生化检验 骨代谢紊乱的生化检验 学习资料

第十六章

骨代谢异常的生物化学诊断Chapter16Thebiochemicaldiagnosisofbonemetabolism

disorder李博临床生化检验教研室2017.5.152目录

骨代谢及代谢平衡的调节1骨代谢生物化学标志物3骨代谢疾病的生物化学诊断4小结与展望53第一节骨代谢及代谢平衡的调节骨的基本构造

5骨组织组成骨矿物质又称骨盐，是骨组织中构成骨基质的无机成分，主要有钙、磷、镁等无机盐组成，决定骨的硬度。骨矿化（bonemineralization）：成熟骨重量的60%是矿物质，矿物质晶体分子（主要为羟磷灰石）沉积并整合于骨基质有机物中的过程为骨矿化。骨量（bonemass）：骨骼中矿物质的沉积量骨矿物质67破骨细胞与成骨细胞骨骼不断进行自我更新成骨细胞-制造“新”骨破骨细胞-分解“旧”骨当成骨细胞活性>破骨细胞活性，骨的合成>骨的吸收，骨骼生长当破骨细胞活性>成骨细胞活性，骨的吸收>骨的合成，骨质流失8

骨的代谢过程

9成骨作用（osteogenesis）与钙化（calcification）

骨的生长、修复或重建过程称为成骨作用。

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，称为钙化

10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基质中的骨粘连素促进羟磷灰石的形成并规律排列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

11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。骨吸收（boneresorption）

脱钙（decalcification）全身性调节因素骨矿物质

相关激素骨代谢的调节局部调节因子骨钙素

碱性磷酸酶

骨形态生成蛋白13一、甲状旁腺素（parathormone,PTH）（一）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激素调节

14（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153.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二、甲状旁腺激素相关蛋白（parathyroidhormone-relatedprotein,PTHrP）发挥PTH样生物活性：高钙血症和低磷血症18三、降钙素（calcitonin，CT）（一）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19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：四、活性维生素D

212223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，主要表现为抑制破骨。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。五、性激素24第二节骨代谢生物化学标志物

1.骨形成指标成骨细胞形成新骨所释放的代谢产物进入血液和尿液，主要包括：骨钙素、骨碱性磷酸酶、Ⅰ型前胶原前肽2.骨吸收指标破骨细胞活动所降解的骨基质成分和分泌产物，主要包括：抗酒石酸酸性磷酸酶、尿半乳糖羟赖氨酸、Ⅰ型胶原交联降解产物测定26一、骨形成标志物的测定（一）骨钙素（osteocalcin,OC）的测定骨谷氨酰基蛋白（BGP）由成骨细胞在1,25-(OH)2D3调解下合成和分泌的活性多肽主要生理功能是维持骨的正常矿化、抑制异常羟磷灰石结晶形成血骨钙素是反映近期成骨细胞活性和骨形成功能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27OC增高常见于：骨形成增加的患者OC降低常见于：甲状旁腺功能减退、长期应用肾上腺皮质激素治疗评价：①影响因素：OC的生物节律性、标本类型、被测者年龄及性别及其他生物学因素②ELISA法和CLIA法具有操作简单、快速、用血量少、无放射性污染等优点，但特异性差、定量不够准确、溶血或脂血标本影响测定，目前常用RIA法测定，灵敏度高，特异性强。28（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由成骨细胞合成分泌，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29B-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（三）Ⅰ型前胶原前肽测定Ⅰ型胶原占骨胶原总量的90%，成骨细胞以前胶原肽形式分泌31Ⅰ型前胶原前肽(procollagenpeptideI)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多采用RIA和电化学发光免疫分析（ECL）方法检测血清中Ⅰ型前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PICP与骨形成呈正相关。32二、骨吸收标志物的测定胶原分子中羟赖氨酸翻译后的糖基化产物，存在于骨胶原中，骨吸收时，胶原降解，Gal-Hyl释放入血，全部从尿中排泄。较特异反映骨吸收状况。增高见于：甲旁亢

、骨转移癌、高转换骨质疏松症患者测定方法：分光光度法、离子交换色谱法和反相HPLC法（一）尿半乳糖羟赖氨酸（galactosehydroxylysine，Gal-Hyl）33

吡啶酚(Pyr)，脱氧吡啶酚(D-Pyr)Ⅰ型胶原降解产物Ⅰ型胶原交联N末端肽(NTX)

Ⅰ型胶原交联C末端肽(CTX)Ⅰ型胶原降解产物是反映骨吸收和骨转换的良好指标（二）Ⅰ型胶原交联降解产物测定34脱氧吡啶酚（D-Pyr）和吡啶酚（Pyr）是Ⅰ型胶原分子之间构成胶原纤维的交联物尿中Pyr和D-Pyr浓度是反映骨胶原降解和骨吸收的最灵敏和特异的生化指标之一尿中D-Pyr的含量通常用尿肌酐来校正常用方法：HPLC-荧光检测法、竞争性酶免疫法35Ⅰ型胶原交联C末端肽（CTX）和Ⅰ型胶原交联N末端肽（NTX）均是Ⅰ型胶原分解的产物。常用ELISA法测定血清CTX水平是破骨细胞胶原降解的灵敏指标：①与骨形态计量学骨吸收参数呈显著正相关②与其它骨吸收生化指标如Pyr和D-Pyr呈正相关36主要存在于破骨细胞，血TRAP水平主要反映破骨细胞活性和骨吸收状态增高见于：原发性甲旁亢、慢性肾功能不全、畸形性骨炎、骨转移癌、卵巢切除术后、高转换率的骨质疏松等降低见于：骨吸收降低的疾病，如甲状旁腺功能降低测定方法：免疫法（很多，但缺少特异性识别骨TRAP的检测方法）（三）抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）37骨代谢指标的新进展古桥蛋白（Osteopontin,OPN）基质金属蛋白酶（martrix

metalloproteinases,MMPs）成骨生长肽（osteogenic

growth

peptide,OGP）骨形态发生蛋白（bone

morphogenetic

protein,BMP）骨代谢中遗传因素

38第三节

骨代谢疾病的生物化学测定39

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40骨质疏松症构成骨的物质减少骨量低下骨组织微结构破坏骨强度下降骨脆性增加易致骨折41骨质疏松严重骨质疏松

正常42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）临床表现：骨痛、肌无力、不适和易骨折。疼痛是最常见、最主要的症状。骨折是骨质疏松症的并发症。43（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

44（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

Ⅰ型和Ⅱ型骨质疏松症的特点比较46骨质疏松症的诊断方法X线检查骨密度（BMD）测定钙、镁、磷检测骨标志物（吸收、合成、转换）检测β-Crosslaps（β-胶原降解产物）totalP1NP（总I型胶原氨基端前肽）N-MIDOsteocalcin（

N端骨钙素

）其它指标检测甲状旁腺素、睾酮、雌二醇、性激素结合球蛋白尿吡啶啉、骨碱性磷酸酶、1,25(OH)2D3……佝偻病和骨质软化症临床表现：佝偻病：肌无力和张力过大，骨不能正常称重而变弯，软骨因不能及时钙化而过度生长，可呈现方颅畸形、鸡胸等骨质软化症：骨痛是最普遍的症状，无红肿畸形，可能发生应力性骨折生化诊断：1.成骨细胞活性增高是该病特征之一2.血清ALP活性升高3.血PTH多增高4.活性维生素D降低其他：血钙正常或下降，血磷下降往往更明显。血清Ca×P乘积明显低于正常尿钙减少，尿磷可正常或升高，伴有继发性甲旁亢时下降慢性肾功能衰竭的骨代谢异常临床表现：1.高转换性骨病，也称为继发性甲状旁腺功能亢进骨病，常表现为纤维性骨炎，也可伴有骨质疏松和骨质硬化2.低转换性骨病，表现为骨质软化与骨质减少3.混合性骨病兼有上述两种骨病病理表现4.血液透析性骨病，常见于长期血液透析的患者，表现为骨与关节的β2-微球蛋白淀粉样沉积生化诊断：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、肌酐升高等肾衰竭表现高磷血症低钙血症血镁浓度通常升高521.骨组织包括细胞和细胞间质两部分，前者主要有骨细胞、成骨细胞和破骨细胞三类，后者包括钙、磷、镁、钾、钠和锰等无机成分和胶原、非胶原蛋白、蛋白多糖和脂质组成的有机成分。

2.钙、磷、镁以及骨组织的正常代谢受多种激素的严密调控，包括PTH、CT、