骨代谢异常的生物化学诊断优秀PPT.ppt
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1、骨代谢异常的生物化学诊断第一页,本课件共有81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第二页,本课件共有81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)第三页,本课件共有81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可扩散可扩散第四页,本课件共有81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。此变化岁时达成人水平。此变化与碱性磷酸酶的活性有关。与碱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 )第五页,本课件共有81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、内质网内质网第六页,本课件共有81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的蛋白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肌肉收致肌肉收缩缩。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,参与钙磷羟化酶的活性,参与钙磷
6、代谢代谢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第七页,本课件共有81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第八页,本课件共有81页Ca+第九页,本课件共有81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)和含
7、磷酸根的辅酶(如等)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。如及代谢调控上均发挥重要作用。如 酶蛋白及多种功酶蛋白及多种功能性蛋白质的磷酸与脱磷酸化能性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。移反应、加磷酸反应等。第十页,本课件共有81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第十一页,本课件共有81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第十二页,本课件共有81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)。第十三页,本课件共有81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(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第十四页,本课件共有81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作食物中的磷
11、主指有机磷酸酯在磷酸酶的作用下生成用下生成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而影响磷的吸收。响磷的吸收。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 第十五页,本课件共有81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降钙素降钙素n甲状
12、旁腺激素相关蛋白甲状旁腺激素相关蛋白第十六页,本课件共有81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第十七页,本课件共有81页肝肝肝肝第十八页,本课件共有81页 PTH
13、PTH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。第十九页,本课件共有81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则作用于则作用于细胞膜外侧,使膜外侧的钙进入
14、细胞的,致细胞的内细胞膜外侧,使膜外侧的钙进入细胞的,致细胞的内Ca2+升高,并升高,并激活胞膜上的钙泵将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。具体如图第二十页,本课件共有81页n1.对骨的作用:对骨的作用:PTH浓度浓度升高升高时,骨细胞则时,骨细胞则有溶骨效应。有溶骨效应。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,抑制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,导致溶骨和骨钙的大破骨细胞
15、向成骨细胞的转化,导致溶骨和骨钙的大量释放。量释放。n使破骨细胞的活动性增强,骨盐溶解,血钙升使破骨细胞的活动性增强,骨盐溶解,血钙升高高 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第二十一页,本课件共有81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的重吸收,抑制吸收,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重吸收,结果使的重吸收,结果使血钙升高血钙升高
16、,血磷降血磷降低低,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第二十二页,本课件共有81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-D31.25-(
17、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羟化酶羟化酶第二十三页,本课件共有81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+()()()()()()第二十四页,本课件共有81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变膜磷脂
18、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。第二十五页,本课件共有81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,增是促进溶骨:加速破骨细胞的形成,增强破骨细胞的活性强破骨细胞的活性n间接作用间接作用是促进骨的钙化:促进肠道对钙磷的是促进骨的钙化:促进肠道对钙磷的吸收,增加血钙吸收,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促进肾小管上皮细胞对钙磷的重吸收对钙磷的重吸收(同PTH比较)其机制是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成,其机制是增
19、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。第二十六页,本课件共有81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合成:由甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌的一种单链多肽。单链多肽。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:抑制破骨细胞的活性;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促使破骨细胞向成骨细胞的转化,导致骨
20、盐沉积。化,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,抑制钙磷抑制钙磷的重吸收的重吸收,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。第二十七页,本课件共有81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肠吸收钙
21、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第二十八页,本课件共有81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%恶性肿瘤
22、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。第二十九页,本课件共有81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 2.2 5mmol/L)2.7 5mmol/L)2.7 5mmol/L)第三十七页,本课件共有81页 二、磷代谢异常n(一)低磷
23、血症(一)低磷血症hypophosphatemia(血清磷血清磷 0.81 mmol/L)1.4 5mmol/L)1.4 5mmol/L)第三十九页,本课件共有81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”。第四十页,本课件共有81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+)0.75-1.00mmol/Lmmol/L骨骨(5
24、5%)(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。第四十一页,本课件共有81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 血清镁的存在形式:蛋白结合镁血清镁的存在形式:蛋白结合镁30,离,离子镁子镁55,镁盐
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