骨代謝異常的生物化學(xué)診斷1ppt課件.ppt

第十二章骨代謝異常的生物化學(xué)診斷 衛(wèi)生部 十一五 規(guī)劃教材全國高等醫(yī)藥教材建設(shè)研究會規(guī)劃教材 主要內(nèi)容 一 鈣 磷 鎂的代謝及調(diào)節(jié) 二 鈣 磷 鎂代謝紊亂 三 骨代謝異常的臨床生物化學(xué) 四 骨代謝疾病的生物化學(xué)標(biāo)志物與檢測 第一節(jié)鈣 磷 鎂的代謝及調(diào)節(jié) 一 鈣 磷 鎂的分布和存在形式 二 鈣 磷 鎂的代謝及生理功能 三 骨的生理功能 四 骨的代謝 五 激素調(diào)節(jié) 鈣 磷 鎂是人體重要組成物質(zhì) 具有廣泛的生理功能 一 鈣 磷 鎂的分布和存在形式 返回節(jié) 二 鈣 磷 鎂的代謝及生理功能 返回節(jié) 部位 十二指腸 主要是活性VitD3調(diào)節(jié)下的主動吸收 吸收 排泄 途徑 1 腸道 食物中未吸收的鈣和腸道分泌的鈣 占人體每日攝入鈣總量的80 2 腎臟 經(jīng)腎排泄的鈣占體內(nèi)總排鈣量的20 但尿中鈣的排泄量隨血液中鈣濃度的變化而增減 在調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣平衡方面發(fā)揮主要作用 1 鈣的代謝及生理功能 分布 99 的鈣以羥磷灰石 無定形磷酸鈣沉淀等骨鹽的形式存在于骨和牙齒當(dāng)中 其余分布于體液和軟組織中 以溶解狀態(tài)存在 血鈣 血漿中的鈣稱為血鈣 含量 2 25 2 75mmol L 分類 不擴散鈣 與蛋白質(zhì)結(jié)合的鈣 可擴散鈣 復(fù)合鈣 與檸檬酸 重碳酸根等形成 離子鈣 Ca2 血液pH值對血鈣的影響 酸中毒 Ca2 濃度升高 堿中毒 蛋白結(jié)合鈣增多 Ca2 濃度下降 鈣的生理功能 細胞內(nèi)鈣 細胞外鈣 2 磷的代謝及生理功能 部位 小腸 以空腸吸收最快 吸收 排泄 途徑 1 腸道 每日有30 由糞便排出 2 腎臟 主要是通過腎臟排泄 經(jīng)腎排泄的磷占總排磷量的70 對磷排泄的調(diào)節(jié)是通過腎小管的重吸收來完成的 86 貯存于骨組織 牙齒 14 貯存于全身各組織及體液 分布 血磷 血漿中磷酸鹽以磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽形式存在 鈣磷乘積 Ca P 40鈣磷以骨鹽形式沉積在骨組織 Ca P 36妨礙骨組織鈣化 Ca P 36 40 以mg dl為單位 磷的生理功能 3 鎂的代謝及生理功能 部位 回腸 天然食物中很豐富 很少發(fā)生鎂缺乏 吸收 排泄 途徑 主要是通過腎臟排泄 也是血漿鎂水平調(diào)節(jié)的主要器官 分布 約60 以磷酸鎂及碳酸鎂的形式存在于骨組織中 骨骼肌中含鎂約占體內(nèi)總鎂量的20 30 其余約10 分布在其它組織中 鎂是細胞內(nèi)僅次于鉀的主要陽離子 生理功能 三 骨的生理功能 返回節(jié) 四 骨的代謝 骨的組成骨組織是由骨細胞 骨纖維和骨基質(zhì)組成 骨細胞包括 成骨細胞和破骨細胞 均起源于簡充質(zhì)細胞 成骨細胞的主要功能是生成骨組織的纖維和有機基質(zhì) 破骨細胞的功能則是破壞并吸收分解的骨組織 骨纖維由膠原纖維組成 I型膠原是骨和肌肉中唯一的膠原 是組成骨纖維的主要成分 骨基質(zhì)的干重約50 是無機物即骨礦物質(zhì) 鈣與磷含量最多 約99 以上的鈣和87 以上的磷以羥磷灰石的形式構(gòu)成骨鹽 和膠原纖維結(jié)合在一起使骨組織具特殊的硬度和韌性 返回節(jié) 骨細胞結(jié)構(gòu)示意圖 返回節(jié) 注 骨細胞間骨板骨基質(zhì) 型膠原細纖維細胞質(zhì)突起膠原細纖維束 返回節(jié) 返回節(jié) 骨的更新主要依賴于骨細胞之間的相互轉(zhuǎn)化與激素的調(diào)節(jié) 返回節(jié) 五 激素調(diào)節(jié) 返回節(jié) 人體內(nèi)鈣 磷和鎂的濃度依賴于腸道吸收 骨質(zhì)的沉積和吸收 腎臟排泌所調(diào)節(jié) 調(diào)控這些過程的主要激素是 甲狀旁腺素 1 25 二羥維生素D3 降鈣素 返回節(jié) 甲狀旁腺 PTH對細胞內(nèi)鈣代謝的調(diào)節(jié) 甲狀旁腺激素對腎的作用 促進磷的排出及鈣的重吸收 進而降低血磷 升高血鈣 對骨的作用 骨是最大的鈣儲備庫 PTH總的作用是促進溶骨 升高血鈣 對小腸的作用 PTH能升高腎25 OH D3 1 羥化酶活性 從而促進高活性的1 25 OH 2 D的生成 促進小腸對鈣和磷的吸收 返回節(jié) 1 25 二羥維生素D3 返回節(jié) 返回節(jié) 降鈣素 返回節(jié) 返回節(jié) 第二節(jié)鈣 磷 鎂代謝紊亂 一 鈣代謝異常 二 磷代謝異常 返回章 三 鎂代謝異常 一 鈣代謝異常 低鈣血癥血鈣小于2 25mmol L以上 其病因 低清蛋白血癥血清總鈣降低 但直接檢測游離鈣多正常 慢性腎功能衰竭使1 25 OH 2 D3生成不足 導(dǎo)致低鈣血癥 甲狀旁腺功能減退PTH分泌不足 維生素D缺乏吸收不良或不適當(dāng)飲食 日照少 電解質(zhì)代謝紊亂并發(fā)高磷血癥 升高的血磷破壞了鈣 磷間的正常比例 使血鈣降低 并發(fā)鎂缺乏 導(dǎo)致低鈣血癥 返回節(jié) 低鈣血癥患者口周麻木和四肢遠端感覺異常是早期癥狀 進而神經(jīng) 肌肉興奮性增加 外界刺激可引起肌肉痙攣 手足搐搦 維生素D缺乏引起的低血鈣 兒童可導(dǎo)致佝僂病 低血鈣時還可出現(xiàn)白內(nèi)障 皮膚干燥 毛發(fā)枯萎 指甲易碎 出牙異常 CT檢查頭顱有基底結(jié)鈣化 返回節(jié) 高鈣血癥血鈣大于2 75mmol L時 系多種原因引起的綜合征 常見于 鈣溢出進入細胞外液如癌腫時骨礦物質(zhì)過度被吸收腎對鈣重吸收增加如應(yīng)用噻嗪類藥物腸道對鈣吸收增加維生素D中毒骨骼的重吸收增加固定不能活動原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進 PTH過度分泌 返回節(jié) 高鈣血癥最常見的原因 原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進 惡性腫瘤占所有高鈣血癥的90 95 甲狀旁腺機能亢進 實驗室檢查 除血鈣增高外 尚有尿鈣高 血磷低 堿性磷酸酶升高 骨病變可有骨質(zhì)疏松 纖維囊性骨炎 腎臟有腎結(jié)石等 惡性腫瘤常具有不同的局部癥狀及體征 如乳腺癌病人 乳房可有腫塊 硬結(jié)等 返回節(jié) 二 磷代謝異常 低磷血癥血清無機磷濃度低于0 81mmol L 血磷濃度在0 48 0 77mmol L之間為中等偏低 除慢性骨軟化癥或佝僂病所致者外 無臨床癥狀 血磷低于0 48mmol L 才會出現(xiàn)臨床癥狀 常見的低磷血癥病因有 磷向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)移腎磷酸鹽閾值降低腸道磷酸鹽的吸收減少細胞外磷酸鹽丟失 返回節(jié) 高磷血癥指血清無機磷濃度高于1 45mmol L 常見引起高磷血癥的原因有 腎排泌磷酸鹽能力下降磷酸鹽攝入過多細胞內(nèi)磷酸鹽大量轉(zhuǎn)運出 返回節(jié) 低鎂血癥缺鎂的主要表現(xiàn)是神經(jīng) 肌肉障礙和精神與行動的異常 如乏力 衰弱感 體溫調(diào)節(jié)不良 嚴(yán)重時可有神經(jīng)過敏 震顫 搐搦 肌肉痙攣 眼顫以及吞咽困難等 鎂缺乏通常因胃腸道及腎臟的丟失胃腸道病癥腎臟丟失 三 鎂代謝異常 返回節(jié) 返回節(jié) 鎂異常與代謝性骨病 鎂能從羥磷灰石中置換出鈣 故鎂能夠影響骨的代謝 骨鎂含量的改變可能會造成某些骨性疾病 絕經(jīng)期婦女的骨質(zhì)疏松患者中有60 發(fā)生了鎂吸收不良 高鎂可影響成骨作用 骨鎂升高 礦化過程減慢 可能發(fā)生骨營養(yǎng)不良 低鎂或高鎂血癥的病人 骨鎂含量明顯與血漿鎂相關(guān) 如透析病人骨鎂含量增加 這是由血漿鎂的增加所致 返回節(jié) 第三節(jié)骨代謝異常的臨床生物化學(xué) 一 骨的代謝 返回章 二 骨細胞凋亡與骨代謝紊亂 骨細胞凋亡與骨代謝紊亂 骨細胞凋亡 即骨細胞程序性死亡 是機體為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定 由基因控制的骨細胞自主的有序性死亡 細胞凋亡 由體內(nèi)外因素觸發(fā)細胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致的細胞死亡過程 是一個由基因調(diào)控的細胞主動結(jié)束生命的過程 細胞凋亡與細胞壞死的區(qū)別 壞死凋亡 1 性質(zhì) 2 誘導(dǎo)因素 強烈刺激 隨機發(fā)生 較弱刺激 非隨機發(fā)生 3 生化特點 4 形態(tài)變化 6 DNA電泳 5 炎癥反應(yīng) 7 凋亡小體 8 基因調(diào)控 被動過程 無新蛋白合成 不耗能 主動過程 有新蛋白合成 耗能 細胞腫脹 結(jié)構(gòu)全面溶解 破壞 細胞皺縮 胞膜及細胞器相對完整 核固縮 彌散性降解 電泳呈均一DNA片狀 DNA片段化 180 200bp 電泳呈 梯 狀條帶 溶酶體破裂 局部炎癥反應(yīng) 溶酶體相對完整 局部無炎癥反應(yīng) 有 病理性 非特異性 生理性或病理性 特異性 無 有 無 在成骨和破骨過程中均存在細胞凋亡破骨細胞凋亡與骨轉(zhuǎn)換進程密切相關(guān) 凋亡過早或過晚均可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松 促進破骨細胞凋亡或解除阻止破骨細胞凋亡的因素有利于減少骨吸收 目前認為軟骨發(fā)育不全性保儒癥 骨關(guān)節(jié)病 甲狀旁腺功能紊亂亢進 Paget病 絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松 骨腫瘤等溶骨性破壞等骨代謝疾病均有骨的細胞凋亡參與 第四節(jié)骨代謝疾病的生物化學(xué)標(biāo)志物與檢測 一 骨形成的標(biāo)志物與檢測二 骨吸收的標(biāo)志物與檢測三 有關(guān)骨礦物生物化學(xué)檢測四 骨代謝調(diào)節(jié)激素測定 骨代謝的生化檢測可以反映骨形成和骨吸收的動態(tài)信息 能顯示骨代謝的快速改變 其變化顯著早于骨密度的改變 因而對骨質(zhì)疏松和其他代謝性骨病的診斷具有重要意義 反映骨代謝的常用生化指標(biāo)有骨形成標(biāo)志物和骨吸收標(biāo)志物二類 一 反映骨形成的標(biāo)志物骨鈣素骨性堿性磷酸酶 型膠原前肽 返回節(jié) 骨鈣素是含49個氨基酸 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刺激下由成骨細胞合成 其中50 進入血循環(huán) 故血清骨鈣素水平基本上能夠反映近期成骨細胞合成骨鈣素和骨形成的情況 骨鈣素主要生理功能 是維持骨的正常鈣化速度 抑制異常羥基磷灰石結(jié)晶形成 抑制軟骨狂歡速度 返回節(jié) 1 骨鈣素 1 骨鈣素的檢測 檢測方法 RIA 雙位免疫放射法 IRMA ELISAS 目前臨床上最常用的測定方法 參考范圍 2 13 g L 2 骨鈣素的臨床評價 是反映骨代謝狀態(tài)的一個特異和靈敏的指標(biāo) 可直接反映成骨細胞活性和骨形成情況 并對觀察藥物治療前后的動態(tài)變化有一定的參考價值 升高 見于兒童生長期 腎性營養(yǎng)不良 畸形性骨炎 甲亢等 降低 見于甲狀旁腺功能減退 甲狀腺功能減退 肝病等 注意 骨鈣素釋放入血循環(huán)后 被腎迅速地清除 循環(huán)中的骨鈣素半壽期僅為5分鐘左右 故血清骨鈣素水平基本上能夠反映近期骨細胞合成骨鈣素和骨形成的情況 返回節(jié) 2 骨性堿性磷酸酶 堿性磷酸酶ALP存在于骨 肝腸 腎和胎盤等許多組織 成骨細胞中ALP活性高 當(dāng)成骨細胞活躍 可見血清ALP活性增高 故ALP活性可作為骨更新的指標(biāo) ALP還可由膽小管細胞產(chǎn)生 可作為膽汁郁積的標(biāo)志 因此檢測血清總ALP活性評價骨生長 特異性和敏感性均不理想 骨性堿性磷酸酶 B ALP B ALP在血清中比骨鈣素更穩(wěn)定 血清中的半壽期為1 2d 并且不受晝夜變化的影響 因此 血清骨性堿性磷酸酶在反映成骨細胞活性和骨形成上則有較高特異性 并優(yōu)于骨鈣素 1 B ALP的檢測 先識別或分離出BALP 再測定其堿性磷酸酶的活性 目前最好的方法是用免疫放射法 IRMA 測定BALP IRMA法定量檢測骨ALP可作為篩選試驗 高值標(biāo)本須用電泳法證實除去肝ALP干擾 檢測骨ALP過低標(biāo)本時 以電泳法為首選 近來建立了對BALP特異性很強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 被認為是目前鑒別和定量分析BALP的最佳方法 2 B ALP的臨床評價 增高見于Paget s病 修復(fù)活躍的骨質(zhì)疏松 甲狀腺毒癥 甲狀旁腺功能亢進 骨質(zhì)軟化癥 佝僂病 骨營養(yǎng)障礙 骨質(zhì)溶解轉(zhuǎn)移 肢端肥大癥以及其他增加骨形成的病癥 不僅用于骨病早期診斷 而且對療效的評價和預(yù)后的判斷均有重要價值 型膠原是由成骨細胞的前體細胞合成 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從 型膠原上斷裂下來 現(xiàn)多檢測C 端前肽 PICP 返回節(jié) 3 型膠原前肽 前體細胞 型前膠原 含N 和C 端延伸段 一系列修飾 羥基化 糖基化修飾 形成三螺旋結(jié)構(gòu) 去掉N 和C 端前肽 原膠原 成熟的膠原纖維 共價結(jié)合或交聯(lián) 形成 型膠原也是其他組織的主要基質(zhì) 故 型膠原前肽評估骨形成的敏感性和特異性不如骨鈣素和B ALP 在評價體內(nèi)1 25 OH 2 D3代謝紊亂及替代治療的療效上 型膠原前肽則優(yōu)于骨鈣素和B ALP 增高見于兒童發(fā)育期 妊娠最后3個月 骨腫瘤 畸形性骨炎 酒精性肝炎 肺纖維化等 1 型膠原前肽的檢測 檢測方法 RIA 電化學(xué)發(fā)光免疫分析 2 型膠原前肽的臨床評價 二 反映骨吸收的標(biāo)志物抗酒石酸酸性磷酸酶尿羥脯氨酸 型膠原交聯(lián)降解產(chǎn)物 血漿抗酒石酸酸性磷酸酶主要存在于破骨細胞 當(dāng)骨吸收時 由破骨細胞產(chǎn)生并分泌入血 能反映破骨細胞活性和骨吸收情況 返回節(jié) 1 抗酒石酸酸性磷酸酶 1 抗酒石酸酸性磷酸酶的檢測 檢測方法 其活性檢測有許多方法 但對破骨細胞同工酶沒有特異性 目前免疫法中應(yīng)用的抗體不能完全特異性識別骨性TRAP 2 抗酒石酸酸性磷酸酶的臨床評價 參考范圍 男女 61 300 g L 絕經(jīng)后女性 129 348 g L 兒童 400 710 g L ELISA供參考 增高見于原發(fā)性甲亢 慢性腎功能不全 畸形性骨炎 骨轉(zhuǎn)移癌 卵巢切除術(shù)后 高轉(zhuǎn)換率的骨質(zhì)疏松患者降低見于骨吸收降低的疾病 如甲狀旁腺功能降低 尿羥脯氨酸是體內(nèi)膠原代謝的終產(chǎn)物之一 可來自骨膠原以及骨以外的各種膠原組織及飲食中膠原 易受各種疾病或其他因素包括飲食的干擾 因此 對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 2 尿羥脯氨酸 返回節(jié) 3 型膠原交聯(lián)降解產(chǎn)物 骨的有機基質(zhì)中膠原交聯(lián)90 為 型膠原 骨吸收期間 型膠原被水解 其交聯(lián)分解產(chǎn)物釋放入血并從尿中排除 檢測尿脫氧吡啶酚和 或 吡啶酚 或測定交聯(lián)區(qū)的C 和N 端肽 可作為反映骨吸收的指標(biāo) 脫氧吡啶酚和吡啶酚是 型膠原分子之間構(gòu)成膠原纖維的交聯(lián)物 起穩(wěn)定膠原鏈的作用 是兩種天然的不能被還原的交聯(lián) 脫氧吡啶酚 由兩個羥賴氨酸側(cè)鏈和一個賴氨酸側(cè)鏈反應(yīng)生成 吡啶酚 由三個羥賴氨酸側(cè)鏈反應(yīng)生成的 骨是兩種吡啶酚的主要來源 故這兩種吡啶酚測定可用于評價骨吸收 1 脫氧吡啶酚和吡啶酚 脫氧吡啶酚 吡啶酚是反映骨膠原降解和骨吸收的最特異和靈敏的生化指標(biāo)之一 脫氧吡啶酚表現(xiàn)出更高的骨吸收特異性和靈敏度 其原因是 它是由膠原自然形成的 非生物合成 從尿中排除前不被代謝 骨是其主要來源 僅來源于天然基質(zhì)的降解產(chǎn)物 不受飲食影響 測定 高效液相色譜 HPLC 和免疫法 是 型膠原末端通過吡啶酚類結(jié)構(gòu)連接起來的肽鏈部分 是一種骨吸收的指標(biāo) 與吡啶酚和脫氧吡啶酚一樣具有較好特異性 不受飲食等干擾 返回節(jié) 2 型膠原交聯(lián)N末端肽和C末端肽 測定 免疫法 吡啶酚和交聯(lián)區(qū)端肽水平的評價已用于骨質(zhì)疏松 Paget病 其他代謝性骨病 原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進和甲狀腺功能亢進 以及其他伴有骨吸收增加的疾病的診斷或評價 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法抗酒石酸酸性磷酸酶測定免疫法尿羥脯氨酸測定離子交換色譜反相HPLC法 三 有關(guān)骨礦物生物化學(xué)檢測血清鈣檢測血清磷檢測血清鎂檢測 1 血清鈣測定 包括游離鈣和總鈣的測定 1 血清總鈣測定 IFCC推薦 決定性方法為放射性核素稀釋質(zhì)譜法參考方法為原子吸收分光光度法我國推薦 常規(guī)方法為鄰甲酚酞絡(luò)合酮法原理 鄰甲酚酞絡(luò)合酮與鈣在堿性環(huán)境下生成紫紅色鰲合物 在570 580nm波長測吸光度值 2 血清游離鈣測定 參考方法為離子選擇性電極法 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 2 血清磷測定 決定性方法為放射性核素稀釋質(zhì)譜法WHO推薦的常規(guī)方法為比色法我國推薦的常規(guī)方法為還原鉬藍法 硫酸亞鐵或米吐爾為還原劑 目前常用方法為紫外分光光度法 3 血清鎂測定 1 血清總鎂測定 決定性方法為放射性核素稀釋質(zhì)譜法參考方法為原子吸收分光光度法我國推薦常規(guī)方法為甲基麝香草酚藍比色法 鈣鎂試劑法 鈣鎂試劑是一種金屬色原指示劑 在堿性溶液中與鎂結(jié)合形成紫色復(fù)合物檢測 甲基麝香草酚藍法 MTB與鎂形成蘭色復(fù)合物 加入鈣螯合劑EGTA可減少鈣的干擾 減少蛋白質(zhì)及血脂的干擾 2 血清游離鎂測定 主要方法為離子選擇性電極法 ISE 和酶法 四 骨代謝調(diào)節(jié)激素測定甲狀旁腺素檢測維生素D檢測降鈣素檢測 1 甲狀旁腺素測定 可測定C端 中段和完整分子 國外 免疫放射量度分析 IRMA 法 ICLA法測完整分子國內(nèi) RIA法 ELISA法是新近發(fā)展起來的方法 具有快速 靈敏 無同位素污染的優(yōu)點 該法最小檢測量為2pg ml 批內(nèi)及批間CV分別為2 7 2 9 和7 9 8 6 回收率為93 94 2 維生素D測定 1 25 二羥維生素D3是反映維生素D狀況的最佳指標(biāo) 以放射受體法 RRA RIA法最為普遍 3 降鈣素測定 目前兩點免疫法靈敏度更高 4 甲狀旁腺相關(guān)蛋白測定 競爭性免疫法固定抗PTHrP抗體的親和色譜法反相色譜法 第五節(jié)骨代謝疾病的臨床生物化學(xué) 一 骨質(zhì)疏松癥二 佝僂病和骨質(zhì)軟化癥三 Paget s病四 腎性骨營養(yǎng)障礙 骨質(zhì)疏松癥 osteoporosis OP 是一種因多種原因引起的骨組織顯微結(jié)構(gòu)受損 骨礦成分和骨基質(zhì)等成比例地不斷減少 骨質(zhì)變薄 骨小梁數(shù)量減少