骨代谢疾病的实验室检查

骨代谢疾病的实验室检查,概述,骨骼从出生到老年，骨质的形成(成骨)和吸收(破骨)以及矿物质的沉积和去除都是有规律地进行着。自出生到成年，骨的发育与生长占优势。成年后骨的形成与吸收保持平衡。到老年则成骨作用缓慢，而破骨作用照常进行，以致引起老年性骨质疏松。骨骼的发育、生长和矿物质代谢的正常进行，主要系由适当的营养和正常内分泌腺功能的调节所保证。营养不足、维生素缺乏和内分泌腺功能障碍均可能引起全身性骨骼改变。在不同的发育、生长时期产生不同的表现。,骨的组成,骨组织的构成成分：无机物和有机物。无机物质占骨重70%，其中95%为磷酸钙盐形成的羟磷灰石。有机物占骨重30%，其中98%为I型胶原，2%为非胶原蛋白如骨联结蛋白、骨钙素、骨桥蛋白和骨涎蛋白。这些构成的组分在血清或血浆中的含量以及在尿中排泄量是临床监测骨代谢的重要依据。,正常骨的代谢,（一）成骨和破骨成骨：成骨细胞分泌骨基质和骨盐沉积于骨基质的过程。成骨过程，间充质细胞先分化成骨细胞，成骨细胞及其所分沁的基质与纤维组成类骨组织，钙盐沉着于内，使类骨间质成为骨间质，成骨细胞失去分泌作用成为骨细胞。破骨：破骨细胞（多核巨细胞）吸收和溶解骨质（包括骨基质和骨盐）。此活动主要受甲状旁腺激素的影响。不同时期（生长期、成年、老年）,正常骨的代谢,（二）钙和磷的代谢钙、磷大部分存在于骨内，钙99.7%位于骨内，血和体液内钙很少，但很重要。体内钙磷代谢保持动态平衡。钙磷来源于食物和小肠吸收。影响小肠钙吸收的因素：维生素D、肠内磷酸盐、PH值、游离脂肪酸钙磷的排泄：80%肠道，20%肾脏，大部分被重吸收。,（三）影响骨代谢的因素1、食物中蛋白质和钙磷的含量2、肠和肾的功能3、内分泌：4、维生素:5、人体运动和力的作用,甲状旁腺激素,降钙素,肾上腺皮质激素：抑制成骨,生长激素,甲状腺激素,性激素,调节血钙浓度,vitD:促进钙吸收,成骨,vitC:维持成骨细胞正常分泌骨基质及足量碱性磷酸酶,缺乏可致明显骨质疏松.,vitA:影响骨骺板软骨细胞变形过程,骨的转换,【基本过程】去除旧骨(破骨)形成新骨(成骨),【细胞基础】成骨细胞破骨细胞,【表现形式】骨的塑建骨的重塑,常见骨代谢疾病,一、骨质疏松（osteoporosis)有机和无机成分呈比例减少。二、维生素D缺乏症vitD缺乏钙磷代谢紊乱骨基质钙盐沉着缺乏佝偻病（小儿）和骨质软化（成人）1.佝偻病(rickets)2.骨质软化三、维生素C缺乏症,常见骨代谢疾病,四、肾性骨病又称肾性骨营养不良，是CRF时由于钙、磷及维生素D代谢障碍，继发甲状旁腺机能亢进，酸碱平衡紊乱等因素而引起的骨病。1.肾小球性肾病又称慢性肾小球肾病尿毒症性骨营养不良；2.肾小管性骨病3.透析性骨病常发生于透析6个月后，临床上常有骨痛和瘙痒。提示血钙增高。4.肾移植后：原有骨病可不再发展，但常可见缺血性坏死。可能与大量应用皮质激素有关。激素引起的高血脂和脂肪栓塞及骨髓骨脂肪沉积对血管的压迫是导致骨坏死的原因。常位于股骨头、肱骨头和膝部。,常见骨代谢疾病,五、内分泌性骨病1.巨人症和肢端肥大症发生在青春期前的垂体前叶机能亢进症，腺脑垂体分泌生长激素（GH）过多，引起组织、骨骼及内脏的增生肥大及内分泌代谢紊乱的疾病。发病在青春期前、骺部未闭合者为巨人症。发病在青春期后、骺部已闭合者为肢端肥大症。多数病人起病在青春期前，至成人后继续发展，形成“肢端肥大性巨人症”。2.垂体性侏儒系在青春期前发生垂体前叶功能不足，于童年时期出现发育停止现象，常为颅咽管瘤或空泡蝶鞍所引起。患者体型瘦小，但匀称，智力正常，性发育不全。,常见骨代谢疾病,3.甲状腺功能亢进系因甲状腺弥漫性或结节性肿大，致甲状腺素分泌过多而引起的内分泌代谢性疾病。骨骼表现全身性骨质疏松，严重时可继发脊椎压缩性骨折，但对诊断并不具特征性。4.呆小病系因饮食中缺碘或先天性甲状腺素缺如引起的身体和智力发育障碍。分地方性和散发性两种。骨骼表现骨发育迟缓、骨龄落后、发育不良、畸形和骨质疏松。5.肾上腺皮质功能亢进柯兴综合征：主要是糖皮质激素促使蛋白分解过多使骨样组织生成不足而引起骨质疏松，骨龄落后。常并发骨折，多见于胸腰椎、坐骨、耻骨和肋骨等。骨折疼痛不重。关节退行性变显著。X线上易于显示骨质疏松及并发的骨折与畸形。,常见骨代谢疾病,6.甲状旁腺功能亢进PTH作用并非直接对血钙、磷的影响，而是通过：a.加速破骨细胞活跃加速骨溶解释放钙、磷入血。b.促进骨细胞释放AKP促进骨溶解释放钙入血。c.促使枸缘酸浓度PH值有利于骨盐溶解血钙、磷d.肾脏的作用：抑制肾小管对磷的回收尿磷血磷。e.肠道作用：增加肠道对钙的吸收（对磷的吸收无影响）。,常见骨代谢疾病,7.甲状旁腺功能减低甲状腺手术误将甲状旁腺一并切除或原因不明，特发性者。使得甲状旁腺激素（PTH）下降：a、破骨细胞活跃骨溶解骨盐不释放。b、AKP正常或骨溶解。c、枸缘酯浓度PH值不利骨溶解。d、肾小管磷回吸收尿磷血磷血钙。肾小管抑制对钙吸收尿钙血钙,钙（Calcium）一、概述,1、钙的生理功能：构成骨骼和牙齿参与神经肌肉的应激过程凝血酶活性的调节其他：调节毛细血管及细胞膜的通透性等,实验室检查,含量：成人含钙总量约为700-1400g,2、钙的含量与分布,二、钙的代谢1、钙的代谢,（1）吸收：主要在十二指肠及小肠上段。方式：主要是活性VitD3调节下的主动吸收（2）影响吸收的因素：活性VitD3肠道pH值促使生成不溶性钙盐的物质钙磷比例生理需要量,80%肠道20%肾脏,（3）排泄：,2、血钙,（1）含量：2.25-2.75mmol/L,非扩散性钙（40%）（2）分类：离子钙（50%）扩散性钙复合钙（10%）,HCO3-Ca2+血浆蛋白质结合钙H+,（3）pH值对离子钙浓度的影响：,磷(phosphorus)一、概述,1、磷的生理功能：生命重要物质的组分参与机体能量代谢的核心反应生物大分子活性的调控成骨其他：包括磷酸盐参与酸碱平衡的调节；2，3-二磷酸甘油酸调节血红蛋白与氧亲和力等,含量：成人含磷总量约为400-800g分布：86%贮存于骨组织、牙齿14%贮存于全身各组织及体液,2、磷的含量与分布,二、磷的代谢1、磷的代谢,（1）吸收：小肠，以空肠吸收最快,（2）排泄：,30%肠道70%肾脏,2、血磷,（1）含量：成人1.1-1.3mmol/L儿童1.3-2.3mmol/L,（2）分类无机磷HPO42-80%-85%H2PO4-其余PO43-微量,CaP=36-40（以mg/dl为单位）CaP40钙磷以骨盐形式沉积在骨组织CaP36妨碍骨组织钙化,3、血磷、血钙浓度的关系：,维生素D,又名抗佝偻病维生素，钙化醇；人体维生素D,主要来源于日照（7脱氢胆固醇）少量来源于动物性食物（如大马哈鱼，青鱼等）或通过药物来补充维生素D缺乏的原因外周循环的维生素D水平随着年龄而下降日照减少，摄食减少肾功能有问题胃肠功能紊乱等,维生素（Vitamin）D,25-(OH)VitaminD325-羟维生素D3,25-(OH)VitD3是VitD的代谢产物因其含量多，并且稳定检测25-(OH)VitD3更具临床意义,25-(OH)VitaminD325-羟维生素D3,最终的活性产物1,25(OH)2VitaminD的生理作用：促进小肠对钙、磷的吸收促进细胞外钙离子，通过和PTH相互作用达到平衡状态促进骨骼钙化VitD缺乏导致缺钙，临床表现为:骨密度下降高的骨转换骨折风险增加骨软化骨骼，肌肉疼痛或/无力,25-(OH)VitaminD3,甲状旁腺素(parathyroidhormone，PTH),PTH对细胞内钙代谢的调节,甲状旁腺素,生物学特性:甲状旁腺主细胞分泌的84个氨基酸组成的多肽分子量约为9.5KD分泌呈现日夜节律波动(6:00最高，16:00最低)临床意义:与降钙素、VitD协同作用，调节钙、磷水平，升钙降磷促进小肠粘膜上皮细胞对钙的吸收促进骨盐沉积和骨的形成,降钙素(CT),对骨的作用：抑制破骨细胞的溶骨作用对小肠的作用：抑制小肠对钙磷的吸收对肾的作用：抑制近曲小管对钙磷的重吸收,骨钙素和N-MID骨钙素,BGP是体内骨骼中最丰富的非胶原蛋白，成熟成骨细胞分泌的一种特异非胶原骨基质蛋白；是成骨细胞的敏感和特异标志。BGP基因位于1号染色体。生物学特性:骨合成过程中由成骨细胞产生VitK依赖性，49个氨基酸组成，分子量约为5.8KD骨基质中最重要的特异性非胶原钙结合蛋白完整BGP有49个氨基酸组成，有三个谷氨酸羧基化，分子量为5800。血清中约1/3为完整骨钙素，1/3为骨钙素N端中分子片段，1/3为氨基酸短肽。,血标本放在室温1时骨钙素大量降解检测完整分子数值降低,1,49,1,1,43,44,49,19,20,43,C-terminal,完整分子,N-terminal,中分子片段MIGfragment,1/3,1/3,1/3,AA,血清骨钙素的不稳定性,检测,酶标法和电化学发光免疫法完整BGP很不稳定，羧基端43-44间的氨基酸极易被蛋白酶水解，列解成大的N片段，使大多数多价抗体不能识别而不起免疫反应。用先进的ECL法测定骨钙素N-MIN片段，灵敏度高，稳定性好。,罗氏N-端骨钙素试剂特点同时识别N-端片断和完整片断骨钙素从完整分子检测到中分子片断检测解决了骨钙素检测不稳定的问题,临床应用,BGP反映成骨细胞功能水平，凡属高转移代谢骨病、肿瘤骨转移BGP水平可增高。骨发育生长过程中BGP水平高，如儿童期为成人水平数倍，在青春期为成人5倍，以后缓慢下降，30-35岁稳定在一水平上。骨折愈合过程中，成骨功能加强，BGP水平增高。,临床应用,糖皮质激素抑制BGP的合成。BGP最好与ALP同时检测。肾衰时BGP增高但ALP正常；高转移代谢性骨病时两者都升高，肝衰时BGP正常而ALP可有升高。,I型前胶原氨基端前肽PINP,型前胶原氨基端前肽（N-terminalpropeptideoftypeprocollagen，PINP）是从1型前胶原分子的两端分解出来的前胶原肽，型前胶原是型胶原前体，型前胶原经蛋白酶水解作用，从1型前胶原分子的两端分解出两个前胶原肽，即为PINP，PICP。,P1NPI型前胶原氨基端延长肽,骨合成过程中，释放PINP,原胶原,原骨胶原,PINP,它们是沉集于基质之前所释放出的物质，是各自从未成熟胶原释放的（在型胶原合成增殖期），两者可反映型胶原形成速率当成骨细胞活性增强时，前胶原合成增多，PINP在血液中浓度增高,临床应用,PINP在血清中的含量反映成骨细胞合成骨胶原的能力，构成监测成骨细胞活力和骨形成的实验室指标基础。,PTH类药物治疗的患者：三个月后tPINP上升了150在Teriparatide特立帕肽注射液(礼来制药，Forsteo)的治疗方案中也观察到同样的模型相对于基础值，如果PINP再次检测时上升40%提示促进骨合成治疗成功（IOF导则）,PINPI型前胶原氨基端延长肽,临床意义：疗效监测,碱性磷酸酶和骨碱性磷酸酶ALP，BALP,骨碱性磷酸酶由成骨细胞分泌，是成骨细胞成熟和具有活性的标志。ALP由骨、肝、肠、肾、胎盘等同功酶组成，骨型占50%，余者主要来自肝脏。,检测,ALP有比色法和动力学法BALP有电泳分离法热失活法麦胚凝集素沉淀法酶标法化学发光法,临床应用,凡属高转换的代谢性骨病均可有TALP和BPLP的增高，如变形性骨炎、原发和继发甲旁亢、甲亢高转换骨质疏松症佝偻病、软骨病骨转移癌。,I型胶原C端肽CTX,CTX又称-Crosslaps存在于成熟的骨胶原中，当破骨细胞活性增强时骨胶原溶解释放I型胶原蛋白，再分解为NTX，CTX，它们均为细胞外胶原纤维降解产物，均可在血清和尿液中检测到。,I型胶原C端肽CTX,抗重吸收治疗,responder,non-responderornoncompliant,non-compliant,-55%leastchangerequiredforshowingtreatmenteffectiveness,-55%,Sources:adaptedfromTankoetal.(2003)Bone,32:687-693.,-crosslaps（CTX）I型胶原羧基端降解产物,监测疗效及治疗依从性,Tscore:aTscoreofplusone=1standarddeviationabovetheaveragereferencegroup,骨折风险评估高浓度CrossLaps使臀部、脊柱等部位的骨折风险增加一倍（25）与BMD联合评估，可预测绝经后女性的高骨折风险（45倍，54),-crosslaps（CTX）I型胶原羧基端降解产物,用电化学发光免疫法测定利用多克隆抗体对I型胶原交连C端肽特殊氨基酸序列反应而测定。,I型胶原C端肽CTX,临床应用,原发性骨质疏松患者高转换型升高，女性绝经后高于绝经前，老年妇女骨折患者明显高于非骨折妇女。代谢性骨病、原发性甲旁亢、甲亢，Pagets病明显升高。,NTX是I型胶原交联末端肽，为总的N端交联物，结果用同时检测的尿肌酐来校正。NTX也是反映骨转换骨吸收特异指标。出生时尿中浓度最高，随着年龄增加逐渐下降，生长终止时处于相对恒定状态。绝经后妇女显著高于绝经前，高转换型骨质疏松症明显升高。,I型胶原N端肽NTX,临床应用,NTX升高见于高转换型骨质疏松。青少年期男