臨床生物化學(xué)和生物化學(xué)檢驗(yàn)13

第十三章骨代謝異常的生物化學(xué)診斷P331-349蚌埠醫(yī)學(xué)院生化與分子生物學(xué)教研室1教學(xué)目標(biāo)[教學(xué)時(shí)數(shù)]4學(xué)時(shí)[掌握]鈣代謝異常、磷代謝異常、鎂代謝異常及與代謝性骨病的關(guān)系；骨礦物質(zhì)的激素調(diào)節(jié)與代謝性骨病的關(guān)系（維生素D缺乏與代謝性骨?。?；性激素與骨質(zhì)疏松癥關(guān)系，I型骨質(zhì)疏松癥、Ⅱ型骨質(zhì)疏松癥及骨代謝的生化指標(biāo)變化；血清總鈣和離子鈣、血清無機(jī)磷、血清鎂的檢驗(yàn)及其方法學(xué)評價(jià)與臨床應(yīng)用；反映骨形成及骨吸收的生化指標(biāo)、檢測方法及其方法學(xué)評價(jià)與臨床應(yīng)用

。[熟悉]血鈣，成骨作用與鈣化，溶骨作用與脫鈣

。2成骨細(xì)胞:合成有機(jī)基質(zhì),并通過新合成的基質(zhì)控制無機(jī)物,促進(jìn)骨形成。破骨細(xì)胞:通過產(chǎn)生酸和蛋白水解酶分解無機(jī)物和水解有機(jī)基質(zhì),促進(jìn)骨吸收。成骨細(xì)胞

3骨具有機(jī)械支撐、保護(hù)臟器功能；骨是鈣磷的儲存庫，參與鈣磷代謝的調(diào)節(jié)；鈣磷是人體重要組成物質(zhì)，具有廣泛的生理功能；血漿中鈣磷的濃度依賴于：腸道吸收、骨質(zhì)沉積和吸收、腎臟的排泌；主要調(diào)控激素有：甲狀旁腺激素、1.25（OH）2D3、降鈣素。4第一節(jié)鈣和磷的代謝及調(diào)節(jié)鈣鹽、磷酸鹽是機(jī)體含量最多的無機(jī)鹽主要儲存在骨和牙齒，以羥磷灰石形式存在鈣磷鎂在體內(nèi)的分布組織

骨和齒998555

軟組織11545細(xì)胞外液<0.2<0.11總量克/摩1000(25)600(19.4)25(1.0)相對分布(%)鈣磷鎂5一、鈣和磷的生理功能(一)鈣的生理功能1、細(xì)胞內(nèi)鈣：其濃度僅為細(xì)胞外的1/1000。主要存在于線粒體、肌漿和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。生理功能：（1）觸發(fā)肌肉興奮-收縮耦聯(lián)。（2）作用于質(zhì)膜，影響膜通透性及膜的轉(zhuǎn)運(yùn)。（3）Ca2+作為細(xì)胞內(nèi)第二信使（4）Ca2+是許多酶的輔因子。6（5）Ca2+能抑制維生素D3-1-羥化酶的活性，參與自身及磷代謝調(diào)節(jié)。（6）細(xì)胞內(nèi)的鈣結(jié)合蛋白-鈣調(diào)蛋白是重要的酶調(diào)節(jié)物質(zhì)，鈣與鈣調(diào)蛋白結(jié)合后，使鈣調(diào)蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變，從而活化或抑制酶。72、細(xì)胞外鈣：存在于血漿等細(xì)胞外的鈣。生理功能：（1）穩(wěn)定神經(jīng)細(xì)胞膜影響其應(yīng)激性。Ca2+神經(jīng)肌肉的應(yīng)激性手足抽搐（2）Ca2+即凝血因子Ⅳ，參與凝血過程。（3）細(xì)胞外鈣是細(xì)胞內(nèi)鈣的來源，它為骨的礦化，凝血以及膜電位維持提供鈣離子。8(二)磷的生理功能1、細(xì)胞內(nèi)磷的生理功能（1）ATP中的高能磷酸鹽，作為能源維持著細(xì)胞的各種生理功能。（2）磷是輔酶類物質(zhì)的構(gòu)成成分(如NAD+,NADP+)；（3）細(xì)胞膜的磷脂在構(gòu)成生物膜結(jié)構(gòu)，維持膜的結(jié)構(gòu)功能以及代謝調(diào)節(jié)均發(fā)揮作用。（4）細(xì)胞內(nèi)的磷酸鹽參與許多酶促反應(yīng)。92、細(xì)胞外磷的生理功能（1）血中的磷酸鹽是血液的緩沖體系的重要組成成分之一；（2）細(xì)胞外磷酸鹽為細(xì)胞內(nèi)以及骨礦化所需磷酸鹽的來源；血鈣和血磷之間有一定的濃度關(guān)系，正常人鈣、磷(mg/dl)的乘積在36~40之間。10

◆當(dāng)［ca］×［p］>40，則鈣和磷以骨鹽形式沉積于骨組織；

◆若(［ca］×［p］)<36則妨礙骨的鈣化，甚至可使骨鹽溶解，影響成骨作用。11二、鈣和磷的代謝(一)鈣的代謝1、吸收部位：十二指腸吸收方式：在活性VitD3調(diào)節(jié)下的主動吸收過程影響因素：①腸道中的PH值

PHCa(H2PO4)2促進(jìn)Ca2+吸收

PHCa3(PO4)2不利Ca2+吸收

②食物中構(gòu)成成分的影響,Ca:P=2:1吸收最佳

③腸道中活性VitD3的影響(最主要的因素)

④年齡的影響

12骨形成骨吸收13

2、排泄鈣通過腎和腸道排泄，由消化道排泄的鈣量占總量的80％。由腎排出的鈣占總排鈣的20％。尿鈣的排除量受血鈣濃度直接影響，血鈣低于2.4mmol/L,尿中無鈣排除。14(二)磷的代謝1.吸收部位：小腸上段（空腸最快）方式：食物中的磷主要指有機(jī)磷酸脂和磷脂，在磷酸酶的作用下生成無機(jī)磷酸鹽，才能被吸收；影響因素：腸道的PH食物中金屬離子的影響：鈣鎂鐵體內(nèi)鈣的利用情況2.排泄腎是磷排泄的主要器官，腎排磷占總排磷的70％，其余30％由糞便排泄。15血鈣和血磷骨鈣骨磷沉積溶解腸食物鈣磷糞鈣吸收排出組織細(xì)胞利用排出腎排泄重吸收尿磷鈣磷的代謝16三、血鈣和血磷(一)血鈣紅細(xì)胞內(nèi)鈣含量較少，絕大多數(shù)存在于血漿中，故血鈣通常指血漿鈣，正常值為2.25~2.75mmol/l，其中用ISE測得的離子鈣僅為0.96~1.24mmol/l。17

離子鈣45%血鈣復(fù)合鈣15％結(jié)合鈣與血漿蛋白結(jié)合的鈣40%

血漿中發(fā)揮生理作用的是離子鈣，離子鈣與非擴(kuò)散鈣可相互轉(zhuǎn)換，但受PH影響。擴(kuò)散鈣非擴(kuò)散鈣18血漿蛋白結(jié)合鈣血漿蛋白+Ca2+當(dāng)[H+]升高時(shí)，蛋白結(jié)合體鈣向離子鈣轉(zhuǎn)移當(dāng)[H+]降低時(shí)，血漿離子鈣降低，而血漿總鈣量可無變化，此時(shí)可出現(xiàn)低鈣抽搐現(xiàn)象。pH每改變0.1單位,血清游離鈣濃度改變0.05mmol/l

在測定Ca2+同時(shí)要測pH。H+HCO3-19(二)血磷血中的磷通常指血漿中的無機(jī)磷，主要以HPO42-的形式存在占80％~85％以上。血中的磷以有機(jī)磷和無機(jī)磷兩種形式存在。正常成人血漿無機(jī)磷含量為0.81~1.45mmol/l。20四、鈣和磷及骨代謝的激素調(diào)節(jié)(一)甲狀旁腺激素(parathyroidhormonePTH)1、合成：甲狀旁腺主細(xì)胞2、合成調(diào)節(jié)(1)血鈣負(fù)反饋調(diào)節(jié)(2)1.25（OH)2D3的影響(3)降鈣素的影響213、代謝：在肝枯否細(xì)胞及腎小管細(xì)胞的PTH被分解為N端和C端，N端具有生物學(xué)活性，可被肝細(xì)胞、腎及骨組織攝取，C端無PTH活性。4、作用機(jī)制：具體如圖22235、生理功能：PTH為調(diào)節(jié)血鈣的主要因素，具體作用表現(xiàn)為升高血鈣，降低血磷，酸化血液。靶器官為腎臟、骨骼、小腸。對骨的作用：促進(jìn)溶骨,升高血鈣

①PTH促使已形成的破骨細(xì)胞的活動性增強(qiáng)，骨鹽溶解，血鈣升高；②促使未分化的間葉細(xì)胞向破骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，同時(shí)抑制成骨細(xì)胞的活動，抑制破骨細(xì)胞向成骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，使破骨細(xì)胞的活動性增強(qiáng)，血鈣升高。24對腎作用促進(jìn)遠(yuǎn)曲小管和髓袢上段對鈣的重吸收，抑制近曲小管及遠(yuǎn)曲小管對磷的重吸收，凈結(jié)果為血鈣升高，血磷降低，尿鈣減少，尿磷增加對小腸的作用為一種間接反應(yīng)，促進(jìn)腸道對鈣磷的重吸收，PTH可以促進(jìn)活性VitD3的形成。對維生素D的作用升高腎25(OH)D3-1-羥化酶活性促進(jìn)1.25-（OH）2-D3

的生成。25(二)維生素D

又稱鈣化醇，為類固醇衍生物，具有抗佝僂病作用。天然的維生素D有兩種：VitD2（麥角鈣化醇）、VitD3（膽鈣化醇）。

肝和腎是VitD3活化的主要器官，僅活化的VitD3有生物學(xué)活性。膽鈣化醇麥角鈣化醇267-脫氫膽固醇VitD3的合成271、合成膽固醇脫氫7-脫氫膽固醇紫外線膽鈣化醇(D3)肝25-羥化酶25-羥維生素D31,25-二羥維生素D3腎1α-羥化酶24,25-二羥維生素D3腎24-羥化酶活性型低活性活性D3活性是維生素D3的10~15倍，被認(rèn)為是一種激素282、調(diào)節(jié)PTH:促進(jìn)其生成

活化1α-羥化酶抑制24-羥化酶自身的調(diào)節(jié)1α-羥化酶

1.25-(OH)2-D324-羥化酶

CT的調(diào)節(jié)：CT1α-羥化酶1.25-（OH）2-D3

促進(jìn)1.25-（OH）2-D3

—+1.25-(OH)2-D31.24.25-(OH)2-D329鈣磷的調(diào)節(jié)

Ca2+:對1α-羥化酶系有直接激活作用。人體1α-羥化酶對Ca2+的敏感度為1mmol/L。當(dāng)Ca2+>1.26mmol/L時(shí)，對1α-羥化酶產(chǎn)生抑制作用。當(dāng)Ca2+<1.00mmol/L時(shí)，1α-羥化酶活性增高。

Ca2+PTH

1α-羥化酶1.25-(OH)2-D3

磷：血磷可抑制1α-羥化酶的活性。血磷1α-羥化酶1.25-(OH)2-D3

303、生理功能：升高血鈣和血磷

靶器官：小腸、骨、腎臟。對小腸作用：促進(jìn)小腸對鈣磷的吸收，使血鈣和血磷升高。對骨的作用：與PTH協(xié)同作用，加速破骨細(xì)胞形成，促進(jìn)溶骨；促進(jìn)小腸對鈣磷的吸收，使血鈣和血磷升高，以利于骨的鈣化。對腎的作用：活性VitD3促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞對鈣磷的重吸收，

31

以上作用使血鈣、血磷增高。增高的鈣、磷有利于骨的鈣化。維生素D3能維持骨鹽的溶解和沉積的對立統(tǒng)一，以利于骨的更新與生長。維生素D3缺乏時(shí)，鈣、磷代謝障礙，兒童易發(fā)生佝僂病，成人可發(fā)生骨質(zhì)軟化癥。此外，嚴(yán)重的肝腎功能障礙時(shí)，維生素D3轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚跃S生素D3能力下降，也可發(fā)生佝僂病和骨質(zhì)軟化癥。32(三)降鈣素（caleitoninCT）1、合成部位：由甲狀旁腺濾泡細(xì)胞合成、分泌的一種單鏈多肽激素2、調(diào)節(jié)

受血漿中的鈣離子的影響，CT的分泌隨血鈣升高而增加，兩者呈正相關(guān)。333、生理作用：抑制溶骨作用，降低血鈣血磷，促進(jìn)尿鈣、尿磷的排出。靶器官主要是骨和腎對骨的作用：抑制間葉細(xì)胞轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞抑制破骨細(xì)胞的活性促使破骨細(xì)胞向成骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)化通過以上作用，抑制溶骨作用，促進(jìn)骨鹽沉積，降低血鈣。對腎臟的作用：CT可直接作用于腎臟的近曲小管，抑制鈣磷的重吸收，使尿鈣、尿磷的排出增加，降低血鈣血磷。34（四）甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白（PTHrP）由腫瘤細(xì)胞分泌，作為內(nèi)分泌激素作用于靶細(xì)胞（骨骼和腎）引起高鈣血癥。35激素腸鈣的吸收溶骨作用成骨作用尿鈣尿磷血鈣血磷PTHCT活性D3激素對骨代謝的調(diào)節(jié)36PTH、CT、活性D3與血鈣、血磷的恒定

血鈣正常、血磷降低血磷降低活性D3腸鈣磷的吸收骨鹽溶解血鈣磷腎重吸收鈣磷Ca2+PCTCa2+PTH血鈣降低血磷升高血鈣血磷正常37第二節(jié)、鈣和磷的代謝紊亂一、鈣代謝異常總鈣的異常表現(xiàn)為：游離鈣的異常總鈣和游離鈣的異常(一)低鈣血癥（hypocalcemia）定義：血鈣濃度低于2.25mmol/l38常見病因：①低清蛋白血癥血清總鈣降低，游離鈣多正常②慢性腎功能衰竭③甲狀旁腺功能減退,PTH分泌不足④維生素D缺乏⑤電解質(zhì)代謝紊亂39（二）高鈣血癥（Hypercalcemia）定義：血鈣濃度高于2.75mmol/l常見病因:①鈣溢出進(jìn)入細(xì)胞外液②腎對鈣的重吸收增加③腸道對鈣吸收增強(qiáng)④骨髓的重吸收增加⑤原發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)和PTH過度分泌40二、磷代謝異常(一)低磷血癥定義：血清無機(jī)磷濃度低于0.81mmol/l。常見病因:

①磷向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移②腎磷酸鹽閾值降低③腸道磷酸鹽的吸收減少④細(xì)胞外磷酸鹽丟失

41(二)高磷血癥定義:指血清無機(jī)磷濃度高于1.45mmol/l。常見病因:常因腎臟排泌磷酸鹽的能力不足而致,其他引起的因素與增加或磷酸鹽從組織進(jìn)入到細(xì)胞外液等有關(guān)。

①腎排泌磷酸鹽能力下降②磷酸鹽攝入過多③細(xì)胞內(nèi)磷酸鹽大量轉(zhuǎn)運(yùn)出

42第三節(jié)、鎂代謝及其異常

鎂在人體內(nèi)總量：21~28g，約占體重的0.33%居構(gòu)成機(jī)體元素的第11位，體內(nèi)陽離子中第4位。主要以磷酸鎂及碳酸鎂的形式存在。血漿中鎂的濃度約為0.75~1.00mmol/l，主要以三種形式存在：55%是游離的、30%與蛋白結(jié)合、15%與陰離子形成復(fù)合物。體內(nèi)鎂分為細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外。

43一、鎂的生理功能(一)細(xì)胞內(nèi)鎂的功能1、是體內(nèi)300多種酶的輔因子，廣泛參與各種生命活動。2、參與酶底物形成MgATP、MgGTP3、是許多酶系統(tǒng)的變構(gòu)效應(yīng)激活因子4、在氧化磷酸化、糖酵解、細(xì)胞復(fù)制、核苷酸代謝以及蛋白生物合成中起著重要作用。44(二)細(xì)胞外鎂的功能1、細(xì)胞內(nèi)鎂的來源；2、降低神經(jīng)、肌肉興奮性。3、mg2+在突觸的神經(jīng)末梢競爭性抑制Ca2+的進(jìn)入，影響神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)肌肉連接點(diǎn)的釋放。4、mg2+濃度減少會導(dǎo)致神經(jīng)肌肉應(yīng)急性增加。

45二、鎂的代謝

鎂存在于除脂肪以外的所有動物組織及植物性食品中，日攝入量為250mg。1、吸收部位：主要在回腸方式：主動轉(zhuǎn)運(yùn)過程2、排泄消化道排泄腎排泄（主要途徑）

46三、鎂的代謝異常（一）低鎂血癥血鎂<0.75mmol/l，臨床鎂缺乏非常普遍。原因：消化道丟失腎臟丟失鎂內(nèi)分泌紊亂主要表現(xiàn)為神經(jīng)和精神與行動的異常（二）高鎂血癥血鎂>1.10mmol/l臨床較少見47第四節(jié)、骨代謝異常的臨床生物化學(xué)骨代謝的生化檢測可以反映骨形成和骨吸收的動態(tài)信息，能顯示骨代謝的快速改變，其變化顯著早于骨密度的改變，因而對骨質(zhì)疏松和其他代謝性骨病的診斷具有重要意義。反映骨代謝的常用生化指標(biāo)有骨形成標(biāo)志物和骨吸收標(biāo)志物二類。48骨形成標(biāo)志物：骨鈣素、骨性堿性磷酸酶、前膠原肽骨吸收標(biāo)志物：吡啶酚、N和C端肽、酸性磷酸酶、羥賴氨酸、羥脯氨酸49(一)、骨形成標(biāo)志物1、骨鈣素又稱骨谷氨?；鞍?BGP)人骨中主要的和最多的非膠原蛋白。骨鈣素在1.25-(OH)2-D3刺激下由成骨細(xì)胞合成。骨鈣素中的17、21、24位的谷氨酰殘基，可被γ-羧化酶轉(zhuǎn)化為γ-羧基谷氨酰，能結(jié)合鈣離子，在血液凝固、鈣轉(zhuǎn)運(yùn)、沉積以及維持內(nèi)環(huán)境平衡中起重要作用。50骨鈣素的主要生理功能是維持骨的正常礦化速率，抑制異常的羥基磷灰石結(jié)晶的形成，抑制軟骨礦化速率。血中骨鈣素是反映骨代謝狀態(tài)的一個(gè)特異和靈敏的生化指標(biāo)，監(jiān)測血中骨鈣素的濃度，不僅可以直接反映成骨細(xì)胞活性和骨形成情況，而且對觀察藥物治療前后的動態(tài)變化有一定的參考價(jià)值，還可了解成骨細(xì)胞的狀態(tài)，是骨更新的敏感指標(biāo)。51

骨鈣素釋放入血循環(huán)后，被腎迅速地清除，循環(huán)中的骨鈣素半壽期僅為5分鐘左右，故血清骨鈣素水平基本上能夠反映近期骨細(xì)胞合成骨鈣素和骨形成的情況。52臨床應(yīng)用：BGP是反映骨形成的指標(biāo)。骨鈣素升高見于：兒童生長期、腎性骨營養(yǎng)不良、畸形性骨炎、甲狀旁腺功能亢進(jìn)、甲狀腺功能亢進(jìn)、骨折、骨轉(zhuǎn)移癌、低磷血