骨代谢异常的生物化学诊断

骨代谢异常的生物化学诊断教学目标与要求1.

掌握钙、磷、镁代谢异常与代谢性骨病的关系骨矿物质的激素调节与代谢性骨病的关系血清钙、磷和镁的检测方法骨钙素、骨性碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原前肽和Ⅰ型胶原交联降解产物在代谢性骨病诊断中的意义第2页,共76页，2024年2月25日，星期天2.熟悉骨组织的基本组成、成骨作用与钙化、溶骨作用与脱钙甲状旁腺素、降钙素和1,25-(OH)2D3的主要生理作用

PTH、CT、维生素D的常用测定方法3.了解PTH、CT及1,25-(OH)2D3的合成与分泌及其调节骨形成和吸收标志物的测定方法教学目标与要求第3页,共76页，2024年2月25日，星期天骨组织组成

第4页,共76页，2024年2月25日，星期天

骨组织与体内钙、磷代谢密切相关。由于多种原因引起骨组织中钙、磷等矿物质、成骨细胞和/或破骨细胞功能异常，造成骨基质、骨细胞代谢紊乱，使骨组织处于异常的疾病状态，总称为骨代谢疾病（异常），包括佝偻病、骨软化病、骨质疏松症等。骨代谢异常（疾病）第5页,共76页，2024年2月25日，星期天目录

钙磷镁代谢异常与代谢性骨病1激素调节与代谢性骨病2血清钙磷镁的测定3骨代谢异常的生物化学测定4小结与展望5返回总目录第6页,共76页，2024年2月25日，星期天第一节钙磷镁代谢异常与代谢性骨病

第7页,共76页，2024年2月25日，星期天1.

血钙

钙被称为

“生命金属”，占人体体重的1.5%～2.0%，其中99%存在于骨骼和牙齿中。血浆中的钙约占机体总钙的0.1%，称为血钙。一、钙代谢异常（一）血钙与骨代谢第8页,共76页，2024年2月25日，星期天血钙离子钙（游离钙）（约50％）结合钙（约50％）与清蛋白结合（大部分）与柠檬酸等结合（小部分）可扩散钙不可扩散钙血钙存在形式第9页,共76页，2024年2月25日，星期天人体钙分布第10页,共76页，2024年2月25日，星期天2.

成骨作用（osteogenesis）

骨的生长、修复或重建过程

钙化（calcification）

成骨过程中，成骨细胞合成和分泌胶原和蛋白多糖等细胞间质成分，形成“类骨质”，继后将钙、磷吸收到纤维的孔隙中进行沉淀结晶的过程

第11页,共76页，2024年2月25日，星期天影响成骨作用（钙化）的主要因素①∝血液及骨组织微环境中的［Ca］×［P］浓度乘积②正常血中存在的焦磷酸盐等抑制骨钙化

③基质中的骨连接素促进羟磷石结晶的形成并规律排列④胶原纤维的成熟和类骨质的正常是骨盐沉积的基础⑤骨形态发生蛋白（

BMPs）与骨的生成相关

第12页,共76页，2024年2月25日，星期天3.

溶骨作用（osteolysis）

骨的溶解和消失，包括基质的水解和骨盐的溶解，主要由破骨细胞引起。又称：骨吸收（boneresorption）脱钙（decalcification）第13页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）常见钙代谢异常1．高钙血症（hypercalcemia）概念：血钙浓度超过2.75mmol/L常见表现：恶心、呕吐、便秘、嗜睡、神志不清等病程长时可发生组织内钙沉积第14页,共76页，2024年2月25日，星期天常见病因：①原发性甲状旁腺功能亢进②甲状旁腺素异位分泌③恶性肿瘤骨转移④维生素D中毒⑤其它疾病超过90％第15页,共76页，2024年2月25日，星期天2．低钙血症（hypocalcemia）概念：血钙浓度低于2.25mmol/L常见表现：手足抽搐、肌痉挛、喉鸣、惊厥等骨质钙化障碍包括佝偻病、骨质软化等

第16页,共76页，2024年2月25日，星期天常见病因：①甲状旁腺功能低下②维生素缺D缺乏③慢性肾功能衰竭④新生儿低钙血症⑤长期低钙饮食或吸收不良等情况第17页,共76页，2024年2月25日，星期天二、磷代谢异常（一）常见磷代谢异常

1．高磷血症（hyperphosphatemia）概念：血磷浓度成人大于1.61mmol/L儿童大于1.90mmol/L常见表现：低钙血症、骨质钙化障碍第18页,共76页，2024年2月25日，星期天高磷血症常见病因：①甲状旁腺功能减退②维生素D增多症③慢性肾功能不全或衰竭④多发性骨髓瘤及某些骨病⑤新生儿生理状况下血钙较成人低，而血磷明显高于成人第19页,共76页，2024年2月25日，星期天2．低磷血症（hypophosphatemia）概念：血磷浓度小于0.8mmol/L常见表现：鸭态步、骨痛、佝偻病、病理性骨折、精神错乱、抽搐和昏迷等第20页,共76页，2024年2月25日，星期天低磷血症常见病因：①甲状旁腺功能亢进②佝偻病或骨软化症③糖利用增加④乳糜泻⑤肝硬化和肾脏疾病⑥使用雌激素、避孕药和苯巴比妥等药物第21页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）低磷血症与代谢性骨病

1.低磷性佝偻病和骨软化症血磷显著降低，并有明显的肌无力病人下肢无力，步态蹒跚或呈鸭态步2.X连锁家族性低磷血症又称遗传性低血磷性维生素D抵抗性佝偻病病因：肾小管对磷的重吸收障碍；肠道对磷的吸收减少后果：血磷降低而引起佝偻病的骨改变第22页,共76页，2024年2月25日，星期天三、镁代谢异常（一）常见镁代谢异常

1．低镁血症（hypomagnesemia）概念：血清镁低于0.75mmol/L常见表现：神经-肌肉障碍和精神与行动的异常第23页,共76页，2024年2月25日，星期天①消化道吸收障碍②尿路丢失增多③内分泌疾病④其它疾病低镁血症常见病因第24页,共76页，2024年2月25日，星期天2．高镁血症（hypermagnesemia）概念：血清镁高于1.25mmol/L常见病因：①肾脏疾病②内分泌疾病③其它疾病第25页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）镁代谢异常与代谢性骨病

大鼠实验表明，低镁幼鼠的钙化骨减少、发生多种骨骼畸形

高镁可影响成骨作用，发生骨营养不良返回章目录第26页,共76页，2024年2月25日，星期天第二节激素调节与代谢性骨病

第27页,共76页，2024年2月25日，星期天一、甲状旁腺素（parathormone，PTH）

（一）甲状旁腺素合成及分泌甲状旁腺主细胞前甲状旁腺素原115aa甲状旁腺素原90aaPTH84aa第28页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）PTH的生理作用：升高血钙、降低血磷1.对骨的作用

动员骨钙入血，使血钙升高

增加骨吸收和骨生成，骨吸收大于骨生成2.对肾的作用钙重吸收磷重吸收保钙排磷第29页,共76页，2024年2月25日，星期天3.对小肠的作用PTH激活肾脏1α-羟化酶活性D3增加肠道吸收钙增加第30页,共76页，2024年2月25日，星期天（三）甲状旁腺功能异常与代谢性骨病轻型的原发性甲状旁腺功能亢进患者中重型原发性甲状旁腺功能亢进患者典型骨病变：纤维性囊性骨炎（棕色瘤）第31页,共76页，2024年2月25日，星期天二、降钙素（calcitonin，CT）

（一）降钙素的合成与分泌甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌单链多肽，由32个氨基酸残基组成血钙是影响CT分泌的主要因素第32页,共76页，2024年2月25日，星期天抑制破骨、促进成骨抑制肾小管对钙、磷的重吸收抑制肾维生素D-1α-羟化酶活性因雌激素减少而减少（二）降钙素的生理作用降低血钙、降低血磷其主要作用机制为：第33页,共76页，2024年2月25日，星期天三、活性维生素D

（一）活性维生素D的生成第34页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）活性维生素D的生理作用：升高血钙、升高血磷基本途径活性维生素D靶细胞上维生素D受体激素－受体复合物二聚体维生素D反应元件相关基因的转录和翻译钙磷代谢调控视黄醛X受体第35页,共76页，2024年2月25日，星期天1.对小肠的作用：促进小肠对钙磷的吸收和转运小肠粘膜上皮细胞维生素D受体活性维生素D相关基因的转录和翻译钙结合蛋白表达上调Ca2+-Mg2+ATP酶增加小肠钙转运增加第36页,共76页，2024年2月25日，星期天2.对骨的作用：溶骨和成骨的双重作用

活性维生素D增加破骨细胞数量和活性协同PTH增加破骨细胞数量增加血钙增加胶原促进溶骨（低血钙时）促进成骨（高血钙时）3.对肾脏的作用：促进肾小管对钙、磷的重吸收

第37页,共76页，2024年2月25日，星期天（三）维生素D缺乏与代谢性骨病1．佝偻病和骨软化症

活性维生素D缺乏儿童成人骨质软化症佝偻病第38页,共76页，2024年2月25日，星期天2．肝性佝偻病

肝功能障碍25-羟化酶下降25-羟化酶

活性维生素D缺乏胆道阻塞钙皂形成维生素D吸收障碍维生素D缺乏佝偻病症状第39页,共76页，2024年2月25日，星期天3．肾性佝偻病、肾性骨营养不良（renal

osteodystrophy）

肾功能障碍1α-羟化酶下降活性维生素D缺乏尿磷减少尿钙增加血磷增加血钙减少佝偻病症状第40页,共76页，2024年2月25日，星期天4.维生素D依赖性佝偻病（vitaminDdepedentrickets，VDDR）又称假性维生素D缺乏症。其特点为：肾小管上皮细胞1-α-羟化酶先天性缺陷常染色体隐形遗传维生素D缺乏症状典型，发病早大剂量活性维生素D治疗可使疾病缓解第41页,共76页，2024年2月25日，星期天5.维生素D抵抗（vitaminDresistance）机体对正常剂量甚至大剂量的维生素D或1,25-(OH)2D3的低反应或无反应现象

其特点为：维生素D受体基因突变：常染色体隐性遗传常见的有三个主要位点：Q259E、G319V和R73X临床上具有典型的佝偻病症状和体征约50%的患者对任何形式的维生素D治疗无效第42页,共76页，2024年2月25日，星期天钙磷代谢的激素调节第43页,共76页，2024年2月25日，星期天包括雌激素和雄激素，对处于生长阶段的个体骨骼发育和成熟十分重要。雌激素对1,25-(OH)2D3的合成、降钙素和PTH分泌均有重要的调节作用。雄性激素能促进蛋白质和骨基质的合成，促进肌肉和骨骼生长。国内外报道中老年人骨矿物质丢失速度与血清性激素含量呈负相关。四、性激素第44页,共76页，2024年2月25日，星期天

定义：骨质疏松症是一种全身性的骨量减少，以骨组织显微结构退化为特征，并引起骨脆性增加、骨强度降低的疾病。此时骨矿物质和骨基质等比例减少，基本特点在于单位体积内骨组织量减少。分类：原发性继发性（其中退行性骨质疏松症发病率最高）骨质疏松症第45页,共76页，2024年2月25日，星期天退行性骨质疏松症的分型Ⅰ型骨质疏松症（绝经后骨质疏松症）Ⅱ型骨质疏松症（老年性骨质疏松症）第46页,共76页，2024年2月25日，星期天（一）Ⅰ型骨质疏松症基本原因是雌激素分泌不足破骨细胞过于活跃，骨转换增加骨矿含量减少，导致骨质疏松表现为单位体积内的骨量减少血液生化指标基本正常

但骨形成和骨吸收的指标有增高第47页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）Ⅱ型骨质疏松症中老年人骨的吸收大于骨形成，导致骨质疏松细胞学基础：破骨细胞的吸收增加成骨细胞功能衰减主要由于老年人身体各机能退化而致骨形成与骨吸收的生化指标均有降低倾向返回章目录第48页,共76页，2024年2月25日，星期天第三节血清钙磷镁的测定

第49页,共76页，2024年2月25日，星期天一、血清钙的测定（一）血清钙测定方法概述——总钙测定标本：血清或低浓度肝素抗凝血浆测定方法：滴定法、比色法、火焰光度法、原子吸收分光光度法、同位素稀释质谱法等决定性方法：同位素稀释-质谱法（IFCC）参考方法：原子吸收分光光度法（IFCC）常规方法：邻甲酚酞络合酮（O-CPC）法（卫生部）第50页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）血清钙测定方法概述——离子钙测定标本：血清、低浓度肝素抗凝血浆或全血测定方法：生物学法、透析法、超滤法、金属指示剂法、ISE法等参考方法：ISE法第51页,共76页，2024年2月25日，星期天（三）血清钙测定——总钙测定——O-CPC法1.测定原理（总）钙O-CPC紫红色螯合物（575nm）pH108-羟基喹啉2.方法评价操作简便、快速、稳定，同时适于手工和自动化分析反应体系的pH值对结果影响较大第52页,共76页，2024年2月25日，星期天（四）血清钙测定——离子钙测定——ISE法1.测定原理

Nernst方程式：在一定条件下，ISE的电位与溶液中的被测离子浓度的对数成正比2.方法评价操作简便、快速、重复性好准确度和敏感性高，影响因素少第53页,共76页，2024年2月25日，星期天二、血清磷的测定（一）血清磷测定方法概述标本：血清、肝素化血浆常用方法：磷钼酸还原法、磷钼酸紫外分光光度法、酶法、原子吸收分光光度法、同位素稀释质谱法等决定性方法：同位素稀释质谱法常规方法：磷钼酸紫外分光光度法、磷钼酸还原法第54页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）血清磷测定——磷钼酸还原法

1.测定原理无机磷钼酸铵磷钼酸复合物钼蓝（650nm）硫酸亚铁或米吐尔2.方法评价方法简便、快速，稳定体系中加入TritonX-100等表面活性剂，则不需要除蛋白即可直接测定第55页,共76页，2024年2月25日，星期天（三）血清磷测定——酶法

1.测定原理次黄嘌呤核苷嘌呤核苷磷酸化酶次黄嘌呤黄嘌呤氧化酶H2O2尿酸无机磷Trinder反应2.方法评价血清磷测定的发展方向显色稳定，线性范围宽，干扰因素小，可用于自动化分析所用的酶试剂比较贵第56页,共76页，2024年2月25日，星期天三、血清镁的测定（一）血清镁测定方法概述标本：血清（非钙离子络合抗凝剂）测定方法：比色法、原子吸收分光光度法酶法、同位素稀释质谱法等决定性方法：同位素稀释质谱法参考方法：原子吸收分光光度法常规方法：甲基麝香草酚蓝（MTB）比色法

Calmagite染料结合法第57页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）血清镁测定——比色法1.测定原理镁离子MTBEGTA掩蔽钙离子蓝紫色复合物（600nm）2.方法评价方法简单、实用，可用于自动化分析采血后应尽快分离血清，而且避免溶血EGTA(乙二醇二乙醚二胺四乙酸

EGTA：乙二醇二乙醚二胺四乙酸第58页,共76页，2024年2月25日，星期天（三）血清镁测定——酶法1.测定原理异柠檬酸α-酮戊二酸NADP+NADPH（340nm处吸光度下降）

镁离子，ICD2.方法评价成本低廉、影响因素小，线性范围宽试剂稳定性欠佳，4℃下只能保存2周左右返回章目录第59页,共76页，2024年2月25日，星期天第四节骨代谢异常的生物化学测定第60页,共76页，2024年2月25日，星期天一、骨代谢调节激素的测定（一）甲状旁腺素的测定1.测定方法概述存在形式：PTH-N、PTH-C和PTH-M测定形式：PTH-C、PTH-M和完整PTH主要方法：

RIA、IRMA、ELISA、ICMA等国外采用IRMA法和ICMA法测定完整的PTH分子国内应用最普遍的是RIA法第61页,共76页，2024年2月25日，星期天

IRMA：免疫放射法

ICMA：免疫化学发光法

2.RIA法测定PTH测定对象：PTH-M和PTH-C方法类型：竞争性RIA法

125I标记PTH-M和PTH-C

125I标记的PTH-M和PTH-C与病人样本中的PTH-M和PTH-C竞争抗体结合位点。第62页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）维生素D的测定1.测定方法概述

25-(OH)D3是反映机体维生素D营养状态的理想指标

1,25-(OH)2D3更适合用受体结合法进行分析

25-(OH)D3的测定方法：RIA-CPB和HPLC等

1,25-(OH)2D3的测定方法：RIA、RRA、生物学方法等以RRA和RIA最为普遍RIA-CPB：放免－竞争性蛋白结合法RRA：放射受体法第63页,共76页，2024年2月25日，星期天2.25-(OH)D3的测定目前主要采用RIA法佝偻病大鼠血清中维生素D结合蛋白为特异性的结合物基本流程：①有机溶剂提取血清

②与放射性标记物竞争与维生素D结合蛋白结合

③反应平衡后分离游离型和结合型标记物

④液闪计数、计算浓度评价：①方法简便，结合蛋白较稳定

②测定前都需要对25-(OH)D3提取纯化第64页,共76页，2024年2月25日，星期天3.1,25-(OH)2D3的测定

（1）RRA采用维生素D缺乏或正常的鸡肠道维生素D受体采用Sep-Pak色谱柱代替高效液相色谱的纯化步骤（2）RIA采用佝偻病大鼠血清中维生素D结合蛋白作为特异性的结合物，比受体更稳定，更方便第65页,共76页，2024年2月25日，星期天（三）降钙素的测定1.生物分析法：降血钙效应分析2.放射免疫分析法：样品CT、放射性标记CT竞争性地与CT特异性抗体结合3.夹心放射免疫分析：快速、灵敏、特异第66页,共76页，2024年2月25日，星期天二、骨形成标志物的测定（一）骨钙素（osteocalcin,OC）的测定又称骨γ-羧基谷氨酸蛋白（BGP）由成骨细胞合成和分泌的一种活性多肽主要生理功能是维持骨的正常矿化速率血骨钙素是反映骨代谢状态的一个特异和灵敏的生化指标测定BGP的方法应用最多的是放射免疫法和酶联免疫法第67页,共76页，2024年2月25日，星期天（二）骨性碱性磷酸酶（B-ALP）测定

ALP是在碱性条件下催化磷酸酯水解的酶类

B-ALP来自成骨细胞，是骨形成的特异性标志物血清B-ALP测定方法：总体分为电泳法和非电泳法应用较多的方法是放射免疫法

HPLC是目前B-ALP测定分辨率最高的方法第68页,共76页，2024年2月25日，星期天B-ALP增高常见于：①甲状腺、甲状旁腺功能亢进②恶性肿瘤骨转移③佝偻病、骨软化病④骨折和绝经后骨质疏松症等B-ALP测定意义：

①骨病早期诊断骨病

②疗效的评价和预后的判断

③骨转移癌的病程和治疗效果的监测第69页,共76页，2024年2月25日，星期天

Ⅰ型胶原前肽是胶原的延伸段多检测Ⅰ型前胶原羧基前肽(PICP)来评价骨形成

PICP的检测大多采用RIA和电化学发光免疫分析（ECL）血清中Ⅰ型胶原前肽水平在一定范围内是反映成骨细胞活动和骨形成以及反映Ⅰ型胶原合成速率的特异指标（三）Ⅰ型胶原前肽测定第70页,共76页，2024年2月25日，星期天三、骨吸收标志物的测定

HOP是体内胶原代谢的终产物之一尿HOP排出量可以反映骨吸收和骨转换程度尿HOP增高见于：儿童生长期、甲状旁腺功能亢进骨转移癌、慢性肾功能不全畸形性骨炎、佝偻病和软骨病高转换的骨质疏松患者尿HOP指标特异性较差，也缺乏灵敏性尿HOP测定方法：分