《钙和磷的代谢》PPT课件.ppt
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1、第十三章第十三章 骨代谢异常的生物化学诊断骨代谢异常的生物化学诊断P331-349蚌埠医学院蚌埠医学院生化与分子生物学教研室生化与分子生物学教研室1教学目标教学目标 教学时数教学时数 4 4学时学时 掌握掌握 钙代谢异常、磷代谢异常、镁代谢异常钙代谢异常、磷代谢异常、镁代谢异常及与代谢性骨病的关系;骨矿物质的激素调及与代谢性骨病的关系;骨矿物质的激素调节与代谢性骨病的关系(维生素节与代谢性骨病的关系(维生素D D缺乏与代谢缺乏与代谢性骨病);性激素与骨质疏松症关系,性骨病);性激素与骨质疏松症关系,I I型骨型骨质疏松症、质疏松症、型骨质疏松症及骨代谢的生化型骨质疏松症及骨代谢的生化指标变化;
2、血清总钙和离子钙、血清无机磷、指标变化;血清总钙和离子钙、血清无机磷、血清镁的检验及其方法学评价与临床应用;血清镁的检验及其方法学评价与临床应用;反映骨形成及骨吸收的生化指标、检测方法反映骨形成及骨吸收的生化指标、检测方法及其方法学评价与临床应用及其方法学评价与临床应用。熟悉熟悉 血钙,成骨作用与钙化,溶骨作用与脱血钙,成骨作用与钙化,溶骨作用与脱钙钙。2成骨细胞成骨细胞:合成有机基质合成有机基质,并通过新合成的基质控并通过新合成的基质控制无机物制无机物,促进骨形成促进骨形成。破骨细胞破骨细胞:通过产生酸和蛋白水解酶分解无机物通过产生酸和蛋白水解酶分解无机物和水解有机基质和水解有机基质,促进骨
3、吸收促进骨吸收。成骨细胞成骨细胞 3骨具有机械支撑、保护脏器功能;骨具有机械支撑、保护脏器功能;骨是钙磷的储存库,参与钙磷代谢的调骨是钙磷的储存库,参与钙磷代谢的调节;节;钙磷是人体重要组成物质,具有广泛的钙磷是人体重要组成物质,具有广泛的生理功能;生理功能;血浆中钙磷的浓度依赖于:肠道吸收、血浆中钙磷的浓度依赖于:肠道吸收、骨质沉积和吸收、肾脏的排泌;骨质沉积和吸收、肾脏的排泌;主要调控激素有:主要调控激素有:甲状旁腺激素甲状旁腺激素、1.251.25(OHOH)2 2D D3 3、降钙素。降钙素。4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盐、磷酸盐是机体含量最多的无机盐钙盐、磷
4、酸盐是机体含量最多的无机盐主要储存在骨和牙齿,以羟磷灰石形式存在主要储存在骨和牙齿,以羟磷灰石形式存在 钙磷镁在体内的分布钙磷镁在体内的分布 组织组织 骨和齿骨和齿 99 85 55 软组织软组织 1 15 45 细胞外液细胞外液 0.2 4040,则钙和磷以,则钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织;骨盐形式沉积于骨组织;若若(cap)1.26mmol/L时,对时,对1-羟化酶产生抑制作羟化酶产生抑制作用。用。当当Ca2+1.00mmol/L时,时,1-羟化酶活性增高。羟化酶活性增高。Ca2+PTH 1-羟化酶羟化酶 1.25-(OH)2-D 3 磷:磷:血磷可抑制血磷可抑制1-羟化酶的活性。羟化酶的
5、活性。血磷血磷 1-羟化酶羟化酶 1.25-(OH)2-D 3 303、生理功能、生理功能:升高血钙和血磷升高血钙和血磷 靶器官:小肠、骨、肾脏。靶器官:小肠、骨、肾脏。对小肠作用:促进小肠对钙磷的吸收,使血钙和对小肠作用:促进小肠对钙磷的吸收,使血钙和血磷升高。血磷升高。对骨的作用:对骨的作用:与与PTH协同作用,加速破骨细胞形成,促进溶骨;协同作用,加速破骨细胞形成,促进溶骨;促进小肠对钙磷的吸收,使血钙和血磷升高,以促进小肠对钙磷的吸收,使血钙和血磷升高,以利于骨的钙化。利于骨的钙化。对肾的作用:活性对肾的作用:活性VitD3促进肾小管上皮细胞对钙促进肾小管上皮细胞对钙磷的重吸收,磷的重
6、吸收,31 以上作用使血钙、血磷增高。增高的钙、磷以上作用使血钙、血磷增高。增高的钙、磷有利于骨的钙化。维生素有利于骨的钙化。维生素D3能维持骨盐的溶解和能维持骨盐的溶解和沉积的对立统一,以利于骨的更新与生长。沉积的对立统一,以利于骨的更新与生长。维生素维生素D3缺乏时,钙、磷代谢障碍,儿童易缺乏时,钙、磷代谢障碍,儿童易发生佝偻病,成人可发生骨质软化症。此外,严发生佝偻病,成人可发生骨质软化症。此外,严重的肝肾功能障碍时,维生素重的肝肾功能障碍时,维生素D3转变为活性维生转变为活性维生素素D3能力下降,也可发生佝偻病和骨质软化症能力下降,也可发生佝偻病和骨质软化症。32(三三)降钙素(降钙素
7、(caleitonin CTcaleitonin CT)1、合成、合成部位:由甲状旁腺滤泡细胞合成、分泌的一种单部位:由甲状旁腺滤泡细胞合成、分泌的一种单 链多肽激素链多肽激素2、调节、调节 受血浆中的钙离子的影响,受血浆中的钙离子的影响,CT的分泌随血钙的分泌随血钙升高而增加,两者呈正相关。升高而增加,两者呈正相关。333、生理作用:生理作用:抑制溶骨作用,降低血钙血磷,促抑制溶骨作用,降低血钙血磷,促 进尿钙、尿磷的排出进尿钙、尿磷的排出。靶器官主要是骨和肾靶器官主要是骨和肾对骨的作用:抑制间叶细胞转化为破骨细胞对骨的作用:抑制间叶细胞转化为破骨细胞 抑制破骨细胞的活性抑制破骨细胞的活性
8、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转化 通过以上作用,抑制溶骨作用,促进骨盐沉积,通过以上作用,抑制溶骨作用,促进骨盐沉积,降低血钙。降低血钙。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,抑制钙磷的重吸收,使尿钙、尿磷的排出增抑制钙磷的重吸收,使尿钙、尿磷的排出增 加,降低血钙血磷。加,降低血钙血磷。34(四)甲状旁腺激素相关蛋白(四)甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)由肿瘤细胞分泌,作为内分泌激素作用由肿瘤细胞分泌,作为内分泌激素作用于靶细胞(骨骼和肾)引起高钙血症。于靶细胞(骨骼和肾)引起高钙血症。35激素激素肠钙的吸收肠钙的吸收
9、溶骨作用溶骨作用成骨作用成骨作用尿钙尿钙 尿磷尿磷血钙血钙血磷血磷PTHCT活性活性D D3 3激素对骨代谢的调节激素对骨代谢的调节36PTH、CT、活性、活性D3与血钙、血磷的恒定与血钙、血磷的恒定血钙正常、血磷降低血钙正常、血磷降低血磷降低血磷降低活性活性D D3 3肠钙磷的吸收肠钙磷的吸收骨盐溶解血钙磷骨盐溶解血钙磷肾重吸收钙磷肾重吸收钙磷CaCa2+2+PCTCaCa2+2+PTH血钙降低血磷升高血钙血磷正常37第二节、钙和磷的代谢紊乱第二节、钙和磷的代谢紊乱一、钙代谢异常一、钙代谢异常 总钙的异常总钙的异常表现为:表现为:游离钙的异常游离钙的异常 总钙和游离钙的异常总钙和游离钙的异常
10、(一一)低钙血症低钙血症(hypocalcemia)定义:血钙浓度低于定义:血钙浓度低于2.25mmol/l38常见病因:常见病因:低清蛋白血症低清蛋白血症 血清总钙降低,游离钙多正常血清总钙降低,游离钙多正常慢性肾功能衰竭慢性肾功能衰竭甲状旁腺功能减退甲状旁腺功能减退,PTH,PTH分泌不足分泌不足维生素维生素D D缺乏缺乏电解质代谢紊乱电解质代谢紊乱39(二)高钙血症(二)高钙血症(Hypercalcemia)定义:血钙浓度高于定义:血钙浓度高于2.75mmol/l常见病因常见病因:钙溢出进入细胞外液钙溢出进入细胞外液肾对钙的重吸收增加肾对钙的重吸收增加肠道对钙吸收增强肠道对钙吸收增强骨髓
11、的重吸收增加骨髓的重吸收增加原发性甲状旁腺功能亢进和原发性甲状旁腺功能亢进和PTH过度分泌过度分泌40二、磷代谢异常二、磷代谢异常(一一)低磷血症低磷血症定义:血清无机磷浓度低于定义:血清无机磷浓度低于0.81mmol/l。常见病因常见病因:磷向细胞内转移磷向细胞内转移 肾磷酸盐阈值降低肾磷酸盐阈值降低 肠道磷酸盐的吸收减少肠道磷酸盐的吸收减少 细胞外磷酸盐丢失细胞外磷酸盐丢失 41(二二)高磷血症高磷血症定义定义:指指血清无机磷浓度高于血清无机磷浓度高于1.45mmol/l。常见病因常见病因:常因肾脏排泌磷酸盐的能力不足而致常因肾脏排泌磷酸盐的能力不足而致,其他引起的因素与增加或磷酸盐从组织
12、进入到细其他引起的因素与增加或磷酸盐从组织进入到细胞外液等有关。胞外液等有关。肾排泌磷酸盐能力下降肾排泌磷酸盐能力下降 磷酸盐摄入过多磷酸盐摄入过多 细胞内磷酸盐大量转运出细胞内磷酸盐大量转运出 42第三节、镁代谢及其异常第三节、镁代谢及其异常 镁在人体内总量:镁在人体内总量:2128g,约占体重的,约占体重的0.33%居构成机体元素的第居构成机体元素的第11位,体内阳离子中位,体内阳离子中第第4位。主要以磷酸镁及碳酸镁的形式存在。位。主要以磷酸镁及碳酸镁的形式存在。血浆中镁的浓度约为血浆中镁的浓度约为0.751.00mmol/l,主,主要以三种形式存在:要以三种形式存在:55%是游离的、是游
13、离的、30%与蛋白与蛋白结合、结合、15%与阴离子形成复合物。与阴离子形成复合物。体内镁分为体内镁分为细胞内细胞内和和细胞外细胞外。43一、镁的生理功能一、镁的生理功能(一一)细胞内镁的功能细胞内镁的功能1、是体内、是体内300多种酶的辅因子,广泛参与各种多种酶的辅因子,广泛参与各种生命活动。生命活动。2、参与酶底物形成、参与酶底物形成 MgATP、MgGTP3、是许多酶系统的变构效应激活因子、是许多酶系统的变构效应激活因子4、在氧化磷酸化、糖酵解、细胞复制、核苷酸、在氧化磷酸化、糖酵解、细胞复制、核苷酸代谢以及蛋白生物合成中起着重要作用。代谢以及蛋白生物合成中起着重要作用。44(二二)细胞外
14、镁的功能细胞外镁的功能1 1、细胞内镁的来源;、细胞内镁的来源;2 2、降低神经、肌肉兴奋性。、降低神经、肌肉兴奋性。3 3、mg2+在突触的神经末梢竞争性抑制在突触的神经末梢竞争性抑制Ca2+的进的进入,入,影响神经递质在神经肌肉连接点的释放。影响神经递质在神经肌肉连接点的释放。4、mg2+浓度减少会导致神经肌肉应急性增加浓度减少会导致神经肌肉应急性增加。45二、镁的代谢二、镁的代谢 镁存在于除脂肪以外的所有动物组织及植物性镁存在于除脂肪以外的所有动物组织及植物性食品中,日摄入量为食品中,日摄入量为250mg。1、吸收、吸收部位:主要在回肠部位:主要在回肠方式:主动转运过程方式:主动转运过程
15、 2、排泄、排泄 消化道排泄消化道排泄 肾排泄(肾排泄(主要途径主要途径)46三、镁的代谢异常三、镁的代谢异常(一)低镁血症(一)低镁血症血镁血镁1.10mmol/l临床较少见临床较少见47第四节、骨代谢异常的临床生物化学第四节、骨代谢异常的临床生物化学 骨代谢的生化检测可以反映骨形成和骨吸收的动态骨代谢的生化检测可以反映骨形成和骨吸收的动态信息,能显示骨代谢的快速改变,其变化显著早于信息,能显示骨代谢的快速改变,其变化显著早于骨密度的改变,因而对骨质疏松和其他代谢性骨病骨密度的改变,因而对骨质疏松和其他代谢性骨病的诊断具有重要意义。的诊断具有重要意义。反映骨代谢的常用生化指标有骨形成标志物和
16、骨吸反映骨代谢的常用生化指标有骨形成标志物和骨吸收标志物二类。收标志物二类。48 骨形成标志物:骨形成标志物:骨钙素、骨性碱性磷酸酶、骨钙素、骨性碱性磷酸酶、前胶原肽前胶原肽 骨吸收标志物:骨吸收标志物:吡啶酚、吡啶酚、N和和C端肽、酸性磷端肽、酸性磷 酸酶、羟赖氨酸、羟脯氨酸酸酶、羟赖氨酸、羟脯氨酸49(一一)、骨形成标志物、骨形成标志物1 1、骨钙素、骨钙素 又称骨谷氨酰基蛋白又称骨谷氨酰基蛋白(BGP)(BGP)人骨中主要的和最多人骨中主要的和最多的非胶原蛋白。骨钙素在的非胶原蛋白。骨钙素在1.25-(OH)2-D 3刺激下由刺激下由成骨细胞成骨细胞合成。合成。骨钙素中的骨钙素中的17、
17、21、24位的谷氨酰残基,可被位的谷氨酰残基,可被-羧化酶转化为羧化酶转化为-羧羧基谷氨酰,能结合钙离子,基谷氨酰,能结合钙离子,在血液凝固、钙转运、沉积以及维持内环境平衡中在血液凝固、钙转运、沉积以及维持内环境平衡中起重要作用。起重要作用。50 骨钙素的骨钙素的主要生理功能主要生理功能是维持骨的正常矿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,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。抑制软骨矿化速率。血中骨钙素是反映骨代谢状态的一个特异血中骨钙素是反映骨代谢状态的一个特异和灵敏的生化指标和灵敏的生化指标,监测血中骨钙素的浓度,监测血中骨钙素的浓度,不仅可以直接反
18、映成骨细胞活性和骨形成情况,不仅可以直接反映成骨细胞活性和骨形成情况,而且对观察药物治疗前后的动态变化有一定的而且对观察药物治疗前后的动态变化有一定的参考价值,还可了解成骨细胞的状态,是骨更参考价值,还可了解成骨细胞的状态,是骨更新的敏感指标。新的敏感指标。51 骨钙素释放入血循环后,被肾迅速地清除,骨钙素释放入血循环后,被肾迅速地清除,循环中的骨钙素半寿期仅为循环中的骨钙素半寿期仅为5分钟左右,故分钟左右,故血清骨血清骨钙素水平基本上能够反映钙素水平基本上能够反映近期近期骨细胞合成骨钙素骨细胞合成骨钙素和和骨形成骨形成的情况。的情况。52临床应用:临床应用:BGPBGP是反映骨形成的指标。是
19、反映骨形成的指标。骨钙素升高见于:儿童生长期、肾性骨营养不骨钙素升高见于:儿童生长期、肾性骨营养不良、畸形性骨炎、甲状旁腺功能亢进、甲状腺良、畸形性骨炎、甲状旁腺功能亢进、甲状腺功能亢进、骨折、骨转移癌、低磷血症、肾功功能亢进、骨折、骨转移癌、低磷血症、肾功能不全等。能不全等。骨钙素降低见于:甲状旁腺功能减退、甲状腺骨钙素降低见于:甲状旁腺功能减退、甲状腺功能减退、肝病、长期应用肾上腺皮质激素治功能减退、肝病、长期应用肾上腺皮质激素治疗等。疗等。532 2、骨性碱性磷酸酶骨性碱性磷酸酶(1)(1)碱性磷酸酶碱性磷酸酶 ALP存在于骨、肝肠、肾和胎盘等许多组织。存在于骨、肝肠、肾和胎盘等许多组织
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