生化檢驗(yàn) 骨代謝紊亂的生化檢驗(yàn) 學(xué)習(xí)資料

第十六章

骨代謝異常的生物化學(xué)診斷Chapter16Thebiochemicaldiagnosisofbonemetabolism

disorder李博臨床生化檢驗(yàn)教研室2017.5.152目錄

骨代謝及代謝平衡的調(diào)節(jié)1骨代謝生物化學(xué)標(biāo)志物3骨代謝疾病的生物化學(xué)診斷4小結(jié)與展望53第一節(jié)骨代謝及代謝平衡的調(diào)節(jié)骨的基本構(gòu)造

5骨組織組成骨礦物質(zhì)又稱骨鹽，是骨組織中構(gòu)成骨基質(zhì)的無機(jī)成分，主要有鈣、磷、鎂等無機(jī)鹽組成，決定骨的硬度。骨礦化（bonemineralization）：成熟骨重量的60%是礦物質(zhì)，礦物質(zhì)晶體分子（主要為羥磷灰石）沉積并整合于骨基質(zhì)有機(jī)物中的過程為骨礦化。骨量（bonemass）：骨骼中礦物質(zhì)的沉積量骨礦物質(zhì)67破骨細(xì)胞與成骨細(xì)胞骨骼不斷進(jìn)行自我更新成骨細(xì)胞-制造“新”骨破骨細(xì)胞-分解“舊”骨當(dāng)成骨細(xì)胞活性>破骨細(xì)胞活性，骨的合成>骨的吸收，骨骼生長(zhǎng)當(dāng)破骨細(xì)胞活性>成骨細(xì)胞活性，骨的吸收>骨的合成，骨質(zhì)流失8

骨的代謝過程

9成骨作用（osteogenesis）與鈣化（calcification）

骨的生長(zhǎng)、修復(fù)或重建過程稱為成骨作用。

成骨過程中，成骨細(xì)胞合成和分泌膠原和蛋白多糖等細(xì)胞間質(zhì)成分，形成“類骨質(zhì)”，繼后將鈣、磷吸收到纖維的孔隙中進(jìn)行沉淀結(jié)晶的過程，稱為鈣化

10影響成骨作用（鈣化）的主要因素①血液及骨組織微環(huán)境中的［Ca］×［P］濃度乘積②正常血中存在的焦磷酸鹽等抑制骨鈣化

③基質(zhì)中的骨粘連素促進(jìn)羥磷灰石的形成并規(guī)律排列④膠原纖維的成熟和類骨質(zhì)的正常是骨鹽沉積的基礎(chǔ)⑤骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）與骨的生成相關(guān)

11溶骨作用（osteolysis）

骨的溶解和消失，包括基質(zhì)的水解和骨鹽的溶解，主要由破骨細(xì)胞引起。骨吸收（boneresorption）

脫鈣（decalcification）全身性調(diào)節(jié)因素骨礦物質(zhì)

相關(guān)激素骨代謝的調(diào)節(jié)局部調(diào)節(jié)因子骨鈣素

堿性磷酸酶

骨形態(tài)生成蛋白13一、甲狀旁腺素（parathormone,PTH）（一）合成及分泌

甲狀旁腺主細(xì)胞前甲狀旁腺素原115aa甲狀旁腺素原90aaPTH84aa激素調(diào)節(jié)

14（二）PTH的生理作用：升高血鈣、降低血磷1.對(duì)骨的作用

動(dòng)員骨鈣入血，使血鈣升高

增加骨吸收和骨生成，骨吸收大于骨生成

2.對(duì)腎的作用鈣重吸收磷重吸收保鈣排磷153.對(duì)小腸的作用PTH激活腎臟1α-羥化酶活性D3增加腸道吸收鈣增加二、甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白（parathyroidhormone-relatedprotein,PTHrP）發(fā)揮PTH樣生物活性：高鈣血癥和低磷血癥18三、降鈣素（calcitonin，CT）（一）合成與分泌甲狀腺濾泡旁細(xì)胞合成和分泌單鏈多肽，由32個(gè)氨基酸殘基組成血鈣是影響CT分泌的主要因素19抑制破骨、促進(jìn)成骨抑制腎小管對(duì)鈣、磷的重吸收抑制腎維生素D-1α-羥化酶活性因雌激素減少而減少（二）降鈣素的生理作用降低血鈣、降低血磷其主要作用機(jī)制為：四、活性維生素D

212223包括雌激素和雄激素，對(duì)處于生長(zhǎng)階段的個(gè)體骨骼發(fā)育和成熟十分重要。雌激素對(duì)1,25-(OH)2D3的合成、降鈣素和PTH分泌均有重要的調(diào)節(jié)作用，主要表現(xiàn)為抑制破骨。雄性激素能促進(jìn)蛋白質(zhì)和骨基質(zhì)的合成，促進(jìn)肌肉和骨骼生長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外報(bào)道中老年人骨礦物質(zhì)丟失速度與血清性激素含量呈負(fù)相關(guān)。五、性激素24第二節(jié)骨代謝生物化學(xué)標(biāo)志物

1.骨形成指標(biāo)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，主要包括：骨鈣素、骨堿性磷酸酶、Ⅰ型前膠原前肽2.骨吸收指標(biāo)破骨細(xì)胞活動(dòng)所降解的骨基質(zhì)成分和分泌產(chǎn)物，主要包括：抗酒石酸酸性磷酸酶、尿半乳糖羥賴氨酸、Ⅰ型膠原交聯(lián)降解產(chǎn)物測(cè)定26一、骨形成標(biāo)志物的測(cè)定（一）骨鈣素（osteocalcin,OC）的測(cè)定骨谷氨?；鞍祝˙GP）由成骨細(xì)胞在1,25-(OH)2D3調(diào)解下合成和分泌的活性多肽主要生理功能是維持骨的正常礦化、抑制異常羥磷灰石結(jié)晶形成血骨鈣素是反映近期成骨細(xì)胞活性和骨形成功能特異和靈敏的生化指標(biāo)測(cè)定BGP的方法應(yīng)用最多的是放射免疫法和酶聯(lián)免疫法27OC增高常見于：骨形成增加的患者OC降低常見于：甲狀旁腺功能減退、長(zhǎng)期應(yīng)用腎上腺皮質(zhì)激素治療評(píng)價(jià)：①影響因素：OC的生物節(jié)律性、標(biāo)本類型、被測(cè)者年齡及性別及其他生物學(xué)因素②ELISA法和CLIA法具有操作簡(jiǎn)單、快速、用血量少、無放射性污染等優(yōu)點(diǎn)，但特異性差、定量不夠準(zhǔn)確、溶血或脂血標(biāo)本影響測(cè)定，目前常用RIA法測(cè)定，靈敏度高，特異性強(qiáng)。28（二）骨性堿性磷酸酶（B-ALP）測(cè)定

ALP是在堿性條件下催化磷酸酯水解的酶類

B-ALP由成骨細(xì)胞合成分泌，是骨形成的特異性標(biāo)志物血清B-ALP測(cè)定方法：總體分為電泳法和非電泳法應(yīng)用較多的方法是放射免疫法HPLC是目前B-ALP測(cè)定分辨率最高的方法29B-ALP增高常見于：①甲狀腺、甲狀旁腺功能亢進(jìn)

②惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移

③佝僂病、骨軟化病

④骨折和絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥等B-ALP測(cè)定意義：①骨病早期診斷骨病

②療效的評(píng)價(jià)和預(yù)后的判斷

③骨轉(zhuǎn)移癌的病程和治療效果的監(jiān)測(cè)（三）Ⅰ型前膠原前肽測(cè)定Ⅰ型膠原占骨膠原總量的90%，成骨細(xì)胞以前膠原肽形式分泌31Ⅰ型前膠原前肽(procollagenpeptideI)是膠原的延伸段

多檢測(cè)Ⅰ型前膠原羧基前肽(PICP)來評(píng)價(jià)骨形成

PICP多采用RIA和電化學(xué)發(fā)光免疫分析（ECL）方法檢測(cè)血清中Ⅰ型前膠原前肽水平在一定范圍內(nèi)是反映成骨細(xì)胞活動(dòng)和骨形成以及反映Ⅰ型膠原合成速率的特異指標(biāo)PICP與骨形成呈正相關(guān)。32二、骨吸收標(biāo)志物的測(cè)定膠原分子中羥賴氨酸翻譯后的糖基化產(chǎn)物，存在于骨膠原中，骨吸收時(shí)，膠原降解，Gal-Hyl釋放入血，全部從尿中排泄。較特異反映骨吸收狀況。增高見于：甲旁亢

、骨轉(zhuǎn)移癌、高轉(zhuǎn)換骨質(zhì)疏松癥患者測(cè)定方法：分光光度法、離子交換色譜法和反相HPLC法（一）尿半乳糖羥賴氨酸（galactosehydroxylysine，Gal-Hyl）33

吡啶酚(Pyr)，脫氧吡啶酚(D-Pyr)Ⅰ型膠原降解產(chǎn)物Ⅰ型膠原交聯(lián)N末端肽(NTX)

Ⅰ型膠原交聯(lián)C末端肽(CTX)Ⅰ型膠原降解產(chǎn)物是反映骨吸收和骨轉(zhuǎn)換的良好指標(biāo)（二）Ⅰ型膠原交聯(lián)降解產(chǎn)物測(cè)定34脫氧吡啶酚（D-Pyr）和吡啶酚（Pyr）是Ⅰ型膠原分子之間構(gòu)成膠原纖維的交聯(lián)物尿中Pyr和D-Pyr濃度是反映骨膠原降解和骨吸收的最靈敏和特異的生化指標(biāo)之一尿中D-Pyr的含量通常用尿肌酐來校正常用方法：HPLC-熒光檢測(cè)法、競(jìng)爭(zhēng)性酶免疫法35Ⅰ型膠原交聯(lián)C末端肽（CTX）和Ⅰ型膠原交聯(lián)N末端肽（NTX）均是Ⅰ型膠原分解的產(chǎn)物。常用ELISA法測(cè)定血清CTX水平是破骨細(xì)胞膠原降解的靈敏指標(biāo)：①與骨形態(tài)計(jì)量學(xué)骨吸收參數(shù)呈顯著正相關(guān)②與其它骨吸收生化指標(biāo)如Pyr和D-Pyr呈正相關(guān)36主要存在于破骨細(xì)胞，血TRAP水平主要反映破骨細(xì)胞活性和骨吸收狀態(tài)增高見于：原發(fā)性甲旁亢、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)疏松等降低見于：骨吸收降低的疾病，如甲狀旁腺功能降低測(cè)定方法：免疫法（很多，但缺少特異性識(shí)別骨TRAP的檢測(cè)方法）（三）抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）37骨代謝指標(biāo)的新進(jìn)展古橋蛋白（Osteopontin,OPN）基質(zhì)金屬蛋白酶（martrix

metalloproteinases,MMPs）成骨生長(zhǎng)肽（osteogenic

growth

peptide,OGP）骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone

morphogenetic

protein,BMP）骨代謝中遺傳因素

38第三節(jié)

骨代謝疾病的生物化學(xué)測(cè)定39

定義：骨質(zhì)疏松癥是一種全身性的骨量減少，以骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化為特征，并引起骨脆性增加、骨強(qiáng)度降低的疾病。此時(shí)骨礦物質(zhì)和骨基質(zhì)等比例減少，基本特點(diǎn)在于單位體積內(nèi)骨組織量減少。分類：

原發(fā)性繼發(fā)性（其中退行性骨質(zhì)疏松癥發(fā)病率最高

）骨質(zhì)疏松癥40骨質(zhì)疏松癥構(gòu)成骨的物質(zhì)減少骨量低下骨組織微結(jié)構(gòu)破壞骨強(qiáng)度下降骨脆性增加易致骨折41骨質(zhì)疏松嚴(yán)重骨質(zhì)疏松

正常42退行性骨質(zhì)疏松癥的分型Ⅰ型骨質(zhì)疏松癥（絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥）Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥（老年性骨質(zhì)疏松癥）臨床表現(xiàn)：骨痛、肌無力、不適和易骨折。疼痛是最常見、最主要的癥狀。骨折是骨質(zhì)疏松癥的并發(fā)癥。43（一）Ⅰ型骨質(zhì)疏松癥基本原因是雌激素分泌不足破骨細(xì)胞過于活躍，骨轉(zhuǎn)換增加骨礦含量減少，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松表現(xiàn)為單位體積內(nèi)的骨量減少血液生化指標(biāo)基本正常但骨形成和骨吸收的指標(biāo)有增高

44（二）Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥中老年人骨的吸收大于骨形成，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)：破骨細(xì)胞的吸收增加

成骨細(xì)胞功能衰減主要由于老年人身體各機(jī)能退化而致骨形成與骨吸收的生化指標(biāo)均有降低傾向

Ⅰ型和Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥的特點(diǎn)比較46骨質(zhì)疏松癥的診斷方法X線檢查骨密度（BMD）測(cè)定鈣、鎂、磷檢測(cè)骨標(biāo)志物（吸收、合成、轉(zhuǎn)換）檢測(cè)β-Crosslaps（β-膠原降解產(chǎn)物）totalP1NP（總I型膠原氨基端前肽）N-MIDOsteocalcin（

N端骨鈣素

）其它指標(biāo)檢測(cè)甲狀旁腺素、睪酮、雌二醇、性激素結(jié)合球蛋白尿吡啶啉、骨堿性磷酸酶、1,25(OH)2D3……佝僂病和骨質(zhì)軟化癥臨床表現(xiàn)：佝僂?。杭o力和張力過大，骨不能正常稱重而變彎，軟骨因不能及時(shí)鈣化而過度生長(zhǎng)，可呈現(xiàn)方顱畸形、雞胸等骨質(zhì)軟化癥：骨痛是最普遍的癥狀，無紅腫畸形，可能發(fā)生應(yīng)力性骨折生化診斷：1.成骨細(xì)胞活性增高是該病特征之一2.血清ALP活性升高3.血PTH多增高4.活性維生素D降低其他：血鈣正常或下降，血磷下降往往更明顯。血清Ca×P乘積明顯低于正常尿鈣減少，尿磷可正?；蛏?，伴有繼發(fā)性甲旁亢時(shí)下降慢性腎功能衰竭的骨代謝異常臨床表現(xiàn)：1.高轉(zhuǎn)換性骨病，也稱為繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)骨病，常表現(xiàn)為纖維性骨炎，也可伴有骨質(zhì)疏松和骨質(zhì)硬化2.低轉(zhuǎn)換性骨病，表現(xiàn)為骨質(zhì)軟化與骨質(zhì)減少3.混合性骨病兼有上述兩種骨病病理表現(xiàn)4.血液透析性骨病，常見于長(zhǎng)期血液透析的患者，表現(xiàn)為骨與關(guān)節(jié)的β2-微球蛋白淀粉樣沉積生化診斷：1.血清ALP升高2.血清PTH增高3.1,25-(OH)2D3水平降低其他：血清尿素、肌酐升高等腎衰竭表現(xiàn)高磷血癥低鈣血癥血鎂濃度通常升高521.骨組織包括細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)兩部分，前者主要有骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞三類，后者包括鈣、磷、鎂、鉀、鈉和錳等無機(jī)成分和膠原、非膠原蛋白、蛋白多糖和脂質(zhì)組成的有機(jī)成分。

2.鈣、磷、鎂以及骨組織的正常代謝受多種激素的嚴(yán)密調(diào)控，包括PTH、CT、