【教學(xué)課件】第十二章-骨代謝異常的生物化學(xué)診斷

1、 第十二章 骨代謝異常的生物化學(xué)診斷 第十二章 骨代謝異常的生物佝僂病骨質(zhì)疏松2021/6/202佝僂病骨質(zhì)疏松2021/6/202骨骨纖維骨相關(guān)細(xì)胞無機(jī)成分 骨組織細(xì)胞間質(zhì)（骨基質(zhì)）有機(jī)成分礦物質(zhì)：鈣、磷、鎂骨鹽：羥磷灰石結(jié)晶蛋白質(zhì)型膠原多糖蛋白質(zhì)脂類糖蛋白復(fù)合體骨細(xì)胞成骨細(xì)胞破骨細(xì)胞基礎(chǔ)概要A.骨組成 骨主要由骨礦物質(zhì)（無機(jī)物）、有機(jī)基質(zhì)和骨組織組成。2021/6/203骨骨纖維無機(jī)成分 骨組織細(xì)胞間質(zhì)（骨基質(zhì)）有機(jī)成分礦物質(zhì)：鈣成骨作用包括兩個(gè)過程，即骨的有機(jī)（基）質(zhì)形成和 骨鹽沉積。骨的有機(jī)（基）質(zhì)形成是成骨細(xì)胞分泌蛋白多糖 和膠原、由膠原聚合成膠原纖維作為骨鹽沉積的 骨架。成骨細(xì)胞被

2、埋在骨的有機(jī)（基）質(zhì)中成為骨細(xì)胞。骨鹽沉積于膠原纖維表面，先形成無定形骨鹽 （如磷酸氫鈣等），繼而形成羥磷灰石結(jié)晶。2021/6/204成骨作用包括兩個(gè)過程，即骨的有機(jī)（基）質(zhì)形成和2021/6/溶骨作用 是破骨細(xì)胞釋放溶酶體中的蛋白水解酶，使骨的有機(jī)質(zhì)（膠原）水解，同時(shí)破骨細(xì)胞還釋放出一些酸性物質(zhì)，如乳酸、檸檬酸、碳酸等，使局部酸性物質(zhì)增加，促進(jìn)骨鹽溶解，這種骨的有機(jī)質(zhì)水解及骨鹽溶解稱為溶骨作用。 2021/6/205溶骨作用2021/6/205正常成人體內(nèi)的成骨和溶骨作用保持著動(dòng)態(tài)平衡，不僅保證了骨的正常生長，還維持了鈣磷的動(dòng)態(tài)平衡，這種作用稱為骨的更新作用。2021/6/206正常成人體

3、內(nèi)的成骨和溶骨作用保持著動(dòng)態(tài)平衡，不僅保證了骨的正B.骨的正常代謝 骨礦物質(zhì)（鈣、磷、鈉、鎂、鐵、氟等）和骨鹽維持骨密度。骨的有機(jī)物質(zhì)(蛋白質(zhì)、I型膠原、脂類和糖蛋白復(fù)合體等) 參與了骨小梁和骨基質(zhì)的形成，促進(jìn)骨的生長、修復(fù)，參與骨骼的新陳代謝。骨的組織細(xì)胞（骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞）在相關(guān)激素（甲狀旁腺素、降鈣素、活性維生素D）的作用下，相互協(xié)調(diào)，共同維護(hù)骨的正常代謝，實(shí)現(xiàn)骨骼發(fā)育、生長。2021/6/207B.骨的正常代謝 2021/6/207C.骨代謝性疾病 骨代謝疾病是指由多種因素引起骨組織中鈣、磷等礦物質(zhì)、成骨細(xì)胞和/或破骨細(xì)胞功能異常，引起的骨基質(zhì)、骨細(xì)胞代謝紊亂。包括骨質(zhì)疏松癥

4、、骨軟化病、佝僂病等。2021/6/208C.骨代謝性疾病 2021/6/208 主要內(nèi)容 一、鈣、磷、鎂代謝及其異常二、骨轉(zhuǎn)換相關(guān)標(biāo)志物三、骨代謝異常生化指標(biāo)的檢測四、骨代謝異常生化指標(biāo)的臨床應(yīng)用2021/6/209 主要內(nèi)容 一、鈣、磷、鎂代謝及其異常二、骨轉(zhuǎn)換相關(guān)標(biāo)志第一節(jié)骨代謝及其異常 一、鈣代謝及其異常 二、磷代謝及其異常 三、鎂代謝及其異常 四、骨代謝激素 2021/6/2010第一節(jié)骨代謝及其異常 一、鈣代謝及其異常 二、鈣、磷、鎂是人體重要組成物質(zhì)，具有廣泛的生理功能。 鈣、磷、鎂在組織中的分布和在血漿中的存在形式組織相對(duì)分布存在血漿中形式骨和齒（%）軟組織（%）細(xì)胞外（%）總

5、濃度(mmol/L)游離（%）結(jié)合（%）復(fù)合物（%）總濃度(mmol/L)鈣9910.2255040102.252.75磷8515成骨) 對(duì)腎的作用(+)腎遠(yuǎn)曲小管及集合管合成鈣結(jié)合蛋白，促進(jìn)鈣、磷的重吸收總效應(yīng)升高血鈣與血磷2021/6/2032 骨代謝調(diào)節(jié):靶器官是小腸、骨、腎臟。對(duì)小腸的作用(+)小腸（1）維生素D攝入不足 佝僂病和骨軟化癥 （2）肝性佝僂病和腎性佝僂?。?）維生素D依賴性佝僂病 表現(xiàn)為1，25-二羥維生素D3降低，血清磷降低，血清鈣含量低或正常，血清骨堿性磷酸酶增高。發(fā)生佝僂病和骨軟化病，同時(shí)肌肉松弛、非特異性神經(jīng)精神癥狀、生長遲緩、免疫力低下等表現(xiàn)?；钚跃S生素D的調(diào)節(jié)

6、異常2021/6/2033（1）維生素D攝入不足 佝僂病和骨軟化癥 活性維生素D的3.降鈣素（CT） (1)受血漿中的鈣離子的影響，CT的分泌隨血鈣升高而增加， 兩者呈正相關(guān)。(2)骨代謝調(diào)節(jié):靶器官主要是骨和腎，對(duì)小腸間接影響。對(duì)骨的作用(-)溶骨(+)骨鹽沉積對(duì)腎的作用(-)腎近曲小管對(duì)磷遠(yuǎn)曲小管對(duì)鈣、磷的重吸收對(duì)小腸的作用(-) 通過抑制1,25(OH)2D3生成，間接抑制鈣的吸收。 總效應(yīng)降低血Ca2+ 、血磷2021/6/20343.降鈣素（CT） (1)受血漿中的鈣離子的影響，C（3）降鈣素分泌異常 升高見于：孕婦、兒童、甲狀旁腺功能亢進(jìn)、腎衰、慢性炎癥、甲狀腺髓樣癌、白血病、骨髓

7、外骨髓增殖癥、肺癌等。 降低見于：甲狀腺先天發(fā)育不全、甲狀腺全切患者、低血鈣等。 2021/6/2035（3）降鈣素分泌異常 2021/6/2035三種激素對(duì)鈣磷代謝的調(diào)節(jié) 激素腸鈣吸收溶骨成骨腎排鈣腎排磷血鈣血磷1,25(OH)2D3PTHCT注：表示升高 表示顯著升高 表示降低2021/6/2036三種激素對(duì)鈣磷代謝的調(diào)節(jié) 激素腸鈣吸收溶骨成骨腎排鈣腎排磷一、骨形成標(biāo)志物 第二節(jié)骨轉(zhuǎn)換相關(guān)標(biāo)志物 二、骨吸收標(biāo)志物 2021/6/2037一、骨形成標(biāo)志物 第二節(jié)骨轉(zhuǎn)換相關(guān)標(biāo)志物 二、骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物 骨形成標(biāo)志物骨鈣素骨性堿性磷酸酶型膠原前肽骨吸收標(biāo)志物吡啶酚和脫氧吡啶酚型膠原C端肽和N端肽抗酒

8、石酸酸性磷酸酶尿羥脯氨酸骨代謝過程中，破骨細(xì)胞活動(dòng)所降解的骨基質(zhì)成分和分泌的產(chǎn)物，以及成骨細(xì)胞形成新骨所釋放的代謝產(chǎn)物進(jìn)入血液和尿液中，構(gòu)成了反映破骨細(xì)胞活性的骨吸收指標(biāo)和反映成骨細(xì)胞活性的骨形成指標(biāo)。2021/6/2038骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物 骨形成標(biāo)志物骨吸收標(biāo)志物骨代謝過程中，破骨骨鈣素是含49個(gè)氨基酸，分子量5669的小蛋白，為人骨中主要的和最多的非膠原蛋白，占總蛋白的1%。骨鈣素是1, 25-(OH)2-D3刺激下由成骨細(xì)胞合成。50%結(jié)合羥磷灰石中的Ca2+，50%游離入血，由腎臟清除。 骨鈣素骨形成標(biāo)志物2021/6/2039骨鈣素是含49個(gè)氨基酸，分子量5669的小蛋白，為人骨中主要其

9、主要功能是保持骨的正常礦化和抑制異常羥磷灰石結(jié)晶形成。 循環(huán)中的骨鈣素半壽期僅5min左右，因此，血清骨鈣素水平基本上能夠反映近期成骨細(xì)胞活性和骨形成功能。 骨鈣素骨形成標(biāo)志物2021/6/2040其主要功能是保持骨的正常礦化和抑制異常羥磷灰石結(jié)晶形成。 由成骨細(xì)胞合成和分泌。它在成骨過程中能水解多種磷酸酯， 為羥磷灰石的沉積提供所需的磷酸，同時(shí)水解焦磷酸鹽，維 持局部堿性環(huán)境，促進(jìn)骨的礦化。 血清骨性堿性磷酸酶：在反映成骨細(xì)胞活性和骨形成上有 較高特異性，優(yōu)于骨鈣素。因?yàn)锽-ALP在血清中比骨鈣素更 穩(wěn)定，血清中的半壽期為12d，并且不受晝夜變化的影響 骨性堿性磷酸酶2021/6/2041

10、骨性堿性磷酸酶2021/6/2041N末端肽C末端肽前膠原膠原N端前肽C端前肽三螺旋區(qū)型膠原是由成骨細(xì)胞的前體細(xì)胞合成，含N-和C-端延伸段。這些延伸段又稱前肽，在形成纖維和釋放入血時(shí)從型膠原上斷裂下來?，F(xiàn)多檢測C-端前肽。型膠原前肽2021/6/2042N末端肽C末端肽前膠原膠原N端前肽C端前肽三螺旋區(qū)型膠原是 型膠原也是其他組織的主要基質(zhì)，故型膠原前肽評(píng)估骨形成的敏感性和特異性不如骨鈣素和B-ALP。型膠原前肽2021/6/2043 型膠原也是其他組織的主要基質(zhì)，故型膠原前肽評(píng)估骨形 骨吸收過程中，由于破骨細(xì)胞的酶解作用，膠原等有機(jī)基質(zhì)降解，產(chǎn)生肽類、游離氨基酸等產(chǎn)物，可從血或尿中檢出。骨

11、吸收標(biāo)志物2021/6/2044 骨吸收過程中，由于破骨細(xì)胞的酶解作用，膠原等 在膠原纖維成熟過程中，由兩個(gè)羥賴氨酸側(cè)鏈和一個(gè)賴氨酸側(cè)鏈反應(yīng)生成脫氧吡啶酚，由三個(gè)羥賴氨酸側(cè)鏈反應(yīng)生成吡啶酚。1.吡啶酚（Pyr）和脫氧吡啶酚（D-Pyr）PyrD-Pyr2021/6/2045 在膠原纖維成熟過程中，由兩個(gè)羥賴氨酸側(cè)鏈和一個(gè)賴氨酸 Pyr和D-Pyr作為骨吸收標(biāo)志物的優(yōu)越性：由于Pyr 和D-Pyr是膠原纖維的交聯(lián)物，為其結(jié)構(gòu)成分，因此只能由成熟的骨基質(zhì)降解產(chǎn)生；膠原降解產(chǎn)生的Pyr和D-Pyr入血后不經(jīng)中間代謝而直接由尿排出；在骨中含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它組織，更具代表性；不受飲食和體力活動(dòng)影響。 Py

12、r和D-Pyr 比較：Pyr 在軟骨中含量最高，而D-Pyr主要來源于骨，所以評(píng)價(jià)骨吸收，D-Pyr的特異性和靈敏度優(yōu)于Pyr。 2021/6/2046 Pyr和D-Pyr作為骨吸收標(biāo)志物的優(yōu)越性：20212. 型膠原C端肽和N端肽 型膠原交聯(lián)區(qū)的C端和N端肽也是一種骨吸收的指標(biāo)，與脫氧吡啶酚和吡啶酚一樣具有較好特異性，不受飲食等干擾。2021/6/20472. 型膠原C端肽和N端肽 型膠原交聯(lián)區(qū)的血清中的酸性磷酸酶有6種同工酶，抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)是其中的一種，具有抗酒石酸的特性，其主要來源于骨。TRAP是成熟破骨細(xì)胞的主要標(biāo)志。在骨吸收時(shí)，破骨細(xì)胞產(chǎn)生并分泌TRAP。同時(shí)，破骨細(xì)

13、胞產(chǎn)生并分泌的部分TRAP進(jìn)入血清，故血清中的TRAP可反映破骨細(xì)胞的活性和骨吸收的狀況。 3.抗酒石酸酸性磷酸酶2021/6/2048血清中的酸性磷酸酶有6種同工酶，抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP 由脯氨酸羥化而成。易受各種疾病或其他因素包括飲食的干擾。對(duì)骨更新或骨吸收不特異，不是骨更新或骨吸收的常規(guī)標(biāo)志物。4. 尿羥脯氨酸2021/6/2049 由脯氨酸羥化而成。4. 尿羥脯氨酸2021/6/2049第三節(jié)骨代謝異常的生物化學(xué)檢測指標(biāo) 2021/6/2050第三節(jié)骨代謝異常的生物化學(xué)檢測指標(biāo) 2021/6/20一、鈣、磷、鎂檢查 血清總鈣（TCa2+）的測定滴定法（氧化還原滴定法、絡(luò)合滴定法

14、）比色法鄰甲酚酞絡(luò)合酮法 WHO和我國推薦的常規(guī)法甲基麝香草酚藍(lán)法偶氮胂法火焰光度法原子吸收分光光度法 IFCC推薦的參考方法同位素稀釋質(zhì)譜法 IFCC推薦的決定方法2021/6/2051一、鈣、磷、鎂檢查 血清總鈣（TCa2+）的測定2021原子吸收分光光度法元素在熱解石墨爐中被加熱原子化，成為基態(tài)原子蒸汽，能吸收相同原子發(fā)射的特定波長的光。在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收強(qiáng)度與試液中被檢原子的含量成正比。其定量關(guān)系可用Lambert-beer定律 。主要用于痕量元素雜質(zhì)的分析2021/6/2052原子吸收分光光度法元素在熱解石墨爐中被加熱原子化，成為基態(tài)原同位素稀釋質(zhì)譜法將已知質(zhì)量的同位素作為稀釋

15、劑加入樣品中，均勻混合，用質(zhì)譜儀測定混合前后同位素豐度的變化的比值，由此計(jì)算出該樣品中該元素含量的方法。主要用于痕量元素的測定2021/6/2053同位素稀釋質(zhì)譜法將已知質(zhì)量的同位素作為稀釋劑加入樣品中，均勻血清游離（離子）鈣測定 生物學(xué)法透析法超濾法金屬指示劑法離子選擇性電極法(ISE) 目前應(yīng)用最多，此方法簡便、快速、重復(fù)性好，正確和敏感性高，已成為鈣離子測定的參考方法。 2021/6/2054血清游離（離子）鈣測定 2021/6/2054電極管內(nèi)電極（內(nèi)參比電極）電極內(nèi)充溶液（內(nèi)參比溶液）電極膜（敏感膜）ISE基本結(jié)構(gòu)2021/6/2055電極管ISE基本結(jié)構(gòu)2021/6/2055血清磷

16、測定還原鉬藍(lán)法 我國推薦的常規(guī)方法非還原法染料結(jié)合法紫外分光光度法黃嘌呤氧化酶比色測定法 WHO推薦的常規(guī)方法同位素稀釋質(zhì)譜法 決定性方法原子吸收分光光度法等 參考方法2021/6/2056血清磷測定2021/6/2056血清鎂測定比色法 我國推薦甲基麝香草酚藍(lán)法（MTB法）和鈣鎂試劑法作為常規(guī)方法。熒光法離子層析法離子選擇性電極法(ISE)酶法原子吸收分光光度法 參考方法同位素稀釋質(zhì)譜法 決定性方法2021/6/2057血清鎂測定2021/6/2057二、骨代謝相關(guān)激素檢測 甲狀旁腺激素測定放射免疫法（RIA）酶聯(lián)免疫法(ELISA)免疫化學(xué)發(fā)光法(CLIA)CLIA法是新近發(fā)展起來的方法，

17、具有快速、靈敏、無同位素污染的優(yōu)點(diǎn).2021/6/2058二、骨代謝相關(guān)激素檢測 甲狀旁腺激素測定2021/6/2025-OH-D3的測定放射競爭性結(jié)合法（CPB）放射受體測定法（RRA）放射免疫法（RIA）高效液相色譜法（HPLC）2021/6/205925-OH-D3的測定2021/6/20591,25-(OH)2-D3的測定酶聯(lián)免疫法CT的測定放射免疫法2021/6/20601,25-(OH)2-D3的測定CT的測定2021/6/20三、骨代謝標(biāo)志物測定 骨鈣素測定 放射免疫法雙位免疫放射法酶聯(lián)免疫法親和素-生物素酶免疫測定法(BAEIA)化學(xué)發(fā)光免疫分析法(CLIA)免疫熒光分析法(F

18、IA)等目前應(yīng)用最多的是RIA法和CLIA法2021/6/2061三、骨代謝標(biāo)志物測定 骨鈣素測定 2021/6/206骨性堿性磷酸酶測定 先識(shí)別或分離出BALP，再測定其堿性磷酸酶的活性。近來建立了對(duì)BALP特異性很強(qiáng)的單克隆抗體的免疫分析法，具有高度的特異性和敏感性，而且操作簡便，被認(rèn)為是目前鑒別和定量分析BALP的最佳方法。2021/6/2062骨性堿性磷酸酶測定 2021/6/2062吡啶酚和脫氧吡啶酚測定 HPLC法：用HPLC-熒光檢測法測定。免疫法：用等分子交叉反應(yīng)法檢測吡啶酚。 競爭性單克隆抗體ELISA法測定脫氧吡啶酚。C-端肽和N-端肽測定 ELISA法 耐酒石酸酸性磷酸酶

19、測定 免疫法羥脯氨酸測定 離子交換色譜法、反相HPLC法。2021/6/2063吡啶酚和脫氧吡啶酚測定 2021/6/2063第四節(jié)骨代謝異常生物化學(xué)檢測指標(biāo)的臨床應(yīng)用 骨軟化癥骨質(zhì)疏松癥2021/6/2064第四節(jié)骨代謝異常生物化學(xué)檢測指標(biāo)的臨床應(yīng)用 骨軟化癥骨以骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化為特征，骨礦成分和骨基質(zhì)等不斷減少，骨質(zhì)變薄，骨小梁數(shù)量減少，骨脆性增加和骨折危險(xiǎn)度升高的一種全身骨代謝障礙的疾病。常見原因： 生長期骨形成缺陷。 成骨細(xì)胞骨形成受損。 增加骨吸收的其他病理生理過程。主要臨床表現(xiàn)：是疼痛、不適和易骨折。 一、骨質(zhì)疏松癥2021/6/2065以骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化為特征，骨礦成分和骨基質(zhì)等不斷減少，骨質(zhì)【特點(diǎn)】靜態(tài)，隱匿性疾病非特異性癥狀易被忽視病程較長 ：絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（I型） 老年性骨質(zhì)疏松癥（II型） ：內(nèi)分泌性疾病，骨髓增生性疾病，藥物性骨量減少，營養(yǎng)缺乏性疾病，慢性疾病，先天性疾病而廢用性骨丟失其他能引起繼發(fā)性骨質(zhì)疏松的疾病和因素。 青少年骨質(zhì)疏松，青壯年成人骨質(zhì)疏松原發(fā)性骨質(zhì)疏松繼發(fā)性骨質(zhì)疏松特發(fā)性骨質(zhì)疏松癥：2021/6/