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第十三章章 骨骨代谢异异常的生生物化学学诊断骨的主要要成分是是无机物物（钙、磷磷和镁）和和有机基基质（型胶原原）。骨骨具有三三大主要要功能：机械支支撑；保护脏脏器；代谢（参参与钙和和磷等的的储备和和代谢调调节）。第一节 钙和和磷的代代谢及调调节钙盐、磷磷酸盐是是机体含含量最多多的无机机盐，约约99%的钙、885%的的磷以及及一半以以上的镁镁存在于于骨和齿齿（表113-11）。它它们在血血浆中以以游离、与与蛋白结结合或与与其他阴阴离子形形成复合合物等形形式存在在（表113-22）。表13-1 钙、磷磷、镁在在体内的的分布相对分布布（%）组织钙磷镁骨和齿998555软组织11545细胞外液液<0.22<0.111总量克克(mool)10000(255)600(19.4)25(11.0)表13-2 血血浆中钙钙、磷、镁镁的存在在形式存在形式式占总量的的百分比比钙磷镁游离（离离子化）505555蛋白结合合401030复合物103515总浓度（mg/dL）8.610.32.54.551.72.44(mmool/LL)2.1552.570.8111.450.7000.99一、钙和和磷的生生理功能能（一）钙钙的生理理功能人体内的的钙包括括细胞内内钙和细细胞外钙钙，而骨骨骼是细细胞内、外外钙的最最大储备备库。1细胞胞内钙 细胞质质内的钙钙浓度约约10-6 mmol/L110-77moll/L，仅仅为细胞胞外液的的1/110000。细胞胞内钙的的功能包包括：（1）触触发肌肉肉兴奋-收缩耦耦联。（2）作作用于质质膜，影影响膜通通透性及及膜的转转运。（3）CCa2+作为细细胞内第第二信使使，广泛泛参与胞胞内多种种信号转转导。（4）CCa2+是许多多酶（脂脂肪酶、ATP酶、腺苷酸环化酶）的辅因子。（5）CCa2+能抑制制维生素素D3-1-羟羟化酶的的活性，参参与自身身及磷代代谢的调调节。（6）细细胞内钙钙结合蛋蛋白钙调蛋蛋白是重重要的酶酶调节物物质。2细胞胞外钙 细胞外外钙指存存在于血血浆等细细胞外液液中的钙钙，亦具具有许多多重要功功能：（1）稳稳定神经经细胞膜膜影响其其应激性性。血浆浆游离钙钙浓度的的降低会会增加神神经肌肉肉的应激激性，发发生手足足搐搦，游游离钙浓浓度增高高将降低低其应激激性。（2）血血浆Caa2+即凝凝血因子子，参与与凝血过过程。（3）细细胞外钙钙是细胞胞内钙的的来源，它它为骨的的矿化、凝凝血以及及膜电位位维持提提供钙离离子。血浆钙约约一半与与蛋白主主要是清清蛋白结结合。这这种结合合受pHH的影响响，酸中中毒时清清蛋白的的氨基酸酸链带更更多的正正电荷，结结合钙减减少, 游离钙钙增多。而而碱中毒毒则产生生相反影影响。（二）磷磷的生理理功能体内磷亦亦包括细细胞内磷磷和细胞胞外磷，骨骨骼是细细胞内、外外磷的储储备库。1细胞胞内磷酸酸盐 细细胞内磷磷酸盐参参与多种种细胞内内的代谢谢过程，包包括：（1）三三磷酸腺腺苷(AATP)中的高高能磷酸酸盐，作作为能源源维持着着细胞的的各种生生理功能能，如肌肌肉的收收缩、生生物膜上上的各种种主动转转运系统统等。（2）磷磷酸盐是是各种腺腺嘌呤、鸟鸟嘌呤核核苷以及及核苷酸酸辅酶类类（如NNAD+、NADDP+、FMNN、FADD、CoAA等）和和其他含含磷酸根根的辅酶酶（如TTPP、磷磷酸吡多多醛等）的的组成成成分。（3）磷磷脂在构构成生物物膜结构构、维持持膜功能能以及代代谢调控控上均发发挥重要要作用。（4）细细胞内的的磷酸盐盐参与许许多酶促促反应，如如磷酸基基转移反反应、加加磷酸分分解反应应等。2、细胞胞外磷酸酸盐功能能 血浆浆中磷酸酸盐是以以磷酸氢氢盐和磷磷酸二氢氢盐两种种形式存存在，这这两种形形式统称称无机磷磷，正常常成人血血浆无机机磷含量量为0.81 1.45mmmoll/L。细细胞外磷磷酸盐主主要功能能为：（1）血血中磷酸酸盐（HHP42-/HH2PO4-）是血血液缓冲冲体系的的重要组组成。（2）细细胞外磷磷酸盐为为细胞内内以及骨骨矿化所所需磷酸酸盐的来来源。血钙与血血磷之间间有一定定的浓度度关系，正正常人钙钙、磷浓浓度（mmg/ddl）的的乘积在在3640之之间。二、钙和和磷的代代谢正常成人人钙日摄摄入量在在0.661.0g之间。钙钙主要在在活性维维生素DD3调节下下，在十十二指肠肠主动吸吸收。肠肠道pHH明显影影响钙的的吸收，偏偏碱时可可以促进进不吸收收的Caa3(POO4)2生成，减减少钙吸吸收。乳乳酸、氨氨基酸及及胃酸等等酸性物物质有利利于可吸吸收的CCa(HH2PO4)2的形成成，因此此能促进进钙的吸吸收。食食物中草草酸和植植酸可与与钙形成成不溶性性盐，影影响钙的的吸收。食食物中钙钙磷比例例对吸收收也有一一定影响响，CaaP21时吸吸收最佳佳。钙通过肠肠道及肾肾排泄。尿尿钙的排排出量受受血钙浓浓度直接接影响，血血钙低于于2.44 mmmol/L时，尿尿中无钙钙排出。成人每日日进食磷磷约1.0 1.55 g，以有有机磷酸酸酯和磷磷脂为主主，在肠肠管内磷磷酸酶的的作用下下分解为为无机磷磷酸盐。磷磷在空肠肠吸收最最快，吸吸收率达达70%，低磷磷膳食时时甚至可可达900%。由由于磷的的吸收不不良而引引起的磷磷缺乏较较为少见见，但长长期口服服氢氧化化铝凝胶胶以及食食物中钙钙、镁、铁铁离子过过多，均均可由于于形成不不溶性磷磷酸盐而而影响磷磷的吸收收。肾是排泄泄磷的主主要器官官。三、钙和和磷及骨骨代谢的的激素调调节甲状旁腺腺激素（PTH）、1,25(OH)2D3、1,25(OH)2D2以及降钙素是钙、磷及骨代谢的主要调节激素。（一）甲甲状旁腺腺激素甲状旁腺腺激素（parrathhyrooid horrmonne，PTHH）是甲状状旁腺主主细胞合合成与分分泌的一一种单链链多肽。初初合成的的是含1115个个氨基酸酸残基的的前甲状状旁腺素素原，在在粗面内内质网去去掉N端255个氨基基酸残基基形成甲甲状旁腺腺素原，后后者再在高尔尔基复合合体内从从N端去掉掉一个66肽，形形成844个氨基基酸残基基的PTTH，分分子量99 5000。PTH的的合成与与分泌受受细胞外外液Caa2+浓度度的负反反馈调节节，血钙钙浓度降降低可促促进PTTH合成成与分泌泌；血钙钙浓度高高则抑制制PTHH合成与与分泌。血血钙在11.3 3.99 mmmol/L范围围内与PPTH分分泌呈负负相关关关系。PTH是是维持血血钙正常常水平最最重要的的调节激激素，它它有升高高血钙、降降低血磷磷和酸化化血液等等作用，其其主要靶靶器官是是骨、肾肾小管，其其次是小小肠粘膜膜等。PPTH作作用于靶靶细胞膜膜上受体体，活化化腺苷酸酸环化酶酶系统，增增加胞浆浆内cAAMP及及焦磷酸酸盐浓度度。cAAMP能能促进线线粒体CCa2+转运入入胞浆；焦磷酸酸盐则作作用于细细胞膜外外侧，使使膜外侧侧的Caa2+进入入细胞。共共同导致致胞浆内内Ca2+浓度增增加，激激活细胞胞膜上的的“钙泵”，将Caa2+主动动转运至至细胞外外液，导导致血钙钙升高。1对骨骨的作用用 骨是是最大的的钙储备备库，PPTH总总的作用用是促进进溶骨，升升高血钙钙。PTTH可在在数分钟钟到数小小时内引引起骨钙钙动员，数数小时至至数日内内，PTTH可促促进前破破骨细胞胞和间质质细胞转转化为破破骨细胞胞，使破破骨细胞胞数目增增加，导导致溶骨骨和骨钙钙的大量量释放。PTH对破骨细胞的作用是通过升高细胞内Ca2+浓度，进而促使溶酶体释放各种水解酶；抑制异柠檬酸脱氢酶等酶活性，使细胞内异柠檬酸、柠檬酸、乳酸、碳酸及透明质酸等酸性物浓度增高，促进溶骨。2对肾肾的作用用 主要要是促进进磷的排排出及钙钙的重吸吸收，进进而降低低血磷，升升高血钙钙。它作作用于肾肾远曲小小管和髓髓袢上升升段以促促进钙的的重吸收收；抑制制近曲小小管及远远曲小管管对磷的的重吸收收。3对维维生素DD的作用用 PTTH能升升高肾225(OOH)DD3-1-羟化化酶活性性，从而而促进高高活性的的1，225(OOH)22D3的生成成。4对小小肠的作作用 PPTH促促进小肠肠对钙和和磷的吸吸收，这这一作用用是促肾肾生成11，255(OHH)2D3的继发发效应。11,255(OHH)2D3可促进进小肠对对钙和磷磷的吸收收。（二）维维生素DD维生素DD（vittamiin DD,ViitD）为为类固醇醇衍生物物，具有有抗佝偻偻病的作作用，又又称钙（骨骨）化醇醇。维生生素D2和D3具有相相同的生生理作用用，而且且都必须须在体内内经过一一定的代代谢转变变，成为为活化型型后才能能发挥其其生物学学作用，肝肝和肾是是维生素素D活化的的主要器器官。肝细胞微微粒体中中有维生生素D3-255-羟化化酶系，可可在NAADPHH、O2和Mg2+参与下下将维生生素D3羟化生生成255(OHH)D33。在肝肝生成的的25(OH)D3与血浆浆中特异异的2-球蛋蛋白（DD结合蛋蛋白）结结合，运运输到肾肾脏，在在肾近曲曲小管上上皮细胞胞线粒体体中的225(OOH)DD3-1-羟化化酶系（包包括黄素素酶、铁铁硫蛋白白和细胞胞色素PP4500）催化化下，再再羟化生生成1,25(OOH)22D3。后者者活性比比维生素素D3高100155倍，被被视为维维生素DD的活性性型，并并被认为为是一种种激素。1,255(OHH)2D3水平能能负反馈馈地抑制制25(OH)D3-1-羟化化酶的活活性，但但正反馈馈地调节节肾255(OHH)D33-244-羟化化酶的合合成。血血磷水平平亦可负负反馈地地调节225(OOH)DD3-1-羟化化酶系的的活性，故故当血磷磷降低时时可促进进1,25(OOH)22D3的生成成，血磷磷增高时时，255(OHH)D33-1-羟化化酶系的的活性降降低。甲甲状旁腺腺素也可可促进11,25(OOH)22D3的生成成；而降降钙素则则抑制此此过程。人体所需需的维生生素D除来自自食物外外，也可可经日光光照射后后在皮下下由7-脱氢胆胆固醇转转变生成成。1对小小肠的作作用 11,255(OHH)2D3具有促促进十二二指肠对对钙的吸吸收及空空肠、回回肠对磷磷的吸收收和转运运的双重重作用。1,255(OHH)2D3进入肠肠粘膜上上皮细胞胞后，首首先与细细胞中特特异受体体结合，进进而发挥挥下述作作用：与受体体结合的的1,225(OOH)22D3直接作作用于刷刷状缘，改改变膜磷磷脂的结结构与组组成（增增加磷脂脂酰胆碱碱和不饱饱和脂肪肪酸含量量），增增加对钙钙的通透透性；与受体体结合的的1,225(OOH)22D3进入细细胞核，上上调与钙钙转运有有关蛋白白质（钙钙结合蛋蛋白，CCa2+-ATTP酶）的的表达；与受体体结合的的1,225(OOH)22D3还可提提高基底底膜腺苷苷酸环化化酶的活活性。细细胞内增增加的钙钙和cAAMP都作为为第二信信使，发发挥其调调节作用用。在1,225(OOH)22D3作用下下，细胞胞内钙浓浓度升高高，2对骨骨的作用用 1,25(OH)2D3与PTHH协同作作用，既既加速破破骨细胞胞的形成成，增强强破骨细细胞活性性，促进进溶骨；亦通过过促进肠肠管钙、磷磷的吸收收，使血血钙、血血磷水平平增高以以利于骨骨的钙化化。3对肾肾的作用用 1,25(OH)2D3促性肾肾小管上上皮细胞胞对钙、磷磷的重吸吸收，其其机制也也是上调调细胞内内钙结合合蛋白的的表达。以上作用用使血钙钙、血磷磷增高。增增高的钙钙、磷有有利于骨骨的钙化化。维生生素D能维持持骨盐的的溶解和和沉积的的对立统统一，有有利于骨骨的更新新与生长长。（三）降降钙素降钙素（calcitonin，CT）是由甲状腺滤泡旁细胞（parafollicularcell，C细胞）合成、分泌的一种单链多肽激素，由32个氨基酸残基组成，分子量3 418。CT在初合成时是含136个氨基酸残基、分子量15 000的前体物。此前体物中还含有一个称为降钙蛋白（katacalcin）的21肽片段。当血钙增高时，CT与降钙蛋白等分子分泌，降钙蛋白能增强CT降低血钙的作用。血钙低于正常时，CT分泌减少。CT作用的靶器官主要是骨和肾。1对骨骨的作用用 抑制制破骨细细胞生成成及活性性，从而而抑制骨骨基质的的分解和和骨盐溶溶解。还还可使间间质细胞胞转变为为成骨细细胞，促促进骨盐盐沉积，降降低血钙钙。2对肾肾的作用用 抑制制肾小管管对钙、磷磷的重吸吸收，以以增加尿尿钙、尿尿磷，降降低血钙钙、血磷磷。（四）甲甲状旁腺腺激素相相关蛋白白甲状旁腺腺激素相相关蛋白白（paaratthyrroidd hoormoone-rellateed pproteein，PTHHrP）由由肿瘤细细胞分泌泌后，作作为内分分泌激素素作用于于靶组织织（骨骼骼和肾）引引起高钙钙血症。第二节 钙和和磷代谢谢紊乱一、钙代代谢异常常钙代谢异异常表现现为血清清总钙和和或游离离钙水平平异常升升高或低低下。正正常成人人血清总总钙参考考范围为为2.225 2.775 mmmoll/L，游游离钙参参考范围围为0.94 1.26 mmool/LL。（一）低低钙血症症 低钙血症症(hyypoccalccemiia)，血血清总钙钙浓度可可因清蛋蛋白结合合部分或或游离部部分的减减少而导导致降低低，游离离钙的减减少通常常是由于于维持血血清钙各各种存在在形式间间分配的的生理机机制破坏坏而引起起。引起起低钙血血症的常常见病因因有：1. 低低清蛋白白血症2.慢性性肾功能能衰竭3. 甲甲状旁腺腺功能减减退4. 维维生素DD缺乏5. 电电解质代代谢紊乱乱（二）高高钙血症症 高钙血症症(hyyperrcallcemmia)在临床床常见，但但多无特特征性症症状而只只能通过过血钙测测定发现现。高钙钙血症常常见于：钙溢出出进入细细胞外液液（如癌癌肿时骨骨矿物质质过度被被吸收）。肾对钙重吸收增加（如应用噻嗪类药物）。肠道对钙吸收增加（维生素D中毒）。骨骼的重吸收增加（固定不能活动）。原发性甲状旁腺功能亢进，PTH过度分泌。原发性甲甲状旁腺腺功能亢亢进是门门诊高钙钙血症病病人最常常贝的原原因，住住院病人人中高钙钙血症多多见于恶恶性肿瘤瘤。二、磷代代谢异常常（一）低低磷血症症血清无机机磷浓度度低于00.811mmool/LL被称为为低磷血血症血磷磷低于00.488mmool/LL，才会会出现临临床症状状。常见见的低磷磷血症病病因有：磷向细细胞内转转移（输输注葡萄萄糖，高高营养治治疗，使使用胰岛岛素或呼呼吸性碱碱中毒）。肾磷酸盐阈值降低（原发性或继发性甲状旁腺功能亢进，肾小管缺损性家族性低磷血症）。肠道磷酸盐的吸收减少（如呕吐、腹泻丢失或与口服制酸剂结合；吸收减少如吸收障碍综合征、维生素D缺乏）。细胞外磷酸盐丢失（酮症酸中毒、乳酸中毒）。（二）高高磷血症症 高磷血症症指血清清无机磷磷浓度高高于1.45 mmool/LL。1肾排排泌磷酸酸盐能力力下降 肾小球球滤过率率降低，如如急、慢慢性肾功功能衰竭竭；肾小管管重吸收收增加2磷酸酸盐摄入入过多3细胞胞内磷酸酸盐大量量转运出出 第三节 镁代代谢及其其异常 镁在人人体内总总量约为为21 g 28gg，Mgg2+为体体内含量量较多，功功能广泛泛的重要要阳离子子之一。体体内的镁镁可分为为细胞内内（骨及及多种组组织细胞胞中）和和细胞外外（细胞胞外液中中）两部部分。一、镁的的生理功功能细胞内与与细胞外外镁具有有不同的的生理、生生物化学学功能。骨骨骼是镁镁的主要要储备库库。（一）细细胞内镁镁的功能能1是3300多多种酶的的辅助因因子，广广泛参与与各种生生命活动动。2参与与酶底物物形成，如如MgAATP和和MgGGTP。3Mgg2+是许多多酶系统统的变构构效应激激活因子子。4Mgg2+在氧化化磷酸化化、糖酵酵解、细细胞复制制、核苷苷酸代谢谢以及蛋蛋白生物物合成中中起着重重要作用用。（二）细细胞外镁镁的功能能 细胞外液液镁仅占占总镁含含量的11%，以以三种形形式存在在。正常常人血镁镁参考范范围为00.755 1.00mmmoll/L。约约55 %的镁镁是游离离的，330%与与蛋白结结合，115%与与阴离子子形成复复合物。细细胞外镁镁的主要要功能是是：细胞内内镁的来来源；降低神神经、肌肌肉兴奋奋性。血血清Mgg2+浓度减减少将降降低神经经兴奋阈阈值，增增加神经经传导速速度； Mgg2+在突触触前的神神经末梢梢竞争性性抑制CCa2+的进入入, 影影响神经经递质在在神经肌肌肉连接接点的释释放。血血清镁浓浓度减少少会导致致神经肌肌肉应激激性增加加。二、镁的的代谢镁存在于于除脂肪肪以外的的所有动动物组织织及植物物性食品品中，日日摄入量量约为2250mmg，其其中2/3来自自谷物和和蔬菜。小小肠对镁镁的吸收收是主动动转运过过程，吸吸收部位位主要在在回肠。长长期或短短期大量量丢失消消化液是是造成缺缺镁的主主要原因因。肾是体内内镁的主主要排泄泄器官。有核细胞胞中存在在的镁约约80%存在于于肌肉中中，肌肉肉是维持持镁平衡衡的重要要组织。急急性镁缺缺乏所引引起的低低镁血症症不波及及肌肉镁镁，慢性性镁缺乏乏病人虽虽然血镁镁在正常常范围，但但肌肉镁镁显著降降低。急急、慢性性高镁血血症时肌肌肉镁均均不增加加。红细细胞中的的镁约为为血清镁镁的3倍倍，故测测血清镁镁时应防防止溶血血。三、镁代代谢异常常（一）低低镁血症症呕吐、胃胃肠减压压可导致致大量镁镁的丢失失。更常常见的是是镁从下下段肠道道的丢失失。肾排排泄增多多也是缺缺镁的常常见原因因。1胃肠肠道病症症。2肾脏脏丢失。（二）高高镁血症症高镁血症症不常见见，即便便有也多多是轻微微升高。12