1、 第十二章第十二章 骨代謝異常的生物化學診斷骨代謝異常的生物化學診斷 佝僂病佝僂病骨質疏松骨質疏松骨骨骨纖維骨纖維骨相關細胞骨相關細胞無機成分無機成分 骨組織骨組織細胞細胞間質間質（骨（骨基質）基質）有機成分有機成分礦物質：鈣、磷、鎂礦物質：鈣、磷、鎂骨鹽：羥磷灰石結晶骨鹽：羥磷灰石結晶蛋白質蛋白質型膠原型膠原多糖蛋白質多糖蛋白質脂類脂類糖蛋白復合體糖蛋白復合體骨細胞骨細胞成骨細胞成骨細胞破骨細胞破骨細胞基礎概要基礎概要a.a.骨組成骨組成 骨主要由骨礦物質（無機骨主要由骨礦物質（無機物物）、有機）、有機基基質和骨組織組成。質和骨組織組成。l成骨作用成骨作用包括兩個過程，即包括兩個過程，即骨的

2、有機（基）質形成骨的有機（基）質形成和和 骨鹽沉積骨鹽沉積。骨的有機（基）質形成骨的有機（基）質形成是成骨細胞分泌蛋白多糖是成骨細胞分泌蛋白多糖 和膠原、由膠原聚合成膠原纖維作為骨鹽沉積的和膠原、由膠原聚合成膠原纖維作為骨鹽沉積的 骨架。骨架。成骨細胞被埋在骨的有機（基）質中成為骨細胞。成骨細胞被埋在骨的有機（基）質中成為骨細胞。骨鹽沉積于膠原纖維表面骨鹽沉積于膠原纖維表面，先形成無定形骨鹽，先形成無定形骨鹽 （如磷酸氫鈣等），繼而形成羥磷灰石結晶。（如磷酸氫鈣等），繼而形成羥磷灰石結晶。n溶骨作用溶骨作用 是破骨細胞釋放溶酶體中的蛋白水解酶，使骨的是破骨細胞釋放溶酶體中的蛋白水解酶，使骨的有

3、機有機質（膠原）質（膠原）水解水解，同時破骨細胞還釋放出一些酸性物質，同時破骨細胞還釋放出一些酸性物質，如乳酸、檸檬酸、碳酸等，使局部酸性物質增加，促進如乳酸、檸檬酸、碳酸等，使局部酸性物質增加，促進骨骨鹽鹽溶解溶解，這種骨的有機質水解及骨鹽溶解稱為溶骨作用。這種骨的有機質水解及骨鹽溶解稱為溶骨作用。 正常成人體內的成骨和溶骨作用保持著動態平衡，不正常成人體內的成骨和溶骨作用保持著動態平衡，不僅保證了骨的正常生長，還維持了鈣磷的動態平衡，僅保證了骨的正常生長，還維持了鈣磷的動態平衡，這種作用稱為這種作用稱為骨的更新作用。骨的更新作用。b.b.骨的正常代謝骨的正常代謝 骨礦物質骨礦物質（鈣、磷、

4、鈉、鎂、鐵、氟等）和骨鹽維持骨密度。（鈣、磷、鈉、鎂、鐵、氟等）和骨鹽維持骨密度。骨的有機物質骨的有機物質( (蛋白質、蛋白質、i i型膠原、脂類和糖蛋白復合體等型膠原、脂類和糖蛋白復合體等) ) 參與了骨小梁和骨基質的形成，促進骨的生長、修復，參參與了骨小梁和骨基質的形成，促進骨的生長、修復，參與骨骼的新陳代謝。與骨骼的新陳代謝。骨的組織細胞骨的組織細胞（骨細胞、成骨細胞和破骨細胞）在相關激素（骨細胞、成骨細胞和破骨細胞）在相關激素（甲狀旁腺素、降鈣素、活性維生素（甲狀旁腺素、降鈣素、活性維生素d d）的作用下，相互）的作用下，相互協調，共同維護骨的正常代謝，實現骨骼發育、生長。協調，共同維

5、護骨的正常代謝，實現骨骼發育、生長。c.c.骨代謝性疾病骨代謝性疾病 骨代謝疾病是指由多種因素引起骨組織中骨代謝疾病是指由多種因素引起骨組織中鈣、磷等礦物質、成骨細胞和鈣、磷等礦物質、成骨細胞和/ /或破骨細胞功或破骨細胞功能異常，能異常，引起的骨基質、骨細胞代謝紊亂。包引起的骨基質、骨細胞代謝紊亂。包括骨質疏松癥、骨軟化病、佝僂病等。括骨質疏松癥、骨軟化病、佝僂病等。 主要內容主要內容 一、鈣、磷、鎂代謝及其異常一、鈣、磷、鎂代謝及其異常二、骨轉換相關標志物二、骨轉換相關標志物三、骨代謝異常生化指標的檢測三、骨代謝異常生化指標的檢測四、骨代謝異常生化指標的臨床應用四、骨代謝異常生化指標的臨床

6、應用第一節骨代謝及其異常第一節骨代謝及其異常 鈣、磷、鎂在組織中的分布和在血漿中的存在形式鈣、磷、鎂在組織中的分布和在血漿中的存在形式組織相對分布組織相對分布存在血漿中形式存在血漿中形式骨和齒骨和齒（% %）軟組織軟組織（% %）細胞外細胞外（% %）總濃度總濃度(mmol/l)(mmol/l)游離游離（% %）結合結合（% %）復合物復合物（% %）總濃度總濃度(mmol/l)(mmol/l)鈣鈣99991 10.20.225255050404010102.2.2 25 52.2.7575磷磷858515150.1 成骨成骨) ) 對腎的作用對腎的作用(+)(+)腎遠曲小管及集合管合成鈣結腎

7、遠曲小管及集合管合成鈣結合蛋白，促進鈣合蛋白，促進鈣、磷、磷的重吸收的重吸收總效應總效應升高血鈣與血磷升高血鈣與血磷（1 1）維生素）維生素d d攝入不足攝入不足 佝僂病和骨軟化癥佝僂病和骨軟化癥 （2 2）肝性佝僂病和腎性佝僂病）肝性佝僂病和腎性佝僂病（3 3）維生素）維生素d d依賴性佝僂病依賴性佝僂病 表現為表現為1 1，25-25-二羥維生素二羥維生素d d3 3降低，血清磷降低，血降低，血清磷降低，血清鈣含量低或正常，血清骨堿性磷酸酶增高。發生佝清鈣含量低或正常，血清骨堿性磷酸酶增高。發生佝僂病和骨軟化病，同時肌肉松弛、非特異性神經精神僂病和骨軟化病，同時肌肉松弛、非特異性神經精神癥

8、狀、生長遲緩、免疫力低下等表現。癥狀、生長遲緩、免疫力低下等表現。活性維生素活性維生素d的調節異常的調節異常3.3.降鈣素（降鈣素（ctct） (1)(1)受血漿中的鈣離子的影響，受血漿中的鈣離子的影響，ctct的分泌隨血鈣升高而增加，的分泌隨血鈣升高而增加， 兩者呈正相關。兩者呈正相關。(2)(2)骨代謝調節骨代謝調節: :靶器官主要是骨和腎，對小腸間接影響。靶器官主要是骨和腎，對小腸間接影響。對骨的作用對骨的作用對腎的作用對腎的作用對小腸的作用對小腸的作用 總效應總效應（3 3）降鈣素分泌異常）降鈣素分泌異常 升高見于：孕婦、兒童、甲狀旁腺功能亢進、升高見于：孕婦、兒童、甲狀旁腺功能亢進、

9、腎衰、慢性炎癥、腎衰、慢性炎癥、甲狀腺髓樣癌甲狀腺髓樣癌、白血病、骨、白血病、骨髓外骨髓增殖癥、肺癌等。髓外骨髓增殖癥、肺癌等。 降低見于：甲狀腺先天發育不全、甲狀腺全降低見于：甲狀腺先天發育不全、甲狀腺全切患者、低血鈣等。切患者、低血鈣等。 三種激素對鈣磷代謝的調節三種激素對鈣磷代謝的調節 激素激素腸鈣吸腸鈣吸收收溶骨溶骨 成骨成骨腎排腎排鈣鈣腎排腎排磷磷血鈣血鈣血血磷磷1,25(oh)1,25(oh)2 2d d3 3pthpthctct注：注：表示升高表示升高 表示顯著升高表示顯著升高 表示降低表示降低第二節骨轉換相關標志物第二節骨轉換相關標志物 骨轉換標志物骨轉換標志物 n骨形成標志物

10、骨形成標志物骨鈣素骨鈣素骨性堿性磷酸酶骨性堿性磷酸酶型型膠原前肽膠原前肽n骨吸收標志物骨吸收標志物吡啶酚和脫氧吡啶酚吡啶酚和脫氧吡啶酚型膠原型膠原c c端肽和端肽和n n端肽端肽抗酒石酸酸性磷酸酶抗酒石酸酸性磷酸酶尿羥脯氨酸尿羥脯氨酸骨代謝過程中，破骨細胞活動所降解的骨基質成分和分泌的產骨代謝過程中，破骨細胞活動所降解的骨基質成分和分泌的產物，以及成骨細胞形成新骨所釋放的代謝產物進入血液和尿液物，以及成骨細胞形成新骨所釋放的代謝產物進入血液和尿液中，構成了中，構成了反映破骨細胞活性反映破骨細胞活性的的骨吸收指標骨吸收指標和反映和反映成骨細胞活成骨細胞活性性的的骨形成指標骨形成指標。n骨鈣素是含

11、骨鈣素是含4949個氨基酸，分子量個氨基酸，分子量56695669的小蛋白，的小蛋白，為人骨中主要的和最多的為人骨中主要的和最多的非膠原蛋白非膠原蛋白，占總蛋白的，占總蛋白的1%1%。n骨鈣素是骨鈣素是1, 25-(oh)1, 25-(oh)2 2-d-d3 3刺激下由刺激下由成骨細胞成骨細胞合成。合成。50%50%結合羥磷灰石中的結合羥磷灰石中的ca2+ca2+，50%50%游離入血，由腎臟游離入血，由腎臟清除。清除。 骨鈣素骨鈣素骨形成標志物骨形成標志物n其其主要功能主要功能是保持骨的正常礦化和抑制異常羥磷是保持骨的正常礦化和抑制異常羥磷灰石結晶形成。灰石結晶形成。n 循環中的骨鈣素半壽期

12、僅循環中的骨鈣素半壽期僅5min5min左右，因此，血清左右，因此，血清骨鈣素水平基本上能夠反映骨鈣素水平基本上能夠反映近期近期成骨細胞活性和骨成骨細胞活性和骨形成功能形成功能。 骨鈣素骨鈣素骨形成標志物骨形成標志物n由由成骨細胞成骨細胞合成和分泌。它在成骨過程中能水解多種磷酸酯，合成和分泌。它在成骨過程中能水解多種磷酸酯， 為羥磷灰石的沉積提供所需的磷酸，同時水解焦磷酸鹽，維為羥磷灰石的沉積提供所需的磷酸，同時水解焦磷酸鹽，維 持局部堿性環境，促進骨的礦化。持局部堿性環境，促進骨的礦化。n 血清骨性堿性磷酸酶：在反映成骨細胞活性和骨形成上有血清骨性堿性磷酸酶：在反映成骨細胞活性和骨形成上有

13、較高特異性，較高特異性，優于骨鈣素優于骨鈣素。因為。因為b-alpb-alp在血清中比骨鈣素更在血清中比骨鈣素更 穩定，血清中的半壽期為穩定，血清中的半壽期為1 12d2d，并且不受晝夜變化的影響，并且不受晝夜變化的影響 骨性堿性磷酸酶骨性堿性磷酸酶n末端肽末端肽c末端肽末端肽前膠原前膠原膠原膠原n端前肽端前肽c端前肽端前肽三螺旋區三螺旋區型膠原是由型膠原是由成骨細胞的成骨細胞的前體細胞前體細胞合成，含合成，含n-和和c-端延端延伸段。這些延伸段又稱伸段。這些延伸段又稱前肽前肽，在形成纖維和釋放入血時，在形成纖維和釋放入血時從從型膠原上斷裂下來。現多檢測型膠原上斷裂下來。現多檢測c-端前肽。端

14、前肽。型膠原前肽型膠原前肽 型膠原也是其他組織的主要基質，故型膠原也是其他組織的主要基質，故型膠型膠原前肽評估骨形成的敏感性和特異性原前肽評估骨形成的敏感性和特異性不如不如骨鈣素骨鈣素和和b-alpb-alp。型膠原前肽型膠原前肽 骨吸收過程中，由于破骨細胞的酶解作用，骨吸收過程中，由于破骨細胞的酶解作用，膠原等有機基質降解，產生肽類、游離氨基酸膠原等有機基質降解，產生肽類、游離氨基酸等產物，可從血或尿中檢出。等產物，可從血或尿中檢出。骨吸收標志物骨吸收標志物 在膠原纖維成熟過程中，在膠原纖維成熟過程中，由兩個羥賴氨酸側鏈和一由兩個羥賴氨酸側鏈和一個賴氨酸側鏈反應生成個賴氨酸側鏈反應生成脫氧吡

15、啶酚脫氧吡啶酚，由三個羥賴氨酸側，由三個羥賴氨酸側鏈反應生成鏈反應生成吡啶酚吡啶酚。1.1.吡啶酚（吡啶酚（p pyryr）和脫氧吡啶酚（）和脫氧吡啶酚（d d- -p pyryr）pyrd-pyr pyr pyr和和d-pyrd-pyr作為骨吸收標志物的優越性：作為骨吸收標志物的優越性：由于由于pyr pyr 和和d-pyrd-pyr是膠原纖維的交聯物，為其結構成是膠原纖維的交聯物，為其結構成分，因此只能由成熟的骨基質降解產生；分，因此只能由成熟的骨基質降解產生；膠原降解產生的膠原降解產生的pyrpyr和和d-pyrd-pyr入血后不經中間代謝而入血后不經中間代謝而直接由尿排出；直接由尿排出

16、；在骨中含量遠遠高于其它組織，更具代表性；在骨中含量遠遠高于其它組織，更具代表性；不受飲食和體力活動影響。不受飲食和體力活動影響。 pyrpyr和和d-pyr d-pyr 比較：比較：pyr pyr 在軟骨中含量最高，而在軟骨中含量最高，而d-d-pyrpyr主要來源于骨，所以評價骨吸收，主要來源于骨，所以評價骨吸收，d-pyrd-pyr的特異性的特異性和靈敏度優于和靈敏度優于pyrpyr。 2. 2. 型膠原型膠原c c端肽和端肽和n n端肽端肽 型膠原交聯區的型膠原交聯區的c端和端和n端肽也是一種骨吸收的端肽也是一種骨吸收的指標，與脫氧吡啶酚和吡啶酚一樣具有較好特異性，指標，與脫氧吡啶酚和

17、吡啶酚一樣具有較好特異性，不受飲食等干擾。不受飲食等干擾。v血清中的酸性磷酸酶有血清中的酸性磷酸酶有6 6種同工酶，抗酒石酸酸性磷酸酶種同工酶，抗酒石酸酸性磷酸酶(trap)(trap)是其中的一種，具有抗酒石酸的特性，其主要來源于骨。是其中的一種，具有抗酒石酸的特性，其主要來源于骨。traptrap是成熟破骨細胞的主要標志。是成熟破骨細胞的主要標志。v在骨吸收時，在骨吸收時，破骨細胞破骨細胞產生并分泌產生并分泌traptrap。同時，破骨細胞產。同時，破骨細胞產生并分泌的部分生并分泌的部分traptrap進入血清，故血清中的進入血清，故血清中的traptrap可反映破骨細可反映破骨細胞的活性

18、和骨吸收的狀況。胞的活性和骨吸收的狀況。 3.抗酒石酸酸性磷酸酶抗酒石酸酸性磷酸酶 由脯氨酸羥化而成。由脯氨酸羥化而成。易受各種疾病或其他因素包括飲食的干擾。易受各種疾病或其他因素包括飲食的干擾。對骨更新或骨吸收不特異，不是骨更新或對骨更新或骨吸收不特異，不是骨更新或骨吸收的常規標志物。骨吸收的常規標志物。4. 尿羥脯氨酸尿羥脯氨酸第三節骨代謝異常的生物化學檢測指標第三節骨代謝異常的生物化學檢測指標 一、鈣、磷、鎂檢查一、鈣、磷、鎂檢查 n血清總鈣（血清總鈣（tcatca2+2+）的測定）的測定滴定法滴定法（氧化還原滴定法、絡合滴定法）（氧化還原滴定法、絡合滴定法）比色法比色法鄰甲酚酞絡合酮法

19、鄰甲酚酞絡合酮法 whowho和我國推薦的常規法和我國推薦的常規法甲基麝香草酚藍法甲基麝香草酚藍法偶氮胂偶氮胂法法火焰光度法火焰光度法原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 ifccifcc推薦的參考方法推薦的參考方法同位素稀釋質譜法同位素稀釋質譜法 ifccifcc推薦的決定方法推薦的決定方法原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 元素在熱解元素在熱解石墨爐石墨爐中被加熱原子化，成為基態中被加熱原子化，成為基態原子蒸汽原子蒸汽，能，能吸收相同原子發射的特定波長的光吸收相同原子發射的特定波長的光。在一定濃度范圍內，其。在一定濃度范圍內，其吸收強度與試液中被檢原子的含量成正比吸收強度與試液中被檢原子

20、的含量成正比。其定量關系可用其定量關系可用lambert-beerlambert-beer定律定律 。主要用于痕量元素雜主要用于痕量元素雜質的分析質的分析同位素稀釋質譜法同位素稀釋質譜法 將將已知質量的同位素作為稀釋劑已知質量的同位素作為稀釋劑加入樣加入樣品中，均勻混合，用質譜儀測定混合前品中，均勻混合，用質譜儀測定混合前后同位素豐度的變化的后同位素豐度的變化的比值比值，由此計算，由此計算出該樣品中該元素含量的方法出該樣品中該元素含量的方法。主要用于痕量元素的測定主要用于痕量元素的測定n血清游離（離子）鈣測定血清游離（離子）鈣測定 生物學法生物學法透析法透析法超濾法超濾法金屬指示劑法金屬指示劑

21、法離子選擇性電極法離子選擇性電極法(ise)(ise) 目前應用最多，此方法簡便、快速、目前應用最多，此方法簡便、快速、重復性好，正確和敏感性高，已成為鈣重復性好，正確和敏感性高，已成為鈣離子測定的離子測定的參考方法參考方法。 電極管電極管 內電極（內參比電極）內電極（內參比電極） 電極內充溶液（內參比溶液）電極內充溶液（內參比溶液） 電極膜（敏感膜）電極膜（敏感膜）n 血清磷測定血清磷測定還原鉬藍法還原鉬藍法 我國推薦的常規方法我國推薦的常規方法非還原法非還原法染料結合法染料結合法紫外分光光度法紫外分光光度法黃嘌呤氧化酶比色測定法黃嘌呤氧化酶比色測定法 whowho推薦的常規方法推薦的常規方

22、法同位素稀釋質譜法同位素稀釋質譜法 決定性方法決定性方法原子吸收分光光度法等原子吸收分光光度法等 參考方法參考方法n血清鎂測定血清鎂測定比色法比色法 我國推薦我國推薦甲基麝香草酚藍法甲基麝香草酚藍法（mtbmtb法）法）和和鈣鈣鎂試劑法作為常規方法。鎂試劑法作為常規方法。熒光法熒光法離子層析法離子層析法離子選擇性電極法離子選擇性電極法(ise)(ise)酶法酶法原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 參考方法參考方法同位素稀釋質譜法同位素稀釋質譜法 決定性方法決定性方法二、骨代謝相關激素檢測二、骨代謝相關激素檢測 n 甲狀旁腺激素測定甲狀旁腺激素測定放射免疫法（放射免疫法（riaria）酶聯免疫

23、法酶聯免疫法(elisa)(elisa)免疫化學發光法免疫化學發光法(clia)(clia)cliaclia法法是新近發展起來的方法，具有快速、靈敏、無是新近發展起來的方法，具有快速、靈敏、無同位素污染的優點同位素污染的優點. .n25-oh-d25-oh-d3 3的測定的測定放射競爭性結合法（放射競爭性結合法（cpbcpb）放射受體測定法（放射受體測定法（rrarra）放射免疫法（放射免疫法（riaria）高效液相色譜法（高效液相色譜法（hplchplc）n1,25-(oh)1,25-(oh)2 2-d-d3 3的測定的測定酶聯免疫法酶聯免疫法nctct的測定的測定放射免疫法放射免疫法三、骨

24、代謝標志物測定三、骨代謝標志物測定 n骨鈣素測定骨鈣素測定 放射免疫法放射免疫法雙位免疫放射法雙位免疫放射法酶聯免疫法酶聯免疫法親和素親和素- -生物素酶免疫測定法生物素酶免疫測定法(baeia)(baeia)化學發光免疫分析法化學發光免疫分析法(clia)(clia)免疫熒光分析法免疫熒光分析法(fia)(fia)等等n目前應用最多的是目前應用最多的是riaria法和法和cliaclia法法n骨性堿性磷酸酶測定骨性堿性磷酸酶測定 先識別或分離出先識別或分離出balpbalp，再測定其堿性磷酸酶的活，再測定其堿性磷酸酶的活性。性。近來建立了對近來建立了對balpbalp特異性很強的特異性很強的

25、單克隆抗體的免單克隆抗體的免疫分析法，疫分析法，具有高度的特異性和敏感性，而且操作具有高度的特異性和敏感性，而且操作簡便，被認為是目前鑒別和定量分析簡便，被認為是目前鑒別和定量分析balpbalp的最佳方的最佳方法。法。n 吡啶酚和脫氧吡啶酚測定吡啶酚和脫氧吡啶酚測定 hplchplc法：用法：用hplc-hplc-熒光檢測法測定。熒光檢測法測定。免疫法：用等分子交叉反應法檢測吡啶酚。免疫法：用等分子交叉反應法檢測吡啶酚。 競爭性單克隆抗體競爭性單克隆抗體elisaelisa法測定脫氧吡啶酚。法測定脫氧吡啶酚。n c-c-端肽和端肽和n-n-端肽測定端肽測定 elisaelisa法法 n 耐酒

26、石酸酸性磷酸酶測定耐酒石酸酸性磷酸酶測定 免疫法免疫法n 羥脯氨酸測定羥脯氨酸測定 離子交換色譜法、反相離子交換色譜法、反相hplchplc法。法。第四節骨代謝異常生物化學檢測指標的臨床應用第四節骨代謝異常生物化學檢測指標的臨床應用 骨軟化癥骨質疏松癥以以骨組織顯微結構退化骨組織顯微結構退化為特征，骨礦成分和骨基質等不斷減少，為特征，骨礦成分和骨基質等不斷減少，骨質變薄，骨小梁數量減少，骨脆性增加和骨折危險度升高的骨質變薄，骨小梁數量減少，骨脆性增加和骨折危險度升高的一種全身骨代謝障礙的疾病。一種全身骨代謝障礙的疾病。常見原因：常見原因： 生長期骨形成缺陷。生長期骨形成缺陷。 成骨細胞骨形成受

27、損。成骨細胞骨形成受損。 增加骨吸收的其他病理生理過程。增加骨吸收的其他病理生理過程。主要臨床表現：是疼痛、不適和易骨折。主要臨床表現：是疼痛、不適和易骨折。 一、骨質疏松癥一、骨質疏松癥【特點】【特點】靜態，隱匿性疾病靜態，隱匿性疾病非特異性癥狀易被忽視非特異性癥狀易被忽視病程較長病程較長 ：絕經后骨質疏松癥：絕經后骨質疏松癥（i i型）型） 老年性骨質疏松癥老年性骨質疏松癥（iiii型）型） ：內分泌性疾病，骨髓增生性疾病，藥物性骨：內分泌性疾病，骨髓增生性疾病，藥物性骨量減少，營養缺乏性疾病，慢性疾病，先天性疾病而廢用性量減少，營養缺乏性疾病，慢性疾病，先天性疾病而廢用性骨丟失其他能引起繼發性骨質疏松的疾病和因素。骨丟失其他能引起繼發性骨質疏松的疾病和因素。 青少年骨質疏松，青壯年成人骨質疏松青少年骨質疏松，青壯年成人骨質疏松原發性骨質疏松原發性骨質疏松繼發性骨質疏松繼發性骨質疏松特發性骨質疏松癥：特發性骨質疏松癥：骨質疏松癥的