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1、骨代谢异常的生物化学诊断本讲稿第一页，共八十一页 细胞：细胞：35%有机成分：有机成分：65%无机物无机物 钙磷镁钙磷镁 少量糖蛋白，骨磷蛋白和少量糖蛋白，骨磷蛋白和-羟化蛋白羟化蛋白 主要为主要为 型胶原型胶原骨基质骨基质骨质骨质成骨细胞成骨细胞 破骨细胞破骨细胞 骨细胞骨细胞 骨原细胞骨原细胞 骨的功能骨的功能机械支撑机械支撑保护脏器保护脏器参与代谢参与代谢骨代谢异常的生物化学诊断本讲稿第二页，共八十一页第一节第一节 钙和磷的代谢及调节钙和磷的代谢及调节 钙钙、磷磷、镁在体内的分布镁在体内的分布(%)(%)钙钙 磷磷 镁镁n骨和牙齿：骨和牙齿：99 85 55n软组织：软组织：1 15 4
2、5n细胞外液细胞外液 0.2 0.1 1n总量总量g(mol)1000(25)600(19.4)25(1.0)本讲稿第三页，共八十一页血浆中钙的存在形式n血钙通常指血浆钙，正常值为血钙通常指血浆钙，正常值为n2.252.75mmol/L n血钙血钙 血浆蛋白结合钙血浆蛋白结合钙40%（不可扩散）（不可扩散）与弱酸根结合的钙与弱酸根结合的钙15离子钙离子钙45可扩散可扩散本讲稿第四页，共八十一页 血浆中磷的存在形式v蛋白结合磷，游离磷（离子化），复合物磷蛋白结合磷，游离磷（离子化），复合物磷v正常成人血浆无机磷含量为正常成人血浆无机磷含量为0.71.1mmol/Lv血浆磷不如血钙稳定，儿童时期血
3、磷增高，此后随血浆磷不如血钙稳定，儿童时期血磷增高，此后随年龄增长而下降，在年龄增长而下降，在15岁时达成人水平。此变化与碱岁时达成人水平。此变化与碱性磷酸酶的活性有关。性磷酸酶的活性有关。v血钙与血磷之间有一定浓度关系血钙与血磷之间有一定浓度关系 以以以以mg/dlmg/dl计算每计算每计算每计算每 100 ml 100 ml 血液中钙磷的质量之积是一常数血液中钙磷的质量之积是一常数血液中钙磷的质量之积是一常数血液中钙磷的质量之积是一常数 Ca P Ca P=36 40=36 40成骨作用成骨作用成骨作用成骨作用 溶骨作用溶骨作用溶骨作用溶骨作用 Ca P Ca P 4040成骨作用成骨作用
4、成骨作用成骨作用 溶骨作用溶骨作用溶骨作用溶骨作用 Ca P Ca P 3535成骨作用成骨作用成骨作用成骨作用 溶骨作用溶骨作用溶骨作用溶骨作用（正常成人）（正常成人）（正常成人）（正常成人）（少年儿童）（少年儿童）（少年儿童）（少年儿童）（佝佝佝佝 偻偻偻偻 症症症症 ）本讲稿第五页，共八十一页一、钙和磷的生理功能n（一）钙的生理功能（一）钙的生理功能n1.细胞内钙细胞内钙n 含量：含量：10-6 10-7 mol/Ln 与磷脂与磷脂、二羧酸二羧酸、钙结合蛋白结合钙结合蛋白结合n 线粒体线粒体、肌浆肌浆、内质网内质网本讲稿第六页，共八十一页细胞内钙的功能n1.触发神经触发神经-肌肉收缩偶联
5、肌肉收缩偶联 骨骼肌骨骼肌细细胞内胞内储储存存CaCa2+2+受神受神经经冲冲动动而而释释放，放，CaCa2+2+浓浓度增大到度增大到1010-7-7-10-10-5-5mol/Lmol/L时时，CaCa2+2+可迅速地与可迅速地与钙钙蛋白蛋白的的钙结钙结合合亚亚基基结结合，引起一系列构象改合，引起一系列构象改变变后后导导致致肌肉收肌肉收缩缩。n2.作用于质膜，降低细胞膜的通透性作用于质膜，降低细胞膜的通透性n3.为细胞内第二信使，参与细胞内信号传递为细胞内第二信使，参与细胞内信号传递n4.酶的辅助因子酶的辅助因子n5.抑制维生素抑制维生素D3-1-羟化酶的活性，参与钙磷代谢羟化酶的活性，参与
6、钙磷代谢n6.钙结合蛋白钙结合蛋白-钙调蛋白为酶的调节物质钙调蛋白为酶的调节物质本讲稿第七页，共八十一页 细胞外钙的功能n1.是细胞内钙的来源是细胞内钙的来源n2.稳定神经细胞膜影响其应激性。降低稳定神经细胞膜影响其应激性。降低神经、肌肉的兴奋性。神经、肌肉的兴奋性。抽搐抽搐n3.钙离子可以作为凝血因子钙离子可以作为凝血因子，参与凝，参与凝血过程血过程本讲稿第八页，共八十一页Ca+本讲稿第九页，共八十一页（二）磷的生理功能n1.构成多种重要的核苷酸（如构成多种重要的核苷酸（如ATP、GTP、UTP、CTP等）等）n2.构成核苷酸辅酶类（如构成核苷酸辅酶类（如NAD+、NADP+、CoA等）等）
7、和含磷酸根的辅酶（如和含磷酸根的辅酶（如TPP、磷酸吡哆醛等）、磷酸吡哆醛等）n3.细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的功能以及细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的功能以及代谢调控上均发挥重要作用。如代谢调控上均发挥重要作用。如 酶蛋白及多种功能性酶蛋白及多种功能性蛋白质的磷酸与脱磷酸化蛋白质的磷酸与脱磷酸化n4.4.细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应如磷酸基转移细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应如磷酸基转移反应、加磷酸反应等。反应、加磷酸反应等。本讲稿第十页，共八十一页细胞外磷的功能n1.血中磷酸血中磷酸盐盐（HPOHPO4 42-2-/H/H2 2POPO4 4-）是血液）是血液缓缓冲体系的重要冲
8、体系的重要组组成成分。成成分。n2.细胞外磷酸盐为细胞内以及骨矿化所细胞外磷酸盐为细胞内以及骨矿化所需磷酸盐的来源需磷酸盐的来源本讲稿第十一页，共八十一页食物钙食物钙肠吸收肠吸收 影响因素影响因素 血钙血钙（2.25-2.752.25-2.75mmol/Lmmol/L）蛋白结合蛋白结合蛋白结合蛋白结合有机酸结合有机酸结合有机酸结合有机酸结合骨骨(99%)其它组织其它组织(结合结合)(1%)(1%)CaCa+0.01 0.01m m m mmol/Lmol/L粪钙粪钙80%尿钙尿钙(20%)随血钙调节随血钙调节钙的正常代谢二、钙和磷的代谢Ca+/Ca+/P2/12/1本讲稿第十二页，共八十一页
9、钙的代谢 1.吸收吸收 每日摄入每日摄入0.6 1.0gn部位部位：小肠上段小肠上段，主指十二指肠，主指十二指肠n方式方式：在活性：在活性VitD3下的下的主动吸收过程主动吸收过程n影响因素：影响因素：肠道肠道pH：酸促进吸收，乳酸，酸促进吸收，乳酸，胃酸胃酸,草酸草酸 植酸植酸 Ca(H2PO4)2 Ca3(PO4)2 食物中钙磷比例：食物中钙磷比例：Ca:P=2:1时吸收最佳时吸收最佳 肠道中肠道中活性活性VitD3的影响的影响 年龄的影响。年龄的影响。2.排泄排泄 部位：部位：肾（20）和肠道（80）由消化道排泄的钙量占总量的由消化道排泄的钙量占总量的80(未吸收钙及分泌钙未吸收钙及分泌
10、钙600mg）。由肾排出的钙占总排钙的）。由肾排出的钙占总排钙的20（150mg)。本讲稿第十三页，共八十一页n n磷的正常代谢食物食物磷磷肠吸收肠吸收 Vit D促进促进 血磷血磷血磷血磷（0.81.60.81.6mmol/Lmmol/L）骨和牙骨和牙骨和牙骨和牙(85%)(85%)其它组织其它组织其它组织其它组织(结合结合结合结合)(15%)(15%)粪磷粪磷30%尿磷尿磷(70%)随血磷调节随血磷调节本讲稿第十四页，共八十一页 磷的代谢 1.吸收吸收 每日摄入每日摄入1.0 1.5gn部位部位：小肠上段小肠上段主指空肠（主指空肠（70）n方式：方式：食物中的磷主指有机磷酸酯在磷酸酶的食物
11、中的磷主指有机磷酸酯在磷酸酶的作用下生成作用下生成H2PO4-，才能被吸收；，才能被吸收；n影响因素：影响因素：食物中金属离子的影响食物中金属离子的影响:长长期口服期口服氢氢氧化氧化铝铝凝胶凝胶以及食物中以及食物中钙钙、镁镁、铁铁离子离子过过多，均可由于形成不溶性磷酸多，均可由于形成不溶性磷酸盐盐而影响而影响磷的吸收。磷的吸收。n2.排泄：肾是磷排泄的主要器官，肾排磷占总排泄：肾是磷排泄的主要器官，肾排磷占总排磷的排磷的70，其余，其余30由粪便排泄由粪便排泄 本讲稿第十五页，共八十一页三三、钙和磷及骨代谢的激素调节钙和磷及骨代谢的激素调节n甲状旁腺素甲状旁腺素n维生素维生素D Dn降钙素降钙
12、素n甲状旁腺激素相关蛋白甲状旁腺激素相关蛋白本讲稿第十六页，共八十一页（一）（一）甲状旁腺素甲状旁腺素 parathyroidhormoneparathyroidhormone，PTHPTHn合成部位：合成部位：甲状旁腺的主甲状旁腺的主细细胞胞 前甲状旁腺素原前甲状旁腺素原 (115(115个个Aa)Aa)粗面内质网粗面内质网 25Aa25Aa 甲状旁腺素原甲状旁腺素原 (90(90个个Aa)Aa)高尔基复合体高尔基复合体 -6Aa-6Aa 甲状旁腺素甲状旁腺素 (84(84个个AaAa单链单链多多肽肽 )分子量分子量95009500本讲稿第十七页，共八十一页肝肝肝肝本讲稿第十八页，共八十一页
13、 PTHPTH对血钙和血磷的调节作用对血钙和血磷的调节作用 PTH是维持血钙正常水平的最重要的是维持血钙正常水平的最重要的调节因素，它有调节因素，它有升高血钙、降低血磷和升高血钙、降低血磷和酸化血液、促进溶骨酸化血液、促进溶骨等作用，其主要靶等作用，其主要靶器官是器官是骨骨、肾小管肾小管，其次是，其次是小肠粘膜小肠粘膜等。等。本讲稿第十九页，共八十一页 作用机制作用机制：作用于靶细胞膜，活化腺苷酸环化酶系统，激活：作用于靶细胞膜，活化腺苷酸环化酶系统，激活ATP生成生成cAMP及及PPi，cAMP能促使线粒体的钙转入细胞浆，能促使线粒体的钙转入细胞浆，PPi则作用于细胞膜外侧，使则作用于细胞膜
14、外侧，使膜外侧的钙进入细胞的，致细胞的内膜外侧的钙进入细胞的，致细胞的内Ca2+升高，并激活胞膜上的钙泵将升高，并激活胞膜上的钙泵将Ca2+主动转至胞外。引起血钙升高。具体如图主动转至胞外。引起血钙升高。具体如图本讲稿第二十页，共八十一页n1.对骨的作用：对骨的作用：PTH浓度浓度升高升高时，骨细胞则有溶时，骨细胞则有溶骨效应。骨效应。间质网状细胞间质网状细胞破骨细胞破骨细胞成骨细胞成骨细胞骨细胞骨细胞 PTH的作用机理可表现在二个方面的作用机理可表现在二个方面n使前破骨细胞和间质细胞向破骨细胞的转化，使前破骨细胞和间质细胞向破骨细胞的转化，抑制破骨细胞向成骨细胞的转化，导致溶骨和抑制破骨细胞
15、向成骨细胞的转化，导致溶骨和骨钙的大量释放。骨钙的大量释放。n使破骨细胞的活动性增强，骨盐溶解，血钙升高使破骨细胞的活动性增强，骨盐溶解，血钙升高 溶酶体释放各种水解酶；抑制异柠檬酸脱氢酶的活性，使溶酶体释放各种水解酶；抑制异柠檬酸脱氢酶的活性，使细胞内柠檬酸，异柠檬酸，乳酸，碳酸及透明质酸浓度增加；细胞内柠檬酸，异柠檬酸，乳酸，碳酸及透明质酸浓度增加；胶原酶活性增加胶原酶活性增加本讲稿第二十一页，共八十一页n2.对肾作用对肾作用n促进促进远曲小管和髓袢上段对钙远曲小管和髓袢上段对钙的重吸的重吸收，抑制收，抑制近曲小管及远曲小管对磷近曲小管及远曲小管对磷的的重吸收，结果使重吸收，结果使血钙升高
16、血钙升高，血磷降低血磷降低，尿钙减少尿钙减少，尿磷增加尿磷增加n3.促进活性促进活性VitD3的形成。的形成。n4.对小肠的作用对小肠的作用 为一种间接反应，促进肠道对钙磷的为一种间接反应，促进肠道对钙磷的重吸收重吸收本讲稿第二十二页，共八十一页(二二)维生素维生素D(Vitamin D,VitD)合成合成 肝肝和和肾肾是是VitD3活化的主要器官活化的主要器官n 麦角固醇麦角固醇紫外线紫外线 麦角钙化醇麦角钙化醇(D2)n D2 脱氢脱氢 7-脱氢胆固醇脱氢胆固醇 紫外线紫外线 胆钙化醇胆钙化醇(D3)活活 化：化：Vit D3(活性活性活性活性 D D3 3 )肝肝肾肾25-OH-D31.
17、25-(OH)2 -D3Vit DVit D3 3羟化酶羟化酶羟化酶羟化酶25-25-（OHOH）-D-D3 31 1a a羟化酶羟化酶本讲稿第二十三页，共八十一页高高Ca2+外源性食物外源性食物 内源性内源性(皮肤皮肤)维生素维生素D3肝脏肝脏 25-羟化酶羟化酶1,25-(OH)2D325-(OH)D3低低P3-高高P3-肾肾 1-a a羟化酶羟化酶降钙素降钙素甲状旁腺素甲状旁腺素无生物活性无生物活性微弱生物活性微弱生物活性生物活性明显增加生物活性明显增加低低Ca2+()()()()()()本讲稿第二十四页，共八十一页1.对小肠的作用对小肠的作用 促进小肠对钙磷的吸收促进小肠对钙磷的吸收改
18、变膜磷脂结构，增加对钙的通透性。上调与钙转运相关的蛋白质的表达提高腺苷环化酶的活性，作为第二信使发挥 作用。本讲稿第二十五页，共八十一页2.对骨骼的作用：对骨骼的作用：n直接作用直接作用是促进溶骨：加速破骨细胞的形成，增强是促进溶骨：加速破骨细胞的形成，增强破骨细胞的活性破骨细胞的活性n间接作用间接作用是促进骨的钙化：促进肠道对钙磷的吸收，是促进骨的钙化：促进肠道对钙磷的吸收，增加血钙增加血钙n结果表现为结果表现为促进骨组织的更新促进骨组织的更新3.对肾的作用：对肾的作用：促进肾小管上皮细胞对促进肾小管上皮细胞对钙磷的重吸收钙磷的重吸收（同PTH比较）其机制是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成，其
19、机制是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成，从而促进钙磷的吸收。从而促进钙磷的吸收。本讲稿第二十六页，共八十一页（三）（三）降钙素（降钙素（calcitonin,CT）合成：由甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌的一种单链多合成：由甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌的一种单链多肽。肽。32Aa,分子量分子量3418 血钙增高时，血钙增高时，CT分泌增多；血钙降低时，分泌增多；血钙降低时，CT分泌减少分泌减少 作用：作用：1.对骨的作用对骨的作用n抑制骨基质分解和骨盐溶解抑制骨基质分解和骨盐溶解：抑制破骨细胞的活性；：抑制破骨细胞的活性；n促进骨盐沉积促进骨盐沉积：促使破骨细胞向成骨细胞的转化，促使破骨细胞向成骨细胞的
20、转化，导致骨盐沉积。导致骨盐沉积。2.对肾脏的作用对肾脏的作用 CT可直接作用于肾脏的近曲小管，可直接作用于肾脏的近曲小管，抑制钙磷的重抑制钙磷的重吸收吸收，使尿钙的排出增加使尿钙的排出增加。3.对小肠的作用：主要是间接作用，通过抑制活性对小肠的作用：主要是间接作用，通过抑制活性D3的形成，而抑制小肠的钙磷的重吸收。的形成，而抑制小肠的钙磷的重吸收。本讲稿第二十七页，共八十一页甲状旁腺素甲状旁腺素维生素维生素D3降钙素降钙素来源来源甲状旁腺甲状旁腺皮皮 肤肤甲状腺甲状腺C细胞细胞对对钙钙磷磷代代谢谢的的影影响响骨骨 溶骨作用溶骨作用成骨作用成骨作用肾肾 重吸收钙重吸收钙重吸收磷重吸收磷肠吸收钙
21、肠吸收钙无明显影响无明显影响血钙血钙血磷血磷总效应总效应保钙排磷保钙排磷保钙保磷保钙保磷排钙排磷排钙排磷甲状旁腺素甲状旁腺素、维生素维生素D、降钙素对钙磷代谢的影响、降钙素对钙磷代谢的影响本讲稿第二十八页，共八十一页（四）甲状旁腺激素相关蛋白（四）甲状旁腺激素相关蛋白 (PTHrP)(PTHrP)n19871987年研究某些癌症引起恶性肿瘤体液年研究某些癌症引起恶性肿瘤体液性高钙血症性高钙血症(humoral hypercalcemia of(humoral hypercalcemia of malignancymalignancy，HHM)HHM)时发现。约有时发现。约有757580%80%
22、恶性肿瘤并发高钙血症，如乳癌恶性肿瘤并发高钙血症，如乳癌,肾癌肾癌,多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤,淋巴瘤和白血病等。淋巴瘤和白血病等。n它与它与PTHPTH的氨基酸结构相近，可与的氨基酸结构相近，可与PTHPTH受受体结合，并发挥甲状旁腺素的功能，引体结合，并发挥甲状旁腺素的功能，引起血钙升高。起血钙升高。本讲稿第二十九页，共八十一页第二节第二节 钙、磷、镁代谢紊乱钙、磷、镁代谢紊乱 一一、钙代谢异常钙代谢异常（一）低钙血症（一）低钙血症 hypocalcemia(血清钙血清钙血清钙血清钙 2.2 5mmol/L)2.7 5mmol/L)2.7 5mmol/L)本讲稿第三十七页，共八十一页 二、磷
23、代谢异常n（一）低磷血症（一）低磷血症hypophosphatemia(血清磷血清磷血清磷血清磷 0.81 mmol/L)1.4 5mmol/L)1.4 5mmol/L)本讲稿第三十九页，共八十一页补钙是预防低钙高磷摄入对骨质不良影响的最佳方案，当然作什么事情都有度，过分补钙也有不良影响，如钙奶综合征等。有人提出“大量饮用可乐会增加妇女骨质疏松的危险”。本讲稿第四十页，共八十一页 镁的代谢及其异常镁的代谢及其异常n总量与分布：总量与分布：2128g，居构成机体元，居构成机体元素的第素的第11位，位，调节细胞代谢，调控细胞生长调节细胞代谢，调控细胞生长 血清血清(Mg(Mg+)0.75-1.00
24、mmol/Lmmol/L骨骨(55%)(55%)其它组织其它组织(结合结合)(45%)(45%)n镁的生理功能：镁的生理功能：1.细胞内镁的功能：细胞内镁的功能：Mg2+是近是近300种酶的辅助因子，广泛参种酶的辅助因子，广泛参与各种生命活动。与各种生命活动。参与酶的底物形成。参与酶的底物形成。是许多酶的变构激活因子。是许多酶的变构激活因子。氧化磷酸化氧化磷酸化、糖酵解糖酵解、细胞复制细胞复制、核、核苷苷酸酸代谢代谢、蛋白、蛋白质质。本讲稿第四十一页，共八十一页2.细胞外镁的功能血清镁：血清镁：正常值：正常值：0.751.00mmol/L 血血清镁的存在形式：蛋白结合镁清镁的存在形式：蛋白结合
25、镁30，离子镁，离子镁55，镁盐，镁盐151.细胞内镁的来源细胞内镁的来源2.降低降低神经、肌肉的兴奋性神经、肌肉的兴奋性3.在突触前的神经末梢竞争性在突触前的神经末梢竞争性的抑制的抑制Ca+的进入的进入 功能功能AchCa+Ca+Mg+本讲稿第四十二页，共八十一页n n镁的代谢镁的代谢食物食物食物食物250mg镁镁血清血清(Mg(Mg+)0.75-1.00mmol/Lmmol/L骨骨(55%)(55%)其它组织其它组织(结合结合)(45%)(45%)约约95%95%重吸收重吸收肾肾尿镁尿镁(2-5%)(2-5%)甲状腺素甲状腺素醛固酮醛固酮()VitDVitDPTHPTH甲状腺素甲状腺素+本
26、讲稿第四十三页，共八十一页肌肉镁：肌肉镁：在有核细胞中存在的镁约有在有核细胞中存在的镁约有8080存在于肌肉中。存在于肌肉中。肌肉肌肉是维持镁平衡的重要组织。是维持镁平衡的重要组织。镁缺乏镁缺乏：急性血清镁与肌肉镁：急性血清镁与肌肉镁无无交换交换 慢性血清镁与肌肉镁慢性血清镁与肌肉镁有有交换交换镁增加：镁增加：无论是急性与慢性均无血清镁与肌无论是急性与慢性均无血清镁与肌肉镁的交换肉镁的交换本讲稿第四十四页，共八十一页（一）低镁血症（一）低镁血症 血镁血镁1.00mmol/L临床较少见临床较少见 原因：过多镁盐摄入原因：过多镁盐摄入 静脉输入静脉输入三、镁的代谢异常本讲稿第四十五页，共八十一页第
27、三节 骨代谢异常的临床生化 细胞：细胞：35%有机成分：有机成分：65%无机物无机物 钙磷镁钙磷镁 少量糖蛋白，骨磷蛋白和少量糖蛋白，骨磷蛋白和-羟化蛋白羟化蛋白 主要为主要为 型胶原型胶原骨基质骨基质骨质骨质成骨细胞成骨细胞 破骨细胞破骨细胞 骨细胞骨细胞 骨原细胞骨原细胞 一、骨的组成：本讲稿第四十六页，共八十一页骨的功能：1.机械支撑 2.保护脏器 3.参与钙磷等的储备和代谢本讲稿第四十七页，共八十一页二、骨的代谢：1.成骨作用（两个过程）（P298）骨的有机质形成骨盐沉积2.溶骨作用本讲稿第四十八页，共八十一页三、骨细胞的凋亡：概念：骨细胞的程序性死亡（一）破骨细胞的凋亡1.表现（丫啶
28、橙荧光染色）正常细胞：体积大，多核，发绿色荧光凋亡细胞：体积缩小，核固缩发橙红色荧光坏死细胞：细胞肿胀，可见均匀淡红色荧光本讲稿第四十九页，共八十一页三、骨细胞的凋亡：（一）破骨细胞的凋亡2.调节多种细胞因子、激素和维生素维持破骨细胞生存：M-CSF、IL-1、促进破骨细胞凋亡：TGF-破骨细胞凋亡调节：雌激素和VitK本讲稿第五十页，共八十一页n（二）软骨内成骨细胞的凋亡（P300）1.骺板软骨细胞的凋亡现象 2.细胞凋亡与软骨发育不良 3.关节生长发育和功能改建中细胞凋亡本讲稿第五十一页，共八十一页（一）骨质疏松症（osteoporosis)概念：是因多种原因引起的骨组织显微结构受损，骨矿
29、成分和骨基质等成分比例减少，骨质变薄，骨小梁数量减少，骨脆性增加，使骨折危险度增高的一种全身骨代谢障碍性疾病。在美国由于骨质疏松，每年引起150万骨折。1/3的65岁以上女性有脊柱压迫性骨折。一生中患髋骨骨折的约15%。在我国根据流行病学调查，60岁以上的老年人患骨质疏松的男女比例分别为35.8%和73%；4559岁者为16.9%和51.5%。据估计我国患骨质疏松者约有60008000万之多。二、代谢性骨病的临床生物化学本讲稿第五十二页，共八十一页n病因：1.生长发育期钙和维生素D摄入不足2.激素水平不稳定3.1，25（OH）2D3合成不足4某些药物 罗格列酮、糖皮质激素类药物 本讲稿第五十三
30、页，共八十一页 临床表现：1.疼痛。原发性骨质疏松症最常见的症症，以腰背痛多见，占疼痛患者中的70%-80%。2.身长缩短、驼背。3.骨折。这是退行性骨质疏松症最常见和最严重的并发症。实验室检查 X光片、骨密度扫描本讲稿第五十四页，共八十一页本讲稿第五十五页，共八十一页骨质软化症（osteomalacia)佝偻病n是继发于骨质疏松的疾病是继发于骨质疏松的疾病n骨矿物质吸收，显微镜下非矿化骨骨矿物质吸收，显微镜下非矿化骨类骨质（非矿化有机质）增加，类骨质（非矿化有机质）增加，n1.病因：维生素病因：维生素D缺乏，磷酸盐缺乏缺乏，磷酸盐缺乏n胃肠切除术胃肠切除术 小肠疾病小肠疾病 肝胆疾病肝胆疾病
31、 胰腺功能不全胰腺功能不全，n依赖维生素依赖维生素D型佝偻病（缺乏型佝偻病（缺乏1,25-(OH)2D羟化酶），羟化酶），n依赖维生素依赖维生素D型佝偻病（受体与型佝偻病（受体与1,25-(OH)2D结合的亲合力差）结合的亲合力差）n低磷血症骨质软化症：低磷血症骨质软化症：(维生素维生素D抵抗佝偻病）肾小管磷酸盐转运缺陷，抵抗佝偻病）肾小管磷酸盐转运缺陷，大量排泄磷酸盐大量排泄磷酸盐n药物药物本讲稿第五十六页，共八十一页维生素维生素D缺乏缺乏肠肠Ca2+、P3-吸收吸收血血Ca2+甲状旁腺代偿机制增强甲状旁腺代偿机制增强尿尿P3-排出排出旧骨脱钙旧骨脱钙血血 P3-血钙正常或稍低血钙正常或稍低
32、钙磷乘积钙磷乘积骨样组织钙化障碍骨样组织钙化障碍骨质软化骨质软化骨样组织堆积骨样组织堆积成骨作用成骨作用本讲稿第五十七页，共八十一页 n肌无力，张力过低肌无力，张力过低n骨骼改变：骨骼改变：脊柱侧弯脊柱侧弯，“O”、“X”形腿形腿 其它：外伤易骨折其它：外伤易骨折 肋骨串珠肋骨串珠方颅方颅2.临床表现临床表现本讲稿第五十八页，共八十一页3.实验室检查：实验室检查：n血清碱性磷酸酶测定、钙、磷、血清碱性磷酸酶测定、钙、磷、血清血清25(OH)D25(OH)D浓度测定浓度测定 肾小管磷酸盐最大吸收率：肾小管磷酸盐最大吸收率：测定空腹血清磷酸盐肌酐和同时收集的测定空腹血清磷酸盐肌酐和同时收集的2小时
33、尿磷酸盐小时尿磷酸盐、肌酐，肌酐，分别计算出磷酸盐和肌酐的清除率分别计算出磷酸盐和肌酐的清除率肾磷酸盐转运缺陷肾磷酸盐转运缺陷本讲稿第五十九页，共八十一页Pagets病 变形性骨炎n骨的局部性病变，骨吸收后被混乱形式骨的局部性病变，骨吸收后被混乱形式的骨质所替代。的骨质所替代。n1.临床表现：临床表现：受侵部位出现局部骨痛和受侵部位出现局部骨痛和发热，骨胳变形，关节炎，神经压迫。发热，骨胳变形，关节炎，神经压迫。n2.实验室检查：血清实验室检查：血清ALP,B-ALP增高，增高，尿脱氧吡啶酚尿脱氧吡啶酚、羟脯氨酸增高，羟脯氨酸增高，本讲稿第六十页，共八十一页本讲稿第六十一页，共八十一页肾性骨营
34、养障碍肾性骨营养障碍 （renal osteodystrophy)n各种原因导致的肾衰引起的骨骼异常。各种原因导致的肾衰引起的骨骼异常。纤维性骨炎，骨软化症，骨发育不全，骨骼淀粉样变纤维性骨炎，骨软化症，骨发育不全，骨骼淀粉样变n发病机制发病机制n临床表现：临床表现：骨痛：小腿臀部脊柱骨痛：小腿臀部脊柱 儿童骨骼畸形儿童骨骼畸形 骨组织外骨化：关节周区域，动脉中间层，肺，心肌骨组织外骨化：关节周区域，动脉中间层，肺，心肌 实验室检查：实验室检查：血清尿素氮、肌酐升高，高磷、低钙、高镁血症血清尿素氮、肌酐升高，高磷、低钙、高镁血症PTH升高，升高，1,25-(OH)2D减少减少本讲稿第六十二页，
35、共八十一页第四节第四节 骨代谢疾病的生化标志物与检骨代谢疾病的生化标志物与检测测一一、骨代谢的标志物骨代谢的标志物n骨形成标志物骨形成标志物 骨钙素骨钙素 骨性碱性磷酸酶骨性碱性磷酸酶 前胶原肽前胶原肽n骨吸收标志物骨吸收标志物 胶原交联胶原交联 耐酒石酸酸性磷酸酶耐酒石酸酸性磷酸酶 尿半乳糖羟赖氨酸尿半乳糖羟赖氨酸 尿羟脯氨酸尿羟脯氨酸 本讲稿第六十三页，共八十一页骨钙素(osteocalcin)n分子量为分子量为56695669，含，含4949个氨基酸，个氨基酸，骨钙素是在骨中含量十骨钙素是在骨中含量十分丰富的非胶原蛋白，其总量占骨组织中非胶原蛋白的分丰富的非胶原蛋白，其总量占骨组织中非胶
36、原蛋白的15152020。骨钙素由成骨细胞合成和分泌，与羟磷灰。骨钙素由成骨细胞合成和分泌，与羟磷灰石有较强的亲和力，约石有较强的亲和力，约5050沉着于骨基质，其余沉着于骨基质，其余5050进入血循环。进入血循环。n1 1，25(OH)25(OH)2 2D D可以促进其合成。可以促进其合成。n生理功能是维持骨的正常矿化速率，抑制异常的羟基磷生理功能是维持骨的正常矿化速率，抑制异常的羟基磷灰石结晶的形成，抑制软骨矿化速率。灰石结晶的形成，抑制软骨矿化速率。n血清骨钙素可以反映成骨细胞的活性或者是骨的形血清骨钙素可以反映成骨细胞的活性或者是骨的形成的指标成的指标 本讲稿第六十四页，共八十一页骨碱
37、性磷酸酶(bone alkaline phosphatase):n在骨内碱性磷酸酶来源于在骨内碱性磷酸酶来源于成骨细胞。成骨细胞。n成骨细胞活性和骨形成增加时，骨碱性磷酶活性成骨细胞活性和骨形成增加时，骨碱性磷酶活性增加。增加。n在血清中稳定，不受昼夜变化影响在血清中稳定，不受昼夜变化影响 在反映骨细胞活性及骨形成上在反映骨细胞活性及骨形成上优于骨钙素优于骨钙素碱性磷酸酶：骨，肝，肾，小肠，胎盘碱性磷酸酶：骨，肝，肾，小肠，胎盘本讲稿第六十五页，共八十一页前胶原肽 I I型胶原前肽是最常见的骨胶原，是骨基型胶原前肽是最常见的骨胶原，是骨基质的重要组成部分，几乎组成总蛋白部质的重要组成部分，几乎
38、组成总蛋白部分的分的9090。n反映成骨细胞活动和骨形成以及反映反映成骨细胞活动和骨形成以及反映I I型胶原合成速率的特异指标型胶原合成速率的特异指标。n前胶原前胶原 胶原胶原前胶原氨基端肽（前胶原氨基端肽（PINPPINP）前胶原羧基端肽（前胶原羧基端肽（PICPPICP）本讲稿第六十六页，共八十一页（二）骨吸收标志物（二）骨吸收标志物n1.胶原交联胶原交联骨由无机质和有机质组成，胶原的成分占到有机质的骨由无机质和有机质组成，胶原的成分占到有机质的90%90%，I型胶原型胶原nI型胶原结构型胶原结构:由两条由两条a a1 1(I)和一条和一条a a2 2(I)链组成，其链组成，其结构为结构为
39、a a1 1(I)2 2 a a2 2(I)本讲稿第六十七页，共八十一页I型前胶原（型前胶原（N-、C-末端延伸链）末端延伸链）1000Aa,140kD 脯氨酸赖氨酸羟基化脯氨酸赖氨酸羟基化糖基化糖基化三链间二硫键形成三链间二硫键形成三股螺旋结构三股螺旋结构N-、C-端前肽端前肽 I型胶原分子型胶原分子未成熟纤维未成熟纤维分子内部分子内部、分子间共价交联分子间共价交联分泌后分泌后2羟赖氨酸侧链，羟赖氨酸侧链，1赖氨酸侧链赖氨酸侧链脱氧吡啶酚脱氧吡啶酚/赖氨酸吡啶酚赖氨酸吡啶酚3个羟赖氨酸侧链个羟赖氨酸侧链吡啶酚吡啶酚/羟赖氨酰吡啶酚羟赖氨酰吡啶酚成环成环稳定的成熟纤维稳定的成熟纤维本讲稿第六十
40、八页，共八十一页吡啶酚和脱氧吡啶酚 吡啶酚吡啶酚 存在于硬连接组织：软骨存在于硬连接组织：软骨*脱氧吡啶酚脱氧吡啶酚 存在于骨、韧带、主动脉存在于骨、韧带、主动脉 脱氧吡啶酚：脱氧吡啶酚：v由胶原自然合成，非生物合成由胶原自然合成，非生物合成v从尿中排出前不被代谢从尿中排出前不被代谢v骨是脱氧吡啶酚的重要来源骨是脱氧吡啶酚的重要来源v仅来源于天然基质的降解产物，不受饮食等干扰。仅来源于天然基质的降解产物，不受饮食等干扰。特异特异、灵敏地反映骨吸收灵敏地反映骨吸收本讲稿第六十九页，共八十一页耐酒石酸酸性磷酸酶耐酒石酸酸性磷酸酶（Tartratercsistant acid phosphatase
41、,TRAP）n血浆抗酒石酸酸性磷酸酶主要存在于血浆抗酒石酸酸性磷酸酶主要存在于破破骨细胞，骨细胞，而成骨细胞和骨细胞中含量甚而成骨细胞和骨细胞中含量甚少。少。n骨吸收时，骨吸收时，TRAPTRAP由破骨细胞释放入血循由破骨细胞释放入血循环中，所以血浆中环中，所以血浆中TRAPTRAP水平被认为是骨水平被认为是骨吸收的一项生化指标，主要反映破骨细吸收的一项生化指标，主要反映破骨细胞活性和骨吸收状态。胞活性和骨吸收状态。本讲稿第七十页，共八十一页3.尿半乳糖羟赖氨酸尿半乳糖羟赖氨酸n胶原纤维胶原纤维 糖基化糖基化半乳糖羟赖氨酸半乳糖羟赖氨酸糖化半乳糖羟赖氨酸糖化半乳糖羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸骨胶原
42、骨胶原 皮肤胶原皮肤胶原4.尿羟脯氨酸尿羟脯氨酸 体内胶原代谢的终产物之一，其中一半来自骨胶原的破坏，还有一部分来自骨以外的各种胶原组织及饮食中胶原的破坏。反映骨吸收和骨转换程度，但不特异。反映骨吸收和骨转换程度，但不特异。本讲稿第七十一页，共八十一页3.实验室检查实验室检查 骨吸收标志物骨吸收标志物 尿钙，尿胶原交联（尿钙，尿胶原交联（尿尿N端肽、脱氧吡啶端肽、脱氧吡啶酚、酚、C端肽端肽)血碱性磷酸酶，骨钙素血碱性磷酸酶，骨钙素骨形成标志物骨形成标志物本讲稿第七十二页，共八十一页第五节第五节 骨代谢相关指标的骨代谢相关指标的 实验室检查实验室检查n一一、钙钙、磷磷、镁的实验室检查镁的实验室检
43、查n（一）钙测定（一）钙测定n1.总钙测定总钙测定n(1)分光光度法分光光度法邻甲酚酞络合酮邻甲酚酞络合酮PH12 Ca紫红色獒合物紫红色獒合物 570-580nm偶氮砷偶氮砷pH 6蓝紫色复合物蓝紫色复合物 650-660nm(2)原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法镧镧-盐酸溶液（盐酸溶液（50）血清血清Ca（1）乙炔火焰乙炔火焰基态钙原子吸收基态钙原子吸收422.7nm光波光波8-羟基喹啉遮盖镁离子羟基喹啉遮盖镁离子Ca检测吸光值检测吸光值本讲稿第七十三页，共八十一页n离子选择电极法离子选择电极法游离（离子游离（离子)钙的测定钙的测定（二）血清磷的测定（二）血清磷的测定无机磷无机磷 钼酸
44、铵钼酸铵磷钼酸络合物磷钼酸络合物340nm(三三)镁测定镁测定1.血清总镁测定血清总镁测定 分光光度法：钙镁试剂分光光度法：钙镁试剂(calmagite)，羟甲基偶氮苯萘酚磺酸盐，羟甲基偶氮苯萘酚磺酸盐邻苯二胺邻苯二胺钼蓝钼蓝600-700nmMgMg-Calmagite 530-550nmEGTA-CaKCN-金属离子金属离子聚乙烯吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮表面活性剂表面活性剂蛋白质，脂血蛋白质，脂血本讲稿第七十四页，共八十一页n甲基麝香草酚蓝甲基麝香草酚蓝Mg蓝色复合物蓝色复合物 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法镧镧-盐酸溶液（盐酸溶液（50）血清血清Mg（1）乙炔火焰乙炔火焰基态镁原子吸
45、收基态镁原子吸收285.2nm光波光波检测吸光值检测吸光值2.游离镁离子测定游离镁离子测定 离子选择电极法离子选择电极法本讲稿第七十五页，共八十一页二、钙、镁及骨代谢调节激素的测定（一）甲状旁腺激素测定（一）甲状旁腺激素测定n放射免疫法，免疫化学发光法放射免疫法，免疫化学发光法（二）维生素维生素D测定n放射竞争结合法放射竞争结合法（competitive radioimmunoassay,CPB)n放射受体测定法放射受体测定法 (radioreceptor assay,RRA)n放射免疫法放射免疫法(radio-immunity assay,RIA)nHPLC法法(high performan
46、ce liquid chromatography,HPLC)本讲稿第七十六页，共八十一页(三）降钙素测定三）降钙素测定n两点免疫法两点免疫法（四）甲状旁腺相关蛋白测定（四）甲状旁腺相关蛋白测定竞争性免疫法竞争性免疫法n测定测定PTHrPPTHrP氨基端氨基端1 13434、nPTHrPPTHrP中端氨基酸残基中端氨基酸残基 37376767，37377474n测定测定PTHrPPTHrP羧基羧基亲和色谱法亲和色谱法 反相色谱法反相色谱法人降钙素基础水平低于人降钙素基础水平低于10-29ng本讲稿第七十七页，共八十一页三、骨代谢标志物测定（一）骨形成标志物测定（一）骨形成标志物测定1.骨钙素测定
47、骨钙素测定：抗人骨钙素抗体，抗人骨钙素抗体，两点法两点法IRMA,酶免疫法，化学发光法酶免疫法，化学发光法2.骨性碱性磷酸酶测定骨性碱性磷酸酶测定化学法和仪器检测：化学法和仪器检测：热失活法热失活法 化学抑制法（化学抑制法（L-苯丙氨酸，苯丙氨酸，L-高精氨酸，左旋咪唑）高精氨酸，左旋咪唑）电泳法，等电聚焦法，麦胚凝集素法，电泳法，等电聚焦法，麦胚凝集素法，HPLC免疫法：单克隆免疫法：单克隆B-ALP抗体抗体,与肝性与肝性-ALP存在存在5-20%交叉反应交叉反应本讲稿第七十八页，共八十一页（二）骨吸收标志物测定（二）骨吸收标志物测定1.吡啶酚和脱氧吡啶酚的测定吡啶酚和脱氧吡啶酚的测定nHP
48、LC法：法：小胶原肽段小胶原肽段酸水解酸水解游离吡啶酚及脱氧吡啶酚游离吡啶酚及脱氧吡啶酚色谱柱纯化色谱柱纯化HPLCo免疫法：免疫法：竞争性酶免疫测定（竞争性酶免疫测定（competitive EIA)单抗检测脱氧吡啶酚单抗检测脱氧吡啶酚等分子交叉反应法检测吡啶酚等分子交叉反应法检测吡啶酚竞争性单克隆抗体竞争性单克隆抗体ELISA法：测定脱氧吡啶酚法：测定脱氧吡啶酚本讲稿第七十九页，共八十一页n2.C-端肽和端肽和N-端肽测定端肽测定n商品化试剂盒：商品化试剂盒：竞争性单克隆抗体竞争性单克隆抗体ELISA法（法（NTx）：单克隆抗正：单克隆抗正常青春期尿液常青春期尿液N-端肽片段抗体，检测端肽
49、片段抗体，检测N-端肽端肽NTx C-端肽端肽ELISA 法（法（cross-Laps)：兔多克隆抗体，：兔多克隆抗体，识别与人一致的识别与人一致的7肽片段肽片段n3.耐酒石酸酸性磷酸酶测定耐酒石酸酸性磷酸酶测定 不特异不特异n4.尿半乳糖羟赖氨酸测定：反相尿半乳糖羟赖氨酸测定：反相HPLC n5.尿羟脯氨酸测定尿羟脯氨酸测定:无组织特异无组织特异本讲稿第八十页，共八十一页要求：n一、掌握钙磷镁的代谢及其异常。一、掌握钙磷镁的代谢及其异常。n二、掌握钙磷镁测定的原理，评价及临床意义二、掌握钙磷镁测定的原理，评价及临床意义n三、了解骨代谢异常的生物化学三、了解骨代谢异常的生物化学本讲稿第八十一页，共八十一页