生化检验骨代谢课件

第十二章第十二章骨代谢异常的生物化学检验骨代谢异常的生物化学检验1一、骨代谢及其异常一、骨代谢及其异常二、骨转换相关标志物二、骨转换相关标志物三、骨代谢异常的生物化学检测指标三、骨代谢异常的生物化学检测指标四、骨代谢异常生物化学检测指标的临床应用四、骨代谢异常生物化学检测指标的临床应用教学内容教学内容21.骨组织组成：骨矿物质（无机物）、有机基质和骨组织。基基 础础 概概 要要3第一节第一节 骨代谢及其异常骨代谢及其异常一、钙（calcium,Ca）代谢及其异常钙磷镁是骨组织的主要无机元素。钙磷镁是骨组织的主要无机元素。血钙血钙l 血液中的钙几乎全部存在于血浆中，故血钙通常指血浆钙。l血钙正常值为2.252.75mmol/l，l离子钙为0.961.26mmol/l。4游离游离CaCa2 245%复合钙复合钙15（难解离化（难解离化合物：乳酸钙、柠檬酸合物：乳酸钙、柠檬酸钙等）钙等）人体中钙的人体中钙的存在状态存在状态骨盐骨盐体液钙体液钙羟磷灰石结晶羟磷灰石结晶无定形磷酸钙沉淀无定形磷酸钙沉淀非扩散钙：与蛋白质结合非扩散钙：与蛋白质结合40%可扩散钙可扩散钙人体内钙的存在形式人体内钙的存在形式l血浆中发挥生理作用的是离子钙，血浆中发挥生理作用的是离子钙，l离子钙与非扩散钙可相互转换，但受离子钙与非扩散钙可相互转换，但受PH影响。影响。5非扩散钙非扩散钙血浆蛋白结合钙 血浆蛋白+Ca2+当H+升高时，蛋白结合体向离子钙转移当H+降低时，血浆离子钙降低，而血浆总钙量可无变化，此时可出现低钙抽搐现象。pH每改变0.1单位,血清游离钙浓度改变0.05mmol/lH+HCO3-血清血清pH对血钙浓度的影响对血钙浓度的影响6 血清总钙或游离钙的异常 （二）钙代谢异常（二）钙代谢异常1.高钙血症（Hypercalcemia）：血钙浓度高于2.75mmol/l常见病因:钙溢出进入细胞外液肾对钙的重吸收增加肠道对钙吸收增强骨髓的重吸收增加原发性甲状旁腺功能亢进和PTH过度分泌72.低钙血症（hypocalcemia）：血钙浓度低于2.25mmol/l。常见病因：低清蛋白血症：血清总钙降低慢性肾功能衰竭甲状旁腺功能减退,PTH分泌不足维生素D缺乏电解质代谢紊乱8二、磷二、磷(phospsorus)代谢及其异常代谢及其异常磷代谢血液中的磷通常指血浆中的无机磷，8085以HPO42-形式存在，正常成人血浆无机磷含量为0.811.45mmol/l。磷在空肠吸收率达70%，主要由肾排泄。儿童时期血磷高是由于儿童处于成骨旺盛期，碱性磷酸酶活性较高所致。9l1.高磷血症：指血清无机磷浓度高于1.45mmol/l。常见病因:主要是肾脏排出减少，溶骨作用亢进，磷摄入过多，磷向细胞外移出及细胞破坏等原因。肾排泌磷酸盐能力下降 磷酸盐摄入过多 细胞内磷酸盐外移 磷代谢异常磷代谢异常10l2.低磷血症：血清无机磷浓度低于0.81mmol/l。常见病因:磷向细胞内转移 肾磷酸盐阈值降低 肠道磷酸盐的吸收减少 细胞外磷酸盐丢失11l镁存在于除脂肪以外的所有动物组织及植物性食品中，日摄入量为250mg。l骨骼中的镁占总镁的50%，主要以磷酸镁及碳酸镁的形式存在。l镁不易随机体的需要从骨中动员出来，但镁能从羟磷灰石中置换出钙。骨镁升高，使骨的矿化减慢。l血清中镁的浓度约为0.811.45mmol/l。l镁主要在回肠吸收，主要经肾排泄。l红细胞中的镁含量约为血清镁的3倍，测定血清酶时应防止溶血。三、镁三、镁(magnesium)代谢及其异常代谢及其异常(一）镁代谢一）镁代谢12l1.高镁血症 血镁1.45mmol/l，不常见。镁摄入过多 排镁过少 内分泌紊乱：甲状腺功能减退和醛固酮减少 l2.低镁血症 血镁 成骨，有利于骨骼的更新。成骨，有利于骨骼的更新。靶器官主要是小肠、骨和肾。靶器官主要是小肠、骨和肾。212.1,25-(OH)2-D3的调节异常l（1）维生素D 摄入不足佝偻病（rickets)和骨软化症(osteomalacia)活性维生素D摄入不足，使血钙和磷下降，PTH增加，骨质脱钙，类骨组织大量堆积。l（2）肝性佝偻病和肾性佝偻病 严重肝损害时，肝细胞25-羟化酶合成障碍；慢性肾功不全时，肾小管合成1-羟化酶不足，均致维生素D 减少性佝偻病。l（3）维生素D 依赖性佝偻病（假性维生素D缺乏症）是先天性维生素D 代谢缺陷性疾病。型：肾1-羟化酶缺乏；型：1,25-(OH)2-D3受体缺陷。表现为1，25-二羟维生素D3降低，血清磷降低，血清钙含量低或正常，血清骨碱性磷酸酶增高。发生佝偻病和骨软化病，同时肌肉松弛、非特异性神经精神症状、生长迟缓、免疫力低下等表现。22l合成 由甲状腺滤泡旁细胞合成、分泌的一种单链多肽激素。l合成调节 血钙升高,CT分泌增加;血钙降低,CT分泌减少。三、降钙素（三、降钙素（calcitonin,CT)calcitonin,CT)231 降钙素的调节作用：降低血钙和血磷 n对骨的作用对骨的作用 增强成骨作用，促进骨盐沉积，抑制破骨作用。增强成骨作用，促进骨盐沉积，抑制破骨作用。n对肾的作用对肾的作用 抑制肾小管对钙、磷重吸收。抑制肾小管对钙、磷重吸收。n对小肠的作用对小肠的作用 通过抑制通过抑制1,25-(OH)1,25-(OH)2 2-D-D3 3的生成，间接抑制钙的生成，间接抑制钙的吸收。的吸收。n与雌激素的关系与雌激素的关系 雌激素能使降钙素雌激素能使降钙素(CT)(CT)的分泌增加。的分泌增加。CTCT减少可能是绝经后骨质疏松发病的一个因素。减少可能是绝经后骨质疏松发病的一个因素。重要原因。靶器官主要是骨和肾，对小肠间接影响。靶器官主要是骨和肾，对小肠间接影响。24l近年发现一些恶性肿瘤可使血中降钙素增加，是甲状腺髓样癌（MTC)较敏感且特异的肿瘤标志物。l目前主要用于恶性肿瘤的疗效观察和预后判断。2 2 降钙素的调节异常降钙素的调节异常25 第二节第二节 骨转换相关标志物骨转换相关标志物26成骨作用（osteogenesis)有机质形成有机质形成：成骨细胞分泌蛋白多糖和胶原，：成骨细胞分泌蛋白多糖和胶原，胶原纤维聚合作为骨盐沉积的骨架。胶原纤维聚合作为骨盐沉积的骨架。成骨细胞被埋在有机质中成为骨细胞。成骨细胞被埋在有机质中成为骨细胞。骨盐沉积：骨盐沉积：骨盐沉积于胶原纤维表面，骨盐沉积于胶原纤维表面，形成羟磷灰石结晶。形成羟磷灰石结晶。n溶骨作用：骨盐溶解溶骨作用：骨盐溶解（osteolysis)27 一、骨形成标志物一、骨形成标志物l是人骨中主要的、最多的非胶原蛋白。由成骨细胞合成。是人骨中主要的、最多的非胶原蛋白。由成骨细胞合成。l主要功能是抑制异常的羟基磷灰石结晶的形成，维持骨主要功能是抑制异常的羟基磷灰石结晶的形成，维持骨的正常矿化速率。的正常矿化速率。l循环中的骨钙素半衰期仅为循环中的骨钙素半衰期仅为5 5分钟分钟l可反映成骨细胞活性和骨形成情况。可反映成骨细胞活性和骨形成情况。1.1.骨钙素测定（骨钙素测定（OCOC或或BGPBGP）282.骨性碱性磷酸酶（B-ALP）lB-ALP由成骨细胞分泌，半衰期为1-2天。l当成骨细胞活跃，可见血清BALP活性增高。故BALP活性可作为骨更新的指标。lBALP在反映成骨细胞活性和骨形成上有较高特异性，并优于骨钙素。因为B-ALP在血清中比骨钙素更稳定，不受昼夜变化的影响，标本不需特殊处理。一、骨形成标志物一、骨形成标志物29 3.I 3.I型前胶原肽型前胶原肽 I I 型前胶原羧基端前肽（型前胶原羧基端前肽（PICPPICP）I I 型前胶原氨基端前肽（型前胶原氨基端前肽（PINPPINP）l骨胶原占骨有机（基）质的骨胶原占骨有机（基）质的90%-95%，且绝大多数为，且绝大多数为I型胶原。型胶原。l型胶原是由成骨细胞的前体细胞合成，含型胶原是由成骨细胞的前体细胞合成，含N端和端和C端两个延端两个延伸段，在形成纤维和释放入血时从伸段，在形成纤维和释放入血时从型胶原上断裂下来，成为型胶原上断裂下来，成为I 型前胶原羧基端前肽型前胶原羧基端前肽 PICP和和I 型前胶原氨基端前肽型前胶原氨基端前肽 PINP，并，并以等摩尔浓度释入血中。以等摩尔浓度释入血中。30lPICP、PINP均可作为评价骨形成的指标。现多检测PICP。l型胶原也是其他组织的主要基质，故敏感性和特异性不如骨钙素和B-ALP。311.1.吡啶酚吡啶酚（pyridinoline，Pyr）和脱氧吡啶酚和脱氧吡啶酚（deoxypydinoline,D-Pyr）l骨的有机基质中胶原交联90%为型胶原。Pyr和D-Pyr是型胶原分子之间构成胶原纤维的交联物。l骨吸收期间型胶原被水解，生成的Pyr和D-Pyr释放入血，不经肝脏进一步降解而直接排泄到尿中，故可作为反映骨吸收的指标。二、骨吸收标志物二、骨吸收标志物32lPyr 存在于软骨，而D-Pyr主要来源于骨，所以D-Pyr有更高的特异性和灵敏度。l尿中Pyr和D-Pyr不受饮食和体力活动的影响，是反映骨胶原降解和骨吸收的最灵敏和特异的指标之一。二、骨吸收标志物二、骨吸收标志物332.I型胶原C端肽(carboxy-terminal telopeptide of typecollagen,CTX)和N端肽（N-terminal telopeptide of typecollagen,NTX）测定 lCTX和和NTX 均是均是型胶原分解的产物。型胶原分解的产物。l型胶原降解时，型胶原降解时，CTX与与型胶原的降解按型胶原的降解按1：1释入血中释入血中l血清血清CTX水平是破骨细胞性胶原降解的灵敏指标。水平是破骨细胞性胶原降解的灵敏指标。34骨吸收时，破骨细胞产生和分泌TRAP，释放入血。血浆中TRAP水平，能反映破骨细胞活性和骨吸收情况。3.3.抗酒石酸酸性磷酸酶抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid(tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)phosphatase,TRAP)35l尿HOP是体内胶原代谢的最终产物之一。l大约10%的羟脯氨酸在胶原分解时被释放从尿排出。l尿HOP浓度还受人体骨以外的其他组织和饮食中所含有的胶原的干扰。l所以尿HOP对骨更新或骨吸收不特异，不灵敏。4.4.尿羟脯氨酸检测尿羟脯氨酸检测（hydroxyproline,HOP)36血清钙、磷、镁检测血清钙、磷、镁检测骨代谢相关激素检测骨代谢相关激素检测 骨转换相关标志物检测骨转换相关标志物检测 第四节第四节 骨代谢异常的生物化学检测指标骨代谢异常的生物化学检测指标37（一）血清钙的测定（一）血清钙的测定 1.1.血清总钙（血清总钙（TCaTCa2+2+）的测定）的测定原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 IFCCIFCC推荐的参考方法推荐的参考方法同位素稀释质谱法同位素稀释质谱法 IFCCIFCC推荐的决定性方法推荐的决定性方法一、血清钙、磷、镁检测一、血清钙、磷、镁检测2.2.血清游离（离子）钙测定血清游离（离子）钙测定 离子选择性电极法离子选择性电极法(ISE)(ISE)目前应用最多，此方法简便、快速、重复性好，正确和敏感目前应用最多，此方法简便、快速、重复性好，正确和敏感性高，已成为钙离子测定的参考方法。性高，已成为钙离子测定的参考方法。38（二）血清磷测定（二）血清磷测定还原钼蓝法还原钼蓝法 我国推荐的常规方法我国推荐的常规方法黄嘌呤氧化酶法黄嘌呤氧化酶法 WHOWHO推荐的常规方法推荐的常规方法同位素稀释质谱法同位素稀释质谱法 决定性方法决定性方法（三）血清镁测定（三）血清镁测定比色法比色法 我国推荐我国推荐MTBMTB法钙镁试剂法作为常规方法法钙镁试剂法作为常规方法原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法(AAS)(AAS)参考方法参考方法同位素稀释质谱法同位素稀释质谱法(ID-MS)(ID-MS)等等 决定性方法决定性方法39n 血清镁测定血清镁测定钙镁试剂是一种金属色原指示剂，在碱性溶液中与镁结钙镁试剂是一种金属色原指示剂，在碱性溶液中与镁结合形成紫色复合物检测。合形成紫色复合物检测。加入钙螯合剂加入钙螯合剂EGTA可减少钙的干扰，减少蛋白质及血脂可减少钙的干扰，减少蛋白质及血脂的干扰。的干扰。甲基麝香草酚蓝法：甲基麝香草酚蓝法：MTB与镁形成蓝色复合物，加入与镁形成蓝色复合物，加入EGTA可减少钙的干扰。可减少钙的干扰。40（一）甲状旁腺激素测定（一）甲状旁腺激素测定放射免疫法放射免疫法化学发光免疫分析法化学发光免疫分析法 ELISAELISA法是新近发展起来的方法，具有快速、灵敏、无同位素法是新近发展起来的方法，具有快速、灵敏、无同位素污染的优点污染的优点.二、骨代谢相关激素检测二、骨代谢相关激素检测（二）（二）1,25-(OH)1,25-(OH)2 2-D-D3 3的测定的测定ELISAELISA法法n 由于由于1,25-(OH)1,25-(OH)2 2-D-D3 3是血清中维生素是血清中维生素D D的主要活性形式的主要活性形式（三）血清降钙素测定（三）血清降钙素测定 RIA41 三、骨转换相关标志物检测三、骨转换相关标志物检测1.1.骨钙素测定骨钙素测定 放射免疫法（放射免疫法（RIARIA法）法）化学发光免疫分析法化学发光免疫分析法(CLIA)(CLIA)（一）（一）骨形成标志物的检测骨形成标志物的检测2.2.骨性碱性磷酸酶测定骨性碱性磷酸酶测定 n （1 1）免疫活性测定法）免疫活性测定法n （2 2）酶联免疫法）酶联免疫法423.I型前胶原肽 I 型前胶原羧基端前肽（PICP）I 型前胶原氨基端前肽（PINP）检测方法：放射免疫法（RIA法）化学发光法 431.1.吡啶酚（吡啶酚（PYDPYD）和脱氧吡啶酚（）和脱氧吡啶酚（DPDDPD）测定方法：测定方法：ELISAELISA法法（二）骨吸收标志物检测（二）骨吸收标志物检测2.I型胶原C端肽和N端肽测定 测定方法：ELISA法3.耐酒石酸酸性磷酸酶 检测方法:酶动力学法 酶联免疫法 4.尿羟脯氨酸检测（HOP）测定方法：氯胺T化学法44骨质疏松症骨软化症 第五节第五节 骨代谢异常检测的临床应用骨代谢异常检测的临床应用骨代谢异常：骨钙和磷等矿物质、成骨细胞和（或）破骨细胞功能异常，引起的骨形成、骨吸收间转换异常，骨矿化不足或沉积过多的疾病。45常见原因：1.生长期骨形成缺陷。2.成骨细胞骨形成受损。3.增加骨吸收的其他病理生理过程。一、骨质疏松症一、骨质疏松症（osteoporosis）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，骨脆性增加、骨强度降低的疾病。基本特点是单位体积内骨量减少和骨折危险度升高。46原发性骨质疏松症（primary osteoporosis）占90%绝经后骨质疏松症（I型）老年性骨质疏松症（II型）继发性骨质疏松症 （secondary osteoporosis）占10%分型分型骨吸收增加，骨量快速丢失骨吸收增加，骨量快速丢失骨形成减弱，骨丢失缓慢骨形成减弱，骨丢失缓慢471.I型骨质疏松症 （1）发病机制：雌激素分泌不足，使破骨细胞过于活跃，影响骨胶原的成熟、转换和骨矿化。同时雌激素抑制PTH 的分泌，使肾脏1羟化酶的活化发生障碍，造成1，25-(OH)2D3 合成减少，肠吸收钙减少，骨矿含量减少，导致骨质疏松。（一）原发性骨质疏松症（一）原发性骨质疏松症（primary osteoporosis）48（2）临床表现：主要为腰背疼痛，身高缩短、驼背，易发生骨折，以脊椎压缩性骨折和桡骨远端骨折为主。I型骨质疏松症型骨质疏松症49（3）实验室检查：血清钙、磷、ALP一般均在正常范围。血清骨钙素（BGP）、总碱性磷酸酶（TALP）、抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）及25-(OH)D3、尿NTX/Cr 明显增高。血清甲状腺素和1，25-(OH)2D3 降低。性激素中血清E2明显低于绝经前的妇女，FSH 和LH明显高于绝经前的妇女。I型骨质疏松症型骨质疏松症502.型骨质疏松症 (1)发病机制：中老年人骨的吸收大于骨形成，其机制是由于破骨细胞的吸收增加和由于成骨细胞功能的衰减导致骨量减少。型骨质疏松症型骨质疏松症 （2）临床表现：骨质疏松症的最严重的后果是骨折，一生中如发生几次椎体压缩性骨折就会引起驼背和身高变矮。51（3）实验室检查：血清钙、磷、ALP一般在正常范围内。骨形成与骨吸收的生化指标均有降低倾向，血清BGP、尿HOP 和NTX 均在正常范围。血清1,25（OH）2D3和25（OH）D3 明显下降，血清PTH 有升高的趋势。性激素如女性雌二醇和男性睾酮均下降。型骨质疏松症型骨质疏松症52（二）继发性骨质疏松症 （secondary osteoporosis）继发性骨质疏松症指已知病因的骨量损失 1.病因 营养缺乏：如蛋白质、钙或维生素C或D缺乏。多种内分泌系统疾患，如Cushing综合征、甲状旁腺功能亢进或性腺功能低下。肿瘤或占位性骨髓病变。钙缺乏症、吸收不良、应用类固醇及肝素类药物等。继发性骨质疏松症继发性骨质疏松症532.临床表现 疼痛、不适和易骨折，伴原发病的症状。3.实验室检查 （1）原发病的生化指标异常。（2）骨吸收标志物的异常继发性骨质疏松症继发性骨质疏松症54 佝偻病和骨软化症是骨矿化障碍（羟磷灰石结晶沉积）造成的慢性全身性疾病，表现为骨组织内类骨组织（即非矿化骨）增加。二、骨软化症（二、骨软化症（osteomalacia）55（一）病因与发病机制 1.各种原因导致活性维生素D缺乏时，血钙磷下降，PTH分泌增加，从而骨质脱钙，血磷减少，结果使钙磷浓度积（正常在3440）降低，导致类骨组织大量堆积，造成佝偻病或骨软化病。2.磷酸盐缺乏和肾小管疾病，使骨质脱钙。二、骨软化症（二、骨软化症（osteomalacia）56（二）临床表现：1.肌无力、肌张力过低、承重功能减弱使肢体弯曲，呈“O”型或“X”型腿、身材矮小。2.肋软骨连接处肿胀形成串珠、方颅等。3.成年人，骨发育完全，骨痛是最普通的症状，可能发生应力性骨折。二、骨软化症（二、骨软化症（osteomalacia）57（三）实验室检查 1.血钙正常或轻度下降，血磷明显下降。血清钙、磷乘积明显低于正常，2.尿钙减少，尿磷一般无变化。3.血清骨碱性磷酸酶增高。4.活性维生素D降低。5.血PTH多升高。二、骨软化症（二、骨软化症（osteomalacia）58