10.-骨代谢紊乱和相关元素的生物化学检验资料
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25
ISE 法
1. 测定原理
钙离子选择电极膜与钙离子结合，如果钙 离子在膜内外两面分布不均，将产生一个跨膜 电位，ISE的电位与溶液中的被测离子浓度的对 数成正比
2. 方法评价
➢操作简便、快速、重复性好 ➢准确度和敏感性高，影响因素少
26
临床意义
1、血清钙升高
（1）恶性肿瘤骨转移 （2）部分药物引起肾脏重吸收钙增多 （3）维生素D中毒致肠道对钙吸收增加 （4）原发性甲状旁腺功能亢进和PTH异位 分泌
35
细胞内镁的功能 1、是体内300多种酶的辅因子，广泛参与各 种生命活动。 2、参与酶底物形成 MgATP、 MgGTP 3、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 苷酸代谢以及蛋白生物合成中起着重要作用。
36
细胞外镁的功能 1、细胞内镁的来源； 2、降低神经、肌肉兴奋性。 3、Mg2+在突触的神经末梢竞争性抑制Ca2+的 进入，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。
紫红色螯合物
（575nm）
2. 方法评价
➢操作简便、快速、稳定，同时适于手工和自动化分析 ➢反应体系的pH值对结果影响较大
24
离子钙测定
标本： 血清、低浓度肝素抗凝血浆或全血 测定方法：生物学法、透析法、超滤法、
金属指示剂法、ISE法等 参考方法： ISE法 参考区间：1.15-1.35mmol/L
（3）对维生素D和小肠的作用
PTH
激活肾脏1α羟化酶
肠道吸收 钙增加
活性D3 增加
15
2V、it活D3的性合维成生素D的调节
7-脱氢胆固 醇
16
2、活性维生素D的调节 活性维生素D的生成
活性维生素D
17
活性维生素D的生理作用：升高血钙、升高血磷 基本途径
活性维 生素D
靶细胞上维 生素D受体
激素－受体 复合物
37
血清镁测定
标 本：血清（ 非钙离子络合抗凝剂） 测定方法：比色法、原子吸收分光光度法、酶法、
同位素稀释质谱法等 决定性方法：同位素稀释质谱法 参考方法：原子吸收分光光度法 常规方法：甲基麝香草酚蓝（MTB）比色法
钙镁试剂法 参考区间：0.67-1.04mmol/L
38
临床意义
1、血清镁升高
（1）肾功能不全及急性肾功能不全少尿期致排出 镁减少 （2）内分泌疾病：如甲状腺功能减退症（粘液性 水肿）、甲状旁腺功能减退症、爱迪森病、未治 疗的糖尿病昏迷等
➢体系中加入Triton X-100等表面活性剂，则
不需要除蛋白即可直接测定
30
黄嘌呤氧化酶法
1. 测定原理
Trinder 反应
次黄嘌 呤核苷
无机磷
嘌呤核苷 磷酸化酶
2. 方法评价
次黄 嘌呤
黄嘌呤氧化酶
H2O2 +尿 酸
➢显色稳定，线性范围宽，干扰因素小，可用于自动
化分析
➢所用的酶试剂比较贵
➢血清磷测定的发展方向
（二）磷的代谢
1.吸收 ➢ 部位：小肠上段（空肠最快，70%） ➢ 方式：食物中的磷主要指有机磷酸脂和磷脂，在磷
酸酶的作用下生成无机磷酸盐，才能被吸收； ➢ 影响因素：肠道的PH
食物中金属离子的影响：钙镁铁 体内钙的利用情况 2.排泄 肾是磷排泄的主要器官，肾排磷占总排磷的70％，其 余30％由粪便排泄。
39
临床意义
2、血清镁降低
（1）镁摄入不足 （2）镁的消化道丢失，如长期禁食、消化不良、 慢性腹泻、严重呕吐等 （3）镁的尿路丢失，如慢性肾炎多尿期或长期使 用利尿药后 （4）镁离子在细胞内外重新分布，如胰岛素治疗 糖尿病酮症酸中毒、糖原合成需镁等
40
第四节 骨代谢紊乱的生化检验
（一）骨形成标志物 1、骨钙素 2、骨性碱性磷酸酶 3、I型前胶原羧基前肽和I型前 胶原氨基酸前肽
细胞外钙
血钙：血浆中的钙称为血钙，分为可扩散 钙和不扩散钙两大类。
蛋白结合钙
Ca2+
小分子结合钙
不扩散钙与离子钙之间的互相转化
➢ 当[H+]升高时，蛋白结合体钙向离子钙转移 ➢ 当[H +]降低时，血浆离子钙降低，而血浆
总钙量可无变化，此时可出现低钙抽搐现 象。 ➢ pH每改变0.1单位,血清游离钙浓度改变 0.05mmol/l 在测定Ca2+同时要测pH。
41
第四节 骨代谢紊乱的生化检验
（二）骨吸收标志物 1、吡啶酚和脱氧吡啶酚 2、I型胶原C-端肽和N-端肽 3、抗酒石酸酸性磷酸酶 4、尿羟脯氨基
42
第五节 临床生化检验项目在骨代谢 疾病诊治中的应用
➢ 骨质疏松症（OP） ➢ 佝偻病和骨软化病 ➢ 变形性骨炎
43
骨代谢紊乱和相关元素 的生物化学检验
本章教学要求：
掌握：钙和磷的代谢及调节；钙和磷代谢 紊乱的生物化学检验指标；镁的代谢及代 谢紊乱 熟悉: 临床生化检验项目在骨代谢疾病诊治 中的应用 了解：骨代谢紊乱的生化检验；
2
第一节 概述
骨的组成
无机物 矿物质：钙、磷、钠、镁、铁、氟等 盐：羟磷灰石结晶和磷酸氢钙
27
临床意义
2、血清钙降低
（1）低蛋白血症使血液总钙降低 （2）急慢性肾衰竭致血磷升高，钙磷乘积下降， 活性维生素D功能发生障碍，使与白蛋白结合的钙 随白蛋白形肾脏排出 （3）甲状旁腺或甲状腺手术的失误所引起的甲状 腺功能异常 （4）佝偻病
28
（二）血清磷
➢ 标 本：血清、肝素化血浆 ➢ 常用方法：磷钼酸还原法、磷钼酸紫外分光
21
降钙素的生理作用 降低血钙、降低血磷
其主要作用机制为： ➢抑制破骨、促进成骨 ➢抑制肾小管对钙、磷的重吸收 ➢抑制肾维生素D-1α-羟化酶活性 ➢因雌激素减少而减少
22
二、钙和磷代谢紊乱的生化检验 （一）血清钙 总钙测定
❖标 本：血清或低浓度肝素抗凝血浆
❖测定方法：滴定法、比色法、火焰光度法、
33
第三节 镁代谢紊乱的生化检验
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250mg，其中2/3来自谷物 和蔬菜
1、吸收 部位：主要在回肠 方式：主动转运过程 2、排泄：消化道排泄、肾排泄（主
要途径） 34
3、血浆中镁的浓度约为0.67~1.04mmol/l，主要 以三种形式存在：55%是游离的、30%与蛋白 结合、15%与阴离子形成复合物。 4、骨骼中的镁主要以Mg3(PO4)2和MgCO3的形 式存在，吸附于磷灰石表面。 5、红细胞中镁含量约为血清镁的3倍，测定血 清镁时应防止溶血。
视黄醛X受体
钙磷代 谢调控
相关基因的 转录和翻译
维生素D 反应元件
二聚体
18
（1）对小肠的作用：促进小肠对钙磷的吸收和转运
活性维 生素D
小肠粘膜上皮细 胞维生素D受体
相关基因的转 录和翻译
小肠钙转 运增加
钙结合蛋白 Ca2+-Mg2+ 表达上调 ATP酶增加
19
（2）对骨的作用：溶骨和成骨的双重作用
1、甲状旁腺素 （PTH）的调节
甲状旁腺素合成及分泌
甲状 旁腺 主细 胞
前甲状旁 腺素原
115aa
甲状旁 腺素原 90aa
PTH
84aa
13
PTH的生理作用：升高血钙、降低血磷
（1）对骨的作用 动员骨钙入血，使血钙升高 增加骨吸收和骨生成，骨吸收大于骨生成
（2）对肾的作用
钙重吸收磷重吸收来自保钙排磷14活性维 生素D
增加破骨细胞 数量和活性
协同PTH增加 破骨细胞数量
增加血钙
增加胶原
促进溶骨 （低血钙时）
促进成骨 （高血钙时）
（3）对肾脏的作用：促进肾小管对钙、磷的重吸收
20
3、降钙素（calcitonin，CT）
降钙素的合成与分泌
➢甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌 ➢单链多肽，由32个氨基酸残基组成 ➢血钙是影响CT分泌的主要因素
31
临床意义
1、血清磷升高
（1）慢性肾脏疾病、急慢性肾衰竭患者排磷减少 （2）甲状腺功能亢进同时出现高钙血症与高磷血 症 （3）磷酸盐摄入过多 （4）乳酸中毒、痛症酸中毒、细胞溶解致细胞内 磷酸盐外移
32
临床意义
2、血清磷降低
（1）使用葡萄糖、营养素、胰岛素致磷向细胞内 转移 （2）甲状旁腺功能亢进使无机磷随尿排出增多 （3）呕吐、腹泻、维生素D缺乏致肠道磷酸盐吸 收减少
光度法、酶法、原子吸收分光光度法、同位 素稀释质谱法等 ➢ 决定性方法：同位素稀释质谱法 ➢ 常规方法：磷钼酸紫外分光光度法、磷钼酸 还原法 ➢ 参考区间：0.84-1.45
29
磷钼酸还原法
1. 测定原理
无机磷 钼酸铵
酸性环境 磷钼酸 复合物
硫酸亚铁 或米吐尔
钼蓝 （650nm）
2. 方法评价
➢方法简便、快速，稳定
一、钙和磷的代谢及调控 （一）钙的代谢
➢ 吸收：在活性维生素D3的调节下，由十二指 肠主动吸收，PH影响钙的吸收，碱性环境 吸收减少，酸性环境促进吸收。
➢ 排泄：肠道和肾
6
人体中钙的存在形式
人体中钙的 存在状态
骨盐 羟磷灰石结晶 无定形磷酸钙沉淀
不扩散钙：与蛋白质结合
体液钙
游离Ca2＋
可扩散钙
复合钙
10
血磷
血中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。 血中的磷通常指血浆中的无机磷，主要以 HPO42-的形式存在，占80％~85％以上。
正常成人血浆无机磷含量为 0.81~1.45mmol/l。
11
钙磷的代谢
食物钙磷
吸收
肠
排出
粪钙
骨钙骨磷
组织细胞
沉溶 积解
利用 排出
血钙和血磷
排泄
重吸收
肾
尿磷
12
（三）钙磷代谢的激素调节
原子吸收分光光度法、同位素稀释质谱法等
❖决定性方法：同位素稀释-质谱法 （IFCC）
❖参考方法：原子吸收分光光度法 （IFCC）
❖常规方法：邻甲酚酞络合酮（O-CPC）法 （卫生部）
❖参考区间：2.2-2.65mmol/L
23
O-CPC 法
1. 测定原理
（总）钙 O-CPC
pH12
8-羟基喹啉 氰化钾
有机基质：蛋白质、I型胶原、多糖类物质、脂类、 糖蛋白复合体 骨组织 骨组织细胞：骨细胞、成骨细胞、破骨细胞
骨纤维
3
成骨细胞
成骨细胞:合成有机基质,并通过新合成的基质控制
无机物,促进骨形成。
破骨细胞:通过产生酸和蛋白水解酶分解无机物和
水解有机基质,促进骨吸收。
4
骨形成 骨吸收
5
第二节 钙和磷代谢紊乱的生化检验
ISE 法
1. 测定原理
钙离子选择电极膜与钙离子结合，如果钙 离子在膜内外两面分布不均，将产生一个跨膜 电位，ISE的电位与溶液中的被测离子浓度的对 数成正比
2. 方法评价
➢操作简便、快速、重复性好 ➢准确度和敏感性高，影响因素少
26
临床意义
1、血清钙升高
（1）恶性肿瘤骨转移 （2）部分药物引起肾脏重吸收钙增多 （3）维生素D中毒致肠道对钙吸收增加 （4）原发性甲状旁腺功能亢进和PTH异位 分泌
35
细胞内镁的功能 1、是体内300多种酶的辅因子，广泛参与各 种生命活动。 2、参与酶底物形成 MgATP、 MgGTP 3、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 苷酸代谢以及蛋白生物合成中起着重要作用。
36
细胞外镁的功能 1、细胞内镁的来源； 2、降低神经、肌肉兴奋性。 3、Mg2+在突触的神经末梢竞争性抑制Ca2+的 进入，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。
紫红色螯合物
（575nm）
2. 方法评价
➢操作简便、快速、稳定，同时适于手工和自动化分析 ➢反应体系的pH值对结果影响较大
24
离子钙测定
标本： 血清、低浓度肝素抗凝血浆或全血 测定方法：生物学法、透析法、超滤法、
金属指示剂法、ISE法等 参考方法： ISE法 参考区间：1.15-1.35mmol/L
（3）对维生素D和小肠的作用
PTH
激活肾脏1α羟化酶
肠道吸收 钙增加
活性D3 增加
15
2V、it活D3的性合维成生素D的调节
7-脱氢胆固 醇
16
2、活性维生素D的调节 活性维生素D的生成
活性维生素D
17
活性维生素D的生理作用：升高血钙、升高血磷 基本途径
活性维 生素D
靶细胞上维 生素D受体
激素－受体 复合物
37
血清镁测定
标 本：血清（ 非钙离子络合抗凝剂） 测定方法：比色法、原子吸收分光光度法、酶法、
同位素稀释质谱法等 决定性方法：同位素稀释质谱法 参考方法：原子吸收分光光度法 常规方法：甲基麝香草酚蓝（MTB）比色法
钙镁试剂法 参考区间：0.67-1.04mmol/L
38
临床意义
1、血清镁升高
（1）肾功能不全及急性肾功能不全少尿期致排出 镁减少 （2）内分泌疾病：如甲状腺功能减退症（粘液性 水肿）、甲状旁腺功能减退症、爱迪森病、未治 疗的糖尿病昏迷等
➢体系中加入Triton X-100等表面活性剂，则
不需要除蛋白即可直接测定
30
黄嘌呤氧化酶法
1. 测定原理
Trinder 反应
次黄嘌 呤核苷
无机磷
嘌呤核苷 磷酸化酶
2. 方法评价
次黄 嘌呤
黄嘌呤氧化酶
H2O2 +尿 酸
➢显色稳定，线性范围宽，干扰因素小，可用于自动
化分析
➢所用的酶试剂比较贵
➢血清磷测定的发展方向
（二）磷的代谢
1.吸收 ➢ 部位：小肠上段（空肠最快，70%） ➢ 方式：食物中的磷主要指有机磷酸脂和磷脂，在磷
酸酶的作用下生成无机磷酸盐，才能被吸收； ➢ 影响因素：肠道的PH
食物中金属离子的影响：钙镁铁 体内钙的利用情况 2.排泄 肾是磷排泄的主要器官，肾排磷占总排磷的70％，其 余30％由粪便排泄。
39
临床意义
2、血清镁降低
（1）镁摄入不足 （2）镁的消化道丢失，如长期禁食、消化不良、 慢性腹泻、严重呕吐等 （3）镁的尿路丢失，如慢性肾炎多尿期或长期使 用利尿药后 （4）镁离子在细胞内外重新分布，如胰岛素治疗 糖尿病酮症酸中毒、糖原合成需镁等
40
第四节 骨代谢紊乱的生化检验
（一）骨形成标志物 1、骨钙素 2、骨性碱性磷酸酶 3、I型前胶原羧基前肽和I型前 胶原氨基酸前肽
细胞外钙
血钙：血浆中的钙称为血钙，分为可扩散 钙和不扩散钙两大类。
蛋白结合钙
Ca2+
小分子结合钙
不扩散钙与离子钙之间的互相转化
➢ 当[H+]升高时，蛋白结合体钙向离子钙转移 ➢ 当[H +]降低时，血浆离子钙降低，而血浆
总钙量可无变化，此时可出现低钙抽搐现 象。 ➢ pH每改变0.1单位,血清游离钙浓度改变 0.05mmol/l 在测定Ca2+同时要测pH。
41
第四节 骨代谢紊乱的生化检验
（二）骨吸收标志物 1、吡啶酚和脱氧吡啶酚 2、I型胶原C-端肽和N-端肽 3、抗酒石酸酸性磷酸酶 4、尿羟脯氨基
42
第五节 临床生化检验项目在骨代谢 疾病诊治中的应用
➢ 骨质疏松症（OP） ➢ 佝偻病和骨软化病 ➢ 变形性骨炎
43
骨代谢紊乱和相关元素 的生物化学检验
本章教学要求：
掌握：钙和磷的代谢及调节；钙和磷代谢 紊乱的生物化学检验指标；镁的代谢及代 谢紊乱 熟悉: 临床生化检验项目在骨代谢疾病诊治 中的应用 了解：骨代谢紊乱的生化检验；
2
第一节 概述
骨的组成
无机物 矿物质：钙、磷、钠、镁、铁、氟等 盐：羟磷灰石结晶和磷酸氢钙
27
临床意义
2、血清钙降低
（1）低蛋白血症使血液总钙降低 （2）急慢性肾衰竭致血磷升高，钙磷乘积下降， 活性维生素D功能发生障碍，使与白蛋白结合的钙 随白蛋白形肾脏排出 （3）甲状旁腺或甲状腺手术的失误所引起的甲状 腺功能异常 （4）佝偻病
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（二）血清磷
➢ 标 本：血清、肝素化血浆 ➢ 常用方法：磷钼酸还原法、磷钼酸紫外分光
21
降钙素的生理作用 降低血钙、降低血磷
其主要作用机制为： ➢抑制破骨、促进成骨 ➢抑制肾小管对钙、磷的重吸收 ➢抑制肾维生素D-1α-羟化酶活性 ➢因雌激素减少而减少
22
二、钙和磷代谢紊乱的生化检验 （一）血清钙 总钙测定
❖标 本：血清或低浓度肝素抗凝血浆
❖测定方法：滴定法、比色法、火焰光度法、
33
第三节 镁代谢紊乱的生化检验
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250mg，其中2/3来自谷物 和蔬菜
1、吸收 部位：主要在回肠 方式：主动转运过程 2、排泄：消化道排泄、肾排泄（主
要途径） 34
3、血浆中镁的浓度约为0.67~1.04mmol/l，主要 以三种形式存在：55%是游离的、30%与蛋白 结合、15%与阴离子形成复合物。 4、骨骼中的镁主要以Mg3(PO4)2和MgCO3的形 式存在，吸附于磷灰石表面。 5、红细胞中镁含量约为血清镁的3倍，测定血 清镁时应防止溶血。
视黄醛X受体
钙磷代 谢调控
相关基因的 转录和翻译
维生素D 反应元件
二聚体
18
（1）对小肠的作用：促进小肠对钙磷的吸收和转运
活性维 生素D
小肠粘膜上皮细 胞维生素D受体
相关基因的转 录和翻译
小肠钙转 运增加
钙结合蛋白 Ca2+-Mg2+ 表达上调 ATP酶增加
19
（2）对骨的作用：溶骨和成骨的双重作用
1、甲状旁腺素 （PTH）的调节
甲状旁腺素合成及分泌
甲状 旁腺 主细 胞
前甲状旁 腺素原
115aa
甲状旁 腺素原 90aa
PTH
84aa
13
PTH的生理作用：升高血钙、降低血磷
（1）对骨的作用 动员骨钙入血，使血钙升高 增加骨吸收和骨生成，骨吸收大于骨生成
（2）对肾的作用
钙重吸收磷重吸收来自保钙排磷14活性维 生素D
增加破骨细胞 数量和活性
协同PTH增加 破骨细胞数量
增加血钙
增加胶原
促进溶骨 （低血钙时）
促进成骨 （高血钙时）
（3）对肾脏的作用：促进肾小管对钙、磷的重吸收
20
3、降钙素（calcitonin，CT）
降钙素的合成与分泌
➢甲状腺滤泡旁细胞合成和分泌 ➢单链多肽，由32个氨基酸残基组成 ➢血钙是影响CT分泌的主要因素
31
临床意义
1、血清磷升高
（1）慢性肾脏疾病、急慢性肾衰竭患者排磷减少 （2）甲状腺功能亢进同时出现高钙血症与高磷血 症 （3）磷酸盐摄入过多 （4）乳酸中毒、痛症酸中毒、细胞溶解致细胞内 磷酸盐外移
32
临床意义
2、血清磷降低
（1）使用葡萄糖、营养素、胰岛素致磷向细胞内 转移 （2）甲状旁腺功能亢进使无机磷随尿排出增多 （3）呕吐、腹泻、维生素D缺乏致肠道磷酸盐吸 收减少
光度法、酶法、原子吸收分光光度法、同位 素稀释质谱法等 ➢ 决定性方法：同位素稀释质谱法 ➢ 常规方法：磷钼酸紫外分光光度法、磷钼酸 还原法 ➢ 参考区间：0.84-1.45
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磷钼酸还原法
1. 测定原理
无机磷 钼酸铵
酸性环境 磷钼酸 复合物
硫酸亚铁 或米吐尔
钼蓝 （650nm）
2. 方法评价
➢方法简便、快速，稳定
一、钙和磷的代谢及调控 （一）钙的代谢
➢ 吸收：在活性维生素D3的调节下，由十二指 肠主动吸收，PH影响钙的吸收，碱性环境 吸收减少，酸性环境促进吸收。
➢ 排泄：肠道和肾
6
人体中钙的存在形式
人体中钙的 存在状态
骨盐 羟磷灰石结晶 无定形磷酸钙沉淀
不扩散钙：与蛋白质结合
体液钙
游离Ca2＋
可扩散钙
复合钙
10
血磷
血中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。 血中的磷通常指血浆中的无机磷，主要以 HPO42-的形式存在，占80％~85％以上。
正常成人血浆无机磷含量为 0.81~1.45mmol/l。
11
钙磷的代谢
食物钙磷
吸收
肠
排出
粪钙
骨钙骨磷
组织细胞
沉溶 积解
利用 排出
血钙和血磷
排泄
重吸收
肾
尿磷
12
（三）钙磷代谢的激素调节
原子吸收分光光度法、同位素稀释质谱法等
❖决定性方法：同位素稀释-质谱法 （IFCC）
❖参考方法：原子吸收分光光度法 （IFCC）
❖常规方法：邻甲酚酞络合酮（O-CPC）法 （卫生部）
❖参考区间：2.2-2.65mmol/L
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O-CPC 法
1. 测定原理
（总）钙 O-CPC
pH12
8-羟基喹啉 氰化钾
有机基质：蛋白质、I型胶原、多糖类物质、脂类、 糖蛋白复合体 骨组织 骨组织细胞：骨细胞、成骨细胞、破骨细胞
骨纤维
3
成骨细胞
成骨细胞:合成有机基质,并通过新合成的基质控制
无机物,促进骨形成。
破骨细胞:通过产生酸和蛋白水解酶分解无机物和
水解有机基质,促进骨吸收。
4
骨形成 骨吸收
5
第二节 钙和磷代谢紊乱的生化检验