年骨质疏松症形成缓慢 ALP变化不显著 95 2 骨钙素骨钙素 BoneGlaprotein BGP或Osteocalcin OC 是骨中含量十分丰富的非胶原蛋白 其总量占骨组织中非胶原蛋白的15 20 由成骨细胞合成和分泌的一种活性多肽 受1 25 OH 2D3调节 与羟基磷灰石有较强的亲和力 约50 沉积于骨基质 其余50 进入血循环 半衰期约5分钟 96 骨钙素的主要生理功能是维持骨的正常矿化速率 抑制异常的羟基磷灰石结晶的形成 抑制软骨矿化速率 血中骨钙素是反映骨代谢状态的一个特异和灵敏的生化指标 监测血中骨钙素的浓度 不仅可以直接反映成骨细胞活性和骨形成情况 而且对观察药物治疗前后的动态变化有一定的参考价值 还可了解成骨细胞的状态 是骨更新的敏感指标 97 1 测定方法 测定BGP的方法主要为免疫标记法 如放射免疫法 双位免疫放射法 酶联免疫法