骨代谢血清标志物

关于骨代谢血清标志物骨质疏松症的定义－WHO1999（世界卫生组织）

骨质疏松症是全身骨量降低，骨组织微结构退化，导致骨脆性增加，极易造成骨折的一种疾病。正常的骨骼是由皮质骨和支状骨构造而成的。疏松的骨骼第2页,共54页，2024年2月25日，星期天

正常骨

骨质疏松骨

骨质疏松症的定义（NIH2001）：以骨强度受损导致骨折危险性升高为特征的骨骼疾病。骨强度主要反映了骨密度和骨质量两个方面的综合特征。NIHConsensusDevelopmentPanelonOsteoporosis.JAMA285(2001):785-95第3页,共54页，2024年2月25日，星期天老龄化人口增多，骨质疏松病人也日益增多.

ConsensusDevelopmentConference,1993Source:IMSData(1998)骨折风险：女性~40-50%男性~13-22%Source:Johnell&Kanis(2004)OsteoporosInt,Sep8骨质疏松－严重的健康疾病第4页,共54页，2024年2月25日，星期天Source:1NOFHomepage(),2Boggs(2002)DecisionResource,Inc

骨质疏松症骨质疏松症是一种静态疾病：发生骨折前的一些非特异性症状常常被忽视:如腰背痛大多数病例是在骨折后被诊断的

，相关的并发症大多为骨折，这一点极大地提高了医疗费用。早期诊断能够帮助减少医疗经费。骨质疏松症是一个全球问题：随着人口数量和人均寿命的增加这个问题越来越严重，根据WHO的显示，骨质疏松症是继心血管疾病后第二大医疗问题。医疗费用:第5页,共54页，2024年2月25日，星期天防治骨质疏松症预防骨折治疗高血脂预防心肌梗塞治疗高血压预防中风医学界已将这三种疾病放在同样重要位置第6页,共54页，2024年2月25日，星期天*ChronicObstructivePulmonaryDiseaseSource:LippunerK,etal.OsteoporosisInt1997;7:414-25.骨质疏松相关病人与其他病（COPD，stroke，心梗，乳癌）相比，卧床时间更久骨质疏松卧床时间更久第7页,共54页，2024年2月25日，星期天骨质疏松症诊断骨密度（BoneMineralDensity，BMD）WHO/IOF推荐的诊断标准：mean-2.5SD中国的标准：mean-2SD为骨质疏松血清标志物辅助诊断第8页,共54页，2024年2月25日，星期天

骨质疏松症的分类原发性绝经后：高骨转换，骨破坏增加为主老年性：低骨转换，骨形成减少为主继发性特发性破骨细胞活性↑→骨吸收↑发病基础：各种原因成骨细胞活性↓→骨形成↓

第9页,共54页，2024年2月25日，星期天

血清标志物检测△分类骨转换评价指标与骨转化有关的激素△意义代谢性骨病的辅助诊断判断骨转换状态，指导骨质疏松治疗方案选择及疗效判断治疗依从性监测

50%以上患者是在治疗过程中不能坚持治疗，骨标志物提供了一个相当有价值的管理病人的方法第10页,共54页，2024年2月25日，星期天绝经60岁绝经期骨质疏松65岁骨吸收抑制剂骨形成促进剂基础治疗：钙剂+维生素D原发性骨质疏松药物选择原则老年骨质疏松年龄Source:OsteoporosisandActiveVitaminD(1996)EularPublishers,Basle骨转换率正常低下增高第11页,共54页，2024年2月25日，星期天NDCHealthStudy:PoorPersistenceevenwithWeeklyPrescriptions每日vs每周服用双磷酸盐类药物所有病人–(10/2002–10/2003)Oct-02Nov-02Dec-02Jan-03Mar-03Feb-03Apr-03May-03Jun-03Jul-03Aug-03Sep-03Oct-0354.6%每周坚持服药36.9%每天坚持服药坚持治疗病人的比例EttingerM,etal.ArthritisRheum.2004;50(suppl):S513-S514.Abstract1325.Dataonfile(Reference#161-040),Hoffmann-LaRocheInc.,Nutley,NJ07110.骨质疏松药物治疗依从性差第12页,共54页，2024年2月25日，星期天骨吸收标志物在治疗开始后3个月就可以提供治疗成功的信息

第13页,共54页，2024年2月25日，星期天一、骨转换指标评价

骨形成标志

骨吸收标志第14页,共54页，2024年2月25日，星期天

（一）骨形成标志

血清骨碱性磷酸酶（BALP）血清骨钙素[Osteicalcin（OC）或BoneGlaprotein（BGP）]

血清Ⅰ型原胶原肽，P1NP与P1CP第15页,共54页，2024年2月25日，星期天

血清骨碱性磷酸酶（BALP）△

BALP成骨细胞分泌，反映成骨细胞活性△临床意义：骨软化症、甲状腺机能亢进症、甲状旁腺机能亢进症、骨转移癌、畸形性骨炎等↑骨折与高转换的骨质疏松症↑：BALP改变与尿HOP呈正相关BALP作为骨转移癌（↑）病程与疗效判断第16页,共54页，2024年2月25日，星期天

血清骨钙素[Osteicalcin（OC）或

BoneGlaprotein（BGP）]△生化与生理特点骨中最丰富的非胶原蛋白，占15~20%88Aa组成，分子量112000成骨细胞分泌，标志成骨细胞的活性。成牙质细胞、肥大软骨细胞也可产生，血小板也含有，完整的BGP来自成骨细胞分泌到细胞外的为成熟的BGP，大部分进入基质，小部分进入血液循环维持正常骨矿化、抑制异常羟基磷灰石结晶形成第17页,共54页，2024年2月25日，星期天△BGP合成的影响因素

BGP的羟基化必须有VitK参与

24，25-(OH)2D3促进BGP的合成和储存

1，25-(OH)2D3促进合成和分泌BGP的作

PTH可刺激BGP的合成和分泌

第18页,共54页，2024年2月25日，星期天△

血BGP检测的影响因素昼夜节律：

午夜后出现高峰随后逐渐降低，至中午后又逐渐升高峰值与低值相差大约10～30%肾功能↓→BGP↑钙离子可鳌合BGP，需要EDTA抗凝血其他：酒精、月经、季节等血中骨钙素来源：成骨细胞产生、骨吸收第19页,共54页，2024年2月25日，星期天△临床意义骨更新的敏感指标：反映骨形成与骨吸收甲状旁腺机能亢进、畸形性骨炎、甲状腺功能亢进、骨折、成骨不全、佝偻病及废用者，可↑高骨转换的骨质疏松症↑，老年性骨质疏松症可轻度↑绝经后骨质疏松有各种不同变化，若显著↑，雌激素治疗2-8周下降50%以上血清BGP↓：长期用糖皮质激素，肝病，甲状腺功能减退者，甲状旁腺功能减退者及孕妇。第20页,共54页，2024年2月25日，星期天RaloxifeneSERM

治疗后骨钙素浓度降低骨转换指标（骨钙素）的变化与髋部骨折的风险相关RR=相对风险patientweregroupedintertiles-tertile1(RR=0.37)forosteocalcinwiththelowestosteocalcinconcentrationshoweda60%riskreductionforfuturefracturesSource:Bjarnasonetal(2001),OsteoporosIntClick１２个月后的血清骨钙素*CISBioInternationalisadistributorforNordicBiosciences-OC水平下降与骨折风险的关系第21页,共54页，2024年2月25日，星期天

1型前胶原延长肽（totalP1NP）

90%的骨基质是由I型胶原质组成的，I型原骨胶原有N-（氨基）和C-（羧基）延长端，在前胶原转变为胶原纤维质期间，它们被特异的蛋白酶去除，继而形成骨基质。每合成一个胶原分子，就会有一个分子的PINP产生，因而PINP(I型原骨胶原-N端前肽)成了I型胶原质沉积的特异性标志物，也因此可定义为一个具有真正意义的骨形成标志物。在I型纤维原细胞构造期间，PINP被释放入细胞内部，最终进入血液。第22页,共54页，2024年2月25日，星期天△生理特点Ⅰ型原胶由成骨细胞合成，反映骨形成及Ⅰ型原胶合成速率的特异指标。可以被肝吸收，受肝功能改变而影响含有N-和C-端各一条延长肽，P1NP和P1CP检测P1NP或P1CP可反映成骨细胞活动状态P1NP或PICP也可来自软组织与皮肤，反映成纤维细胞增殖理论上P1NP=P1CP，实际上P1CP清除率比P1NP快，与骨形成呈正相关。第23页,共54页，2024年2月25日，星期天△临床意义病理状态

骨病：骨肿瘤特别是前列腺癌骨转移的患者、畸形性骨炎、高转换骨质疏松↑

其它疾病：肝脏疾病（P1CP）、酒精中毒、肺纤维化，腹部外科手术后1

周至2个月内有2个明显的峰值雌激素治疗6个月P1CP值可降低30%

老年性骨质疏松症P1CP变化不显著。

第24页,共54页，2024年2月25日，星期天生理状态儿童发育期血清P1CP↑

妊娠后3个月可增高2倍，直至4岁后迅速↓昼夜节律：凌晨几点（约0~3点）达峰值最低值在下午相隔8h分别取血测量PICP最大波动可达4倍第25页,共54页，2024年2月25日，星期天TotalP1NP

是合成治疗和抗再吸收治疗的灵敏监测指标

合成治疗：用Teriparatide治疗的病人在开始治疗后3个月总P1NP即显示150％的增加。总P1NP增加超过40％就表明合成治疗是成功的。抗再吸收治疗：用双膦酸盐Alendronate治疗的病人总P1NP下降，骨形成标志物下降，表明骨转换正常，这个治疗是成功的。对于抗再吸收治疗骨形成标志物和骨再吸收标志物均下降。总P1NP下降超过40％就表明抗再吸收治疗是成功的。第26页,共54页，2024年2月25日，星期天激素替代治疗(HRT)—P1NP

降低P1NP

(OrionDiagnostics)decreasedby-40%after6monthsduringHRTtherapy

inthisstudyaminimumdecreaseof21%inP1NPvaluesisneededtoreflectatruebiologicalchange(=leastsignificantchange,LSC)P1NPalongwithosteocalcin(Immunotopics,California)showedthegreatestresponseratetoHRT

time(weeks)courseofpercentagechangeinP1NPfrombaselineintheHRTtreatedgroup(n=11).ThesolidlinerepresentsmeanchangeClickSource:Hannonetal.(1998),JBoneMineRes第27页,共54页，2024年2月25日，星期天（二）骨吸收标志尿钙尿羟脯氨酸（HYP或HOP）羟赖氨酸（GHYL）抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）Ⅰ型胶原吡啶交联物及末端肽吡啶啉(Pyr)和脱氧吡啶啉(D-Pyr)其它：羟赖氨酸糖苷，BSP，Ⅰ型胶原

1链螺旋区肽第28页,共54页，2024年2月25日，星期天尿钙△临床意义：尿钙反映体内钙与骨代谢的状况也是骨吸收变化的指标△尿钙有两种方法：24小时尿钙排量：≤250mg/d，20-50岁随年龄↑而↓。绝经后妇女有↑趋势，特别是骨质疏松患者有↑趋势，但均在正常范围尿Ca/Cr：可测骨代谢的钙排出量，代表性强第29页,共54页，2024年2月25日，星期天尿羟脯氨酸（HYP或HOP）△HOP占胶原总Aa13~14%，骨骼、肌肉与皮肤等含有△胶原降解而产生的HOP大部分经过肾小管重吸收，10%HOP短肽经肾脏排泄△临床意义：反映骨更新的指标，缺乏特异性病理：

HOP↑：绝经后骨质疏松症，甲亢，甲旁亢，畸形性骨炎，骨转移癌等。

HOP↓：甲状腺机能低下，侏儒症老年性骨质疏松症HOP变化不显著

第30页,共54页，2024年2月25日，星期天非病理：

受饮食影响较大，收集24h尿之前，应进素食2-3天昼夜节律：峰值在早晨，检测24h影响不大肝功能不全者尿HOP↑肾功能不全者尿HOP↓第31页,共54页，2024年2月25日，星期天尿羟赖氨酸（GHYL）△反映骨吸收的较敏感、较特异性指标△半乳糖苷及半乳糖苷-葡萄糖苷2种糖苷形式△

糖苷GHYL不再被重新利用与降解，尿中

GHYL80%是糖苷形式的△临床意义不受饮食影响不受肝功能影响老年性骨质疏松症可能升高。

第32页,共54页，2024年2月25日，星期天抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）△生理特点破骨细胞释放降解骨基质，反映破骨细胞状态也可由巨噬细胞、Gaucher细胞、红细胞、血小板等释放△临床意义TRAP↑：高转换率的骨质疏松患者，原发性甲状旁腺功能亢进，慢性肾功能不全，畸形性骨炎，骨转移癌，卵巢切除术后老年性骨质疏松症TRAP增高不显著第33页,共54页，2024年2月25日，星期天吡啶啉(Pyr)和脱氧吡啶啉(D-Pyr)△生理及生化特性成熟的胶原含有吡啶啉交联物，胶原降解后则产生吡啶啉交联物，羟赖氨酰吡啶啉(Pyr)及赖氨酰吡啶啉(D-Pyr)Pyr存在于骨骼、软骨、牙质、肌腱、肌肉、韧带等全身的Ⅰ型胶原中D-Pyr只存在于骨骼、牙质的Ⅰ型胶原中，具有很好的特异性Pyr、D-Pyr产生后直接进入血液不经肝脏降解直接排入尿中Pyr、D-Pyr结构稳定第34页,共54页，2024年2月25日，星期天

吡啶啉(Pyr)和脱氧吡啶啉(D-Pyr)△D-Pyr是反映骨吸收的较敏感与特异性指标，但需要HPLC方法检测△临床意义绝经后骨质疏松症↑甲旁亢，畸形性骨炎，骨转移癌↑老年性骨质疏松症增高不显著。

第35页,共54页，2024年2月25日，星期天Ⅰ型胶原末端交联肽wangjundun@126.com第36页,共54页，2024年2月25日，星期天△生理及生化特性骨重建过程中I型胶原降解后释放入血的片断从肾脏排出是Ⅰ型胶原分子末端与吡啶啉的交联物，羧基末端交联肽（CTX）及氨基末端交联肽（NTX）2种只来源于细胞外的胶原纤维，非新合成第37页,共54页，2024年2月25日，星期天△生理及生化特性与吡啶啉结合的短肽的氨基酸顺序与Ⅰ型胶原中的胶原分子一致。由尿和骨中提取的NTX具有相同的免疫源性与组成，特异性较CTX佳CTX与NTX结构稳定，尤其是NTX检测方法：RIA、ELISA、化学发光。尿与血均可测定第38页,共54页，2024年2月25日，星期天△临床意义绝经后骨质疏松症↑甲旁亢，畸形性骨炎，骨转移癌↑老年性骨质疏松症增高不显著第39页,共54页，2024年2月25日，星期天抗再吸收治疗：用双膦酸盐治疗的病人在开始治疗后3周即可显示β-CrossLaps浓度明显降低。治疗突然停止(therapystop)反应了不依从病人状态，β-CrossLaps增加。有反应患者（responder）β-CrossLaps维持在一个低浓度，相应地没有反应或没有治疗的病人维持在基础浓度。β-CrossLaps

是一个对抗吸收治疗敏感的指标

第40页,共54页，2024年2月25日，星期天在检测基础值后.12.18.24个月检测Alendronate治疗的妇女血清β-CrossLaps浓度，有效结果的最小临界值用虚线表示，低于这条线的是治疗成功者。而BMD结果必须高于临界线。由图中可见，骨标志物在治疗3个月后大多数妇女显示明显的下降，而BMD在两年后仍然显示不一致的结果。LSC=最小有意义变化。LSC是有效结果的最低要求。双磷酸盐治疗BMD无明显变化，ß-交联肽显著变化第41页,共54页，2024年2月25日，星期天17postmenopausalwomentreatedwith1mgEstradiol/50gNorethisteron&1000mgcalciumdailyLSCLSC

HRT+BMDresponseSource:Christgauetal.,Bone2000;26:505-511直至2年后BMD无明确变化

HRT治疗6个月BMD无明显变化，ß-交联肽显示变化Click第42页,共54页，2024年2月25日，星期天钙剂治疗对β-CrossLaps的作用FastingCa0.2gCa1gFasting,pre-menopausalFasting,post-menopausalCa0.2g,pre-menopausalCa0:2g,post-menopausalCa1g,pre-menopausalCa1g,post-menopausalß-CrossLapsshowsdosedependentreductionhoursafterCalciumintakeinwomenmanystudieshaveshownthepositiveeffectsofCalciumandVitaminDintakeespeciallyinelderlypeopleMeanChangefromBaseline[%]inserumß-CrossLapsSource:Zikanetal.(2001),CalcifTissueInt44Click第43页,共54页，2024年2月25日，星期天P1NP(OrionDiagnostics),ß-CrossLaps(NordicBioscience)&Osteocalcin(BrahmsDiagnostics)reductionunderIbandronateBisphosphonateTherapy

ClickSource:Stepanetal(2003),Bone33P1NP,

ß-CrossLapsandOsteocalcinsignificantlydecreaseunderIbandronatetherapythereductioninBoneMarkerswasaccompaniedbyanincreaseinBMD

IbandronatetherapyIbandronatewasgivenintravenouslyevery3months

s-PTH：血清甲状旁腺激素s-ALP：血清碱性磷酸酶s-OC：血清骨钙素s-CTX：血清羧基端交联肽s-P1NP：Ⅰ型胶原氨基端延长肽第44页,共54页，2024年2月25日，星期天总体上，尿液以及血清标志物相关性良好1

血清标志物检测变异性更低Eastelletal.(2000)对于血清及其尿液中的骨重吸收标志物的研究表明：2

血清中NTX的长期研究中，CV约为

7.5%

而尿液中NTX的长期研究中，CV为15.6%1. PeichlP,etal.ClinBiochem.2001;34:131-139.2. EastellR,etal.JBoneMinerRes.2000;15:594-598.3. ClowesJA,etal.Bone.2002;30:886-890.骨转换标志物血、尿检测比较第45页,共54页，2024年2月25日，星期天12ESb-CrossLapsUrine14:0019:0021:304:300.00.10.20.30.40.50.6Time16:3023:302:0012:30ng/mL10:308:000246810nmol/mmolCreaMeanofallpatients研究显示：b-CrossLaps在尿液中的可变性较血清中更大Source:Roche2000血液vs

尿液样本第46页,共54页，2024年2月25日，星期天

二、与骨转换有关的调节激素甲状旁腺激素（PTH）活性VitD3降钙素（CT）第47页,共54页，2024年2月25日，星期天甲状旁腺激素（PTH）△三种氨基端片段，生物活性羧基端片段，免疫活性，半衰期长，血中比例最高中间片段△作用：增加血钙促进骨吸收促进肾脏重吸收钙、增加磷排泄促进肠钙吸收促进1,25(OH)2D3的产生△临床意义：随着年龄增加而增高

第48页,共54页，2024年2月25日，星期天活性VitD3