骨代谢标志物
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2001年10月4日
今年十月,中华医学会北京分会检验专业委员会在北京举行了全国临床检验学术研讨会,下面选登部分论文。/font>
骨代谢标志物
北京医科大学第三医院检验科 寇丽筠
一、骨组织构成
骨组织为体内高度分化的钙化结缔组织，质地坚硬。骨质由细胞和钙化的骨基质组成。骨基质又分为有机成分和无机成分，其中65%为无机物，35%为有机物。无机物中主要是钙盐，占骨密质重的75%。而有机成分是骨细胞分泌形成的，约占骨密质重的24%。其中主要是Ⅰ型胶原[a1(1)2a2],约占有机成分的95%，骨质中的胶原纤维成层排列。此外，还有少量糖蛋白，骨磷蛋白和γ-羟化蛋白等，具有粘合胶原纤维，影响钙盐沉积及骨形成的作用。
骨细胞有骨原细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞。骨细胞最多，位于骨质内，其余三种均位于边缘。虽然骨组织中所含细胞成分量很少，但是它们能调节无机物的平衡和骨基质的不断吸收及形成。成骨细胞和破骨细胞是骨组织中两类与骨代谢有关的重要细胞。成骨细胞合成骨基质，位于骨形成处的边缘，其细胞膜的作用主要是对钙进行选择性运输。成骨细胞中还富有碱性磷酸酶，可促进钙化作用。破骨细胞则位于骨吸收处的边缘，为细胞的融合体，含有多个核，主要是以其中所含的蛋白水解酶类物质将骨基质中的有机物和矿物质进行溶解和吸收。所含之酶主要有胶原蛋白酶，酸性磷酸酶和硫酸酐酶等各种消化骨基质的酶。
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影响骨代谢，也就是骨吸收和骨形成的因素很多，例如有维生素D、甲状旁腺激素、降钙素、甲状腺素、生长激素、糖皮质激素、雄性激素等。
二、骨质疏松症
骨转化或骨重建，也就是骨吸收和骨形成的表现，这一过程通常是偶连的。骨吸收和骨形成的动态平衡情况则是骨密度变化的基础。生长期骨形成大于骨吸收，成年人维持动态平衡。如果骨吸收大于骨形成则表现为骨密度下降，形成骨质疏松，即每单位骨体积内矿物质含量下降。骨质疏松症是比较常见的骨代谢疾病，可以引起骨痛和骨折等多种症状和现象。
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%；45—59岁者为16.9%和51.5%。据估计我国患骨质疏松者约有6000—8000万之多。由于这种疾病是我国人民的常见病，多发病，又无特效治疗办法，因此，政府对此非常重视。为了加快对骨质疏松症的防制，由国家经贸委立项建立了防治骨质疏松症的国家重点新技术推广示范项目，加大对骨质疏松症防治研究工作的力度，这定将能促进我国骨质疏松的防治研究工作。
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运动和适当的营养在维持骨质质量上起重要的作用，但是年纪也是一个重要的危险因素。在35—45岁之间，每年约丢失1%骨质量。女性在绝经后的10年内，每年丢失骨质量2%。其他危险因素包括家族史，嗜酒，吸烟，慢性疾病等。引起骨质疏松的原因很多，有生长发育期骨质未得到正常发育，内分泌不足或过剩，如雌激素或睾酮缺少、Cushing’s综合症、甲状旁腺机能亢进等，此外，还可见于多发性骨髓瘤、遗传性胶原合成障碍，系统性肥大细胞病，肝素治疗，糖皮质激素治疗，类风湿性关节炎，原发性幼年骨质疏松症等。骨质疏松时最常见的骨折是椎体压缩性骨折，髋骨和前臂骨折。
三、骨代谢标志物
长期以来，骨质疏松症的诊断主要是依靠临床症状，尤其缺乏早期诊断客观指标。骨活组织检查虽然有一定的准确性，但难以推广。骨矿物密度检查是目前诊断骨质疏松症比较好的方法，能提供准确的骨密度变化情况，但需要特殊仪器，而且不能及时了解骨吸收与骨形成代谢的动态变化情况。实验室检查骨代谢已经有了很大的进步，已能从只测定总钙、磷、镁到测定其他物质，如甲状旁腺素、降钙素、维生素、甲状旁腺激素相关蛋白等。今年来又发展到能检测骨形成和骨吸收的骨代谢生化标志物，如血清骨钙素、骨碱性磷酸酶、1型胶原羧基端前肽和尿中的吡啶酚、脱氧吡啶酚等，这些标志物可以早期发现骨吸收和骨形成的代谢情况，有助于骨质疏松的诊断。
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1、骨形成的标志物
(1)骨钙素(osteocalcin):是一个分子量为5669，含49个氨基酸的小蛋白，是人类骨骼中的主要的非胶原蛋白，仅存于骨组织中，由成骨细胞合成。其在体内的生理功能还不清楚，从其对骨矿物质的亲和力看可能与骨形成有关。1，25(OH)2D可以促进其合成。因为有一部分骨钙素可以释放入血液循环，所以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。
正常人血骨钙素水平，各实验室报告值变化很大，其平均的范围为3—27ng/ml。这种变化之大可能是由于所用试剂和方法不同等原因之故。据报道骨钙素水平升高可见于骨形成增加的患者，骨转移率升高，包括原发性和继发性甲状腺机能亢进、高转换率的骨质疏松、Paget’s病和甲状腺机能亢进等。用糖皮质激素治疗时，血清骨钙素可迅速下降，反映了与药物有关的骨质疏松症，其骨质形成下降。
骨钙素水平受年龄，性别，生理节律等因素影响。儿童期较高，青春生长期可能最高，大大高于成人。现已有用克隆原理测定血清骨钙素的方法，能比较准确和特异的反映骨形成的情况，用作骨形成的生化代谢标志物。
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(2)骨碱性磷酸酶(bone alkaline phosphatase):人碱性磷酸酶存在于许多组织，如骨、肝、肠、肾和胎盘等处，有四个不同的基因编码碱性磷酸酶。在骨内碱性磷酸酶来源于成骨细胞。血清中这种同工酶的水平可以反映成骨细胞的活性或者是骨形成情况。成骨细胞活性和骨形成增加时，骨碱性磷酶活性增加。它的生理功能尚不十分清楚，虽然也有人认为它在骨骼矿物化方面有作用。其水平升高可见于Paget’s病、原发性甲状旁腺机能亢进、骨软化和肾性骨营养不良等。
通常所用的化学方法测定的碱性磷酸酶是总酶，不能区别骨同工酶。现在用免疫化学方法测定则比较特异、灵敏、准确。特异的单克隆方法与肝同工酶的交叉反应少于3%。现已有商品剂盒可供临床广泛使用。大于25岁的男性和25岁--绝经前的女性的参考值为：女10—22U/L，男12—23U/L。
(3)Ⅰ型胶原羧基端前肽(C-terminal propeptide of type I collegen):另一种评价骨形成或骨细胞胶原合成的试验是测定Ⅰ型胶原羧基端前肽。Ⅰ型胶原构成骨有机基质的90%。Ⅰ型胶原是由含N-和C-末端延伸的前胶原合成，此延伸在形成纤维时由Ⅰ型胶原上脱落进入血循环，因此其血清水平被认为可以反映骨形成的情况。但是由于某种原因型胶原还是其它几种组织的成份，所以其临床意义还不能肯定，还需要进一步观察。参考值为：成年女性69-147ng/ml；成年男性76-163/ml。
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2、骨吸收的标志物
(1)尿羟脯氨酸(urinary hydroxyproline): 羟脯氨酸主要存在于胶原蛋白中，约占蛋白构成的13%，由于其在胶原蛋白的降解过程中被释放出来，而在合成中并不再被利用，所以曾将其作为骨吸收的标志物。但是在胶原蛋白降解时产生的羟脯氨酸大部在肝中代谢，只有10%从尿排泄，而且还有相当量的新合成的胶原蛋白很快地又降解，所以也受骨形成的影响。此外，它还受其它疾病和一些因素，包括食物的影响，其它组织如皮肤和肌肉也含有相量的胶原，所以用羟脯氨酸反映骨吸收的特异性不妥。
(2)吡啶酚和脱氧吡啶酚(pyridinoline pyd and deoxypydinoline Dpd)：是胶原的代谢产物，经降解后进入血清，可由尿中排出，Dpd仅存在骨的Ⅰ型胶原中，虽然Pyd也存在软骨的型胶原中，但含量相对很小，而且软骨中型胶原的代谢也很慢，故可认为尿中Pyd绝大部分来自于骨。Pyd和Dpd不存在于皮肤。尿中的Pyd和Dpd不在代谢也不受饮食影响，因此可以认为是一个比较好的有临床意义的反映骨吸收的代谢标志物。
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由于骨质的丢失可以有效的预防，因此早期诊断骨吸收增加是非常重要的。有一些外表正常的人或绝经前的妇女也可以因为各种原因出现Pyd和Dpd值升高，提示有骨吸收存在。对绝经期的治疗越早越好，最好是在骨丢失的静止期开始，使骨量维持在其密度峰值或近于峰值处。骨转化的生化标志物是最有希望的常规筛选和检测的方法。最近的研究集中在Pyd和Dpd上。这两种物质是特异的和灵敏的测量骨吸收的标志物。可用于发现骨丢失和监测治疗效果。目前亦采用酶免疫法测定。
(3)尿钙清除率(urinary calcium excretion):一般说，排出到尿中的钙量反映了小肠对钙的吸收，和肾小管的滤过和再吸收的情况。而在空腹状况下，小肠和肾的部分相对比较固定，因此可以认为空腹时的尿钙能评价骨吸收部分。如果肾小球滤过液中钙超过0.16mg/100mL(>0.04mmol/L),表示破骨细胞的骨吸收增加。这个实验可用于评价肾结石，骨质疏松的高转换率等。
随着骨吸收和骨形成的生化指标的发展，使得可以在骨密度指标下降之前检查出骨吸收增加，从而能早期发现骨质疏松的患者，得以早期预防。这些指标还能提供骨代谢的动态变化指数，比骨密度检查更有利于早期了解治疗疗效，以便决定治疗措施。
以上所提到的骨代谢生化标志物已有商品试剂供应，有利于临床应用，从而得以观察其临床意义，评价其应用价值，有助于骨质疏松防治科研工作的开展，提高我国人民健康水平。, http://www.100md.com
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北京医科大学第三医院检验科 寇丽筠
一、骨组织构成
骨组织为体内高度分化的钙化结缔组织，质地坚硬。骨质由细胞和钙化的骨基质组成。骨基质又分为有机成分和无机成分，其中65%为无机物，35%为有机物。无机物中主要是钙盐，占骨密质重的75%。而有机成分是骨细胞分泌形成的，约占骨密质重的24%。其中主要是Ⅰ型胶原[a1(1)2a2],约占有机成分的95%，骨质中的胶原纤维成层排列。此外，还有少量糖蛋白，骨磷蛋白和γ-羟化蛋白等，具有粘合胶原纤维，影响钙盐沉积及骨形成的作用。
骨细胞有骨原细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞。骨细胞最多，位于骨质内，其余三种均位于边缘。虽然骨组织中所含细胞成分量很少，但是它们能调节无机物的平衡和骨基质的不断吸收及形成。成骨细胞和破骨细胞是骨组织中两类与骨代谢有关的重要细胞。成骨细胞合成骨基质，位于骨形成处的边缘，其细胞膜的作用主要是对钙进行选择性运输。成骨细胞中还富有碱性磷酸酶，可促进钙化作用。破骨细胞则位于骨吸收处的边缘，为细胞的融合体，含有多个核，主要是以其中所含的蛋白水解酶类物质将骨基质中的有机物和矿物质进行溶解和吸收。所含之酶主要有胶原蛋白酶，酸性磷酸酶和硫酸酐酶等各种消化骨基质的酶。
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影响骨代谢，也就是骨吸收和骨形成的因素很多，例如有维生素D、甲状旁腺激素、降钙素、甲状腺素、生长激素、糖皮质激素、雄性激素等。
二、骨质疏松症
骨转化或骨重建，也就是骨吸收和骨形成的表现，这一过程通常是偶连的。骨吸收和骨形成的动态平衡情况则是骨密度变化的基础。生长期骨形成大于骨吸收，成年人维持动态平衡。如果骨吸收大于骨形成则表现为骨密度下降，形成骨质疏松，即每单位骨体积内矿物质含量下降。骨质疏松症是比较常见的骨代谢疾病，可以引起骨痛和骨折等多种症状和现象。
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%；45—59岁者为16.9%和51.5%。据估计我国患骨质疏松者约有6000—8000万之多。由于这种疾病是我国人民的常见病，多发病，又无特效治疗办法，因此，政府对此非常重视。为了加快对骨质疏松症的防制，由国家经贸委立项建立了防治骨质疏松症的国家重点新技术推广示范项目，加大对骨质疏松症防治研究工作的力度，这定将能促进我国骨质疏松的防治研究工作。
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运动和适当的营养在维持骨质质量上起重要的作用，但是年纪也是一个重要的危险因素。在35—45岁之间，每年约丢失1%骨质量。女性在绝经后的10年内，每年丢失骨质量2%。其他危险因素包括家族史，嗜酒，吸烟，慢性疾病等。引起骨质疏松的原因很多，有生长发育期骨质未得到正常发育，内分泌不足或过剩，如雌激素或睾酮缺少、Cushing’s综合症、甲状旁腺机能亢进等，此外，还可见于多发性骨髓瘤、遗传性胶原合成障碍，系统性肥大细胞病，肝素治疗，糖皮质激素治疗，类风湿性关节炎，原发性幼年骨质疏松症等。骨质疏松时最常见的骨折是椎体压缩性骨折，髋骨和前臂骨折。
三、骨代谢标志物
长期以来，骨质疏松症的诊断主要是依靠临床症状，尤其缺乏早期诊断客观指标。骨活组织检查虽然有一定的准确性，但难以推广。骨矿物密度检查是目前诊断骨质疏松症比较好的方法，能提供准确的骨密度变化情况，但需要特殊仪器，而且不能及时了解骨吸收与骨形成代谢的动态变化情况。实验室检查骨代谢已经有了很大的进步，已能从只测定总钙、磷、镁到测定其他物质，如甲状旁腺素、降钙素、维生素、甲状旁腺激素相关蛋白等。今年来又发展到能检测骨形成和骨吸收的骨代谢生化标志物，如血清骨钙素、骨碱性磷酸酶、1型胶原羧基端前肽和尿中的吡啶酚、脱氧吡啶酚等，这些标志物可以早期发现骨吸收和骨形成的代谢情况，有助于骨质疏松的诊断。
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1、骨形成的标志物
(1)骨钙素(osteocalcin):是一个分子量为5669，含49个氨基酸的小蛋白，是人类骨骼中的主要的非胶原蛋白，仅存于骨组织中，由成骨细胞合成。其在体内的生理功能还不清楚，从其对骨矿物质的亲和力看可能与骨形成有关。1，25(OH)2D可以促进其合成。因为有一部分骨钙素可以释放入血液循环，所以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。
正常人血骨钙素水平，各实验室报告值变化很大，其平均的范围为3—27ng/ml。这种变化之大可能是由于所用试剂和方法不同等原因之故。据报道骨钙素水平升高可见于骨形成增加的患者，骨转移率升高，包括原发性和继发性甲状腺机能亢进、高转换率的骨质疏松、Paget’s病和甲状腺机能亢进等。用糖皮质激素治疗时，血清骨钙素可迅速下降，反映了与药物有关的骨质疏松症，其骨质形成下降。
骨钙素水平受年龄，性别，生理节律等因素影响。儿童期较高，青春生长期可能最高，大大高于成人。现已有用克隆原理测定血清骨钙素的方法，能比较准确和特异的反映骨形成的情况，用作骨形成的生化代谢标志物。
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(2)骨碱性磷酸酶(bone alkaline phosphatase):人碱性磷酸酶存在于许多组织，如骨、肝、肠、肾和胎盘等处，有四个不同的基因编码碱性磷酸酶。在骨内碱性磷酸酶来源于成骨细胞。血清中这种同工酶的水平可以反映成骨细胞的活性或者是骨形成情况。成骨细胞活性和骨形成增加时，骨碱性磷酶活性增加。它的生理功能尚不十分清楚，虽然也有人认为它在骨骼矿物化方面有作用。其水平升高可见于Paget’s病、原发性甲状旁腺机能亢进、骨软化和肾性骨营养不良等。
通常所用的化学方法测定的碱性磷酸酶是总酶，不能区别骨同工酶。现在用免疫化学方法测定则比较特异、灵敏、准确。特异的单克隆方法与肝同工酶的交叉反应少于3%。现已有商品剂盒可供临床广泛使用。大于25岁的男性和25岁--绝经前的女性的参考值为：女10—22U/L，男12—23U/L。
(3)Ⅰ型胶原羧基端前肽(C-terminal propeptide of type I collegen):另一种评价骨形成或骨细胞胶原合成的试验是测定Ⅰ型胶原羧基端前肽。Ⅰ型胶原构成骨有机基质的90%。Ⅰ型胶原是由含N-和C-末端延伸的前胶原合成，此延伸在形成纤维时由Ⅰ型胶原上脱落进入血循环，因此其血清水平被认为可以反映骨形成的情况。但是由于某种原因型胶原还是其它几种组织的成份，所以其临床意义还不能肯定，还需要进一步观察。参考值为：成年女性69-147ng/ml；成年男性76-163/ml。
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2、骨吸收的标志物
(1)尿羟脯氨酸(urinary hydroxyproline): 羟脯氨酸主要存在于胶原蛋白中，约占蛋白构成的13%，由于其在胶原蛋白的降解过程中被释放出来，而在合成中并不再被利用，所以曾将其作为骨吸收的标志物。但是在胶原蛋白降解时产生的羟脯氨酸大部在肝中代谢，只有10%从尿排泄，而且还有相当量的新合成的胶原蛋白很快地又降解，所以也受骨形成的影响。此外，它还受其它疾病和一些因素，包括食物的影响，其它组织如皮肤和肌肉也含有相量的胶原，所以用羟脯氨酸反映骨吸收的特异性不妥。
(2)吡啶酚和脱氧吡啶酚(pyridinoline pyd and deoxypydinoline Dpd)：是胶原的代谢产物，经降解后进入血清，可由尿中排出，Dpd仅存在骨的Ⅰ型胶原中，虽然Pyd也存在软骨的型胶原中，但含量相对很小，而且软骨中型胶原的代谢也很慢，故可认为尿中Pyd绝大部分来自于骨。Pyd和Dpd不存在于皮肤。尿中的Pyd和Dpd不在代谢也不受饮食影响，因此可以认为是一个比较好的有临床意义的反映骨吸收的代谢标志物。
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由于骨质的丢失可以有效的预防，因此早期诊断骨吸收增加是非常重要的。有一些外表正常的人或绝经前的妇女也可以因为各种原因出现Pyd和Dpd值升高，提示有骨吸收存在。对绝经期的治疗越早越好，最好是在骨丢失的静止期开始，使骨量维持在其密度峰值或近于峰值处。骨转化的生化标志物是最有希望的常规筛选和检测的方法。最近的研究集中在Pyd和Dpd上。这两种物质是特异的和灵敏的测量骨吸收的标志物。可用于发现骨丢失和监测治疗效果。目前亦采用酶免疫法测定。
(3)尿钙清除率(urinary calcium excretion):一般说，排出到尿中的钙量反映了小肠对钙的吸收，和肾小管的滤过和再吸收的情况。而在空腹状况下，小肠和肾的部分相对比较固定，因此可以认为空腹时的尿钙能评价骨吸收部分。如果肾小球滤过液中钙超过0.16mg/100mL(>0.04mmol/L),表示破骨细胞的骨吸收增加。这个实验可用于评价肾结石，骨质疏松的高转换率等。
随着骨吸收和骨形成的生化指标的发展，使得可以在骨密度指标下降之前检查出骨吸收增加，从而能早期发现骨质疏松的患者，得以早期预防。这些指标还能提供骨代谢的动态变化指数，比骨密度检查更有利于早期了解治疗疗效，以便决定治疗措施。
以上所提到的骨代谢生化标志物已有商品试剂供应，有利于临床应用，从而得以观察其临床意义，评价其应用价值，有助于骨质疏松防治科研工作的开展，提高我国人民健康水平。, http://www.100md.com