骨代谢的生化检查

测定PTH是评价骨转化和对肾性骨病进行精确分类的主要依据，但其他生化指标也是有用的。测定PTH时应该协同考虑总碱性磷酸酶的测定，由于存在非骨源性碱性磷酸酶，使测定总碱性磷酸酶变得复杂化，所以在某些情况下需要测定骨特异性碱性磷酸酶。然而，尚无足够的资料确立常规测定骨特异性碱性磷酸酶浓度的方法。

许多反映成骨活性的生化指标的测定（如胶原分解产物、骨钙素等），随着血清中基于肾小球滤过和肾排泄的胶原产物的积聚而变得困难，因此测定这些生化指标在肾衰竭时作用有限。虽然在肾功能受损较轻的情况下，尤其是CKD3、4期时，测定这些指标也许有一定意义，但由于缺乏CKD3、4期时相关骨组织检查的资料，仍需大量的进一步研究证实在不同阶段的肾病时这些生化指标的有效性。近期研究初步显示，酸性磷酸酯酶的同工酶TRAP-5b可作为有助于反映肾脏病时成骨活性的指标。同样，数据显示，测定骨保护素（OPG）亦有助于评价肾性骨病。研究结果表明，由细胞核因子-kappa B受体活化因子配体（RANKL）及其饵受体骨保护素所组成的RANKL／OPG系统是骨代谢中重要的调节因素，因此，检测此系统中的成分可能获取有用的信息。我们需要对目前的资料进行初步分析，并做进一步深入的研究，以期得到可解释的、确定的结论。而且，这些结论需要参照骨活检的结果。

骨代谢的生化检查可以无创、快速、动态地反映整体骨重建的速率。骨转换是破骨细胞不断吸收旧骨和成骨细胞不断形成新骨的过程，也称为骨重建。骨骼依靠骨重建不断自我更新而维持代谢平衡，骨重建过程在时间和空间上紧密耦联，并发生于同一重建单位中。破骨细胞活动所降解的骨基质成分片段和分泌产物及成骨细胞形成新骨所释放的代谢产物进入血液和尿液中，构成了反映破骨细胞活性的骨吸收指标和反映成骨细胞活性的骨形成指标，这两种指标统称为骨转换生化指标。骨代谢的生化检查主要包括骨矿化、骨形成及骨吸收生化指标。

一、骨矿化的生化检查

1．骨矿化检查 主要检测血、尿中矿物质钙、磷、镁的含量。骨由骨矿物质与骨基质两大部分组成，骨矿物质主要是由无定形钙磷混合物和钙磷羟磷灰石晶体构成。通过测定血和尿中矿物质钙、磷、镁等元素的含量可间接了解骨代谢的状况（具体检测见本章第一节）。

2．正常参考值

（1）钙：①血清总钙。成人参考值为2．1～2．55mmol／L；儿童为2．2～2．70mmol／L。②血清游离钙。正常成人参考值为1．13～1．30mmol／L，儿童为1．18～1．35mmol／L。③尿钙为2．5～7．5mmol／L。

（2）无机磷：成人参考值为0．87～1．45mmol／L，儿童为1．45～1．78mmol／L，尿磷为13～42mmol／L。

（3）镁：成人血镁参考值为0．65～1．05mmol／L；尿镁3．0～5．0mmol／L。

二、骨形成生化指标

骨形成有关的生化检查，目前常见的骨形成标记物多为成骨细胞代谢产物。临床上较常用的指标有血碱性磷酸酶（ALP）、骨特异性碱性磷酸酶（B-ALP，简称BAP）、骨钙素（BGP）和I型胶原羧基端前肽（PICP和PINP）。

1．血清碱性磷酸酶检测方法及参考值

（1）测定方法：比色法和连续监测法。

（2）标本：抽取早晨空腹血（血清）。

（3）参考值：成人40～150U／L。碱性磷酸酶（King-Armstrong）法每秒0．5～1．53mmol／L（32～92U／L）。

（4）临床意义：ALP主要来源于肝脏，但在生长发育期及存在骨病变时，升高的血ALP主要来自骨组织，许多代谢性骨病都可因成骨细胞活跃合成ALP增加，导致血中ALP升高，是骨形成常用的生化指标。通常情况下，ALP在骨、肝、肾、肠、脾、胎盘、肿瘤和早期胚胎组织中均有表达。血清中ALP有6种同工酶，主要来自骨和肝脏。正常生理条件下，成人的骨源性ALP和肝源性ALP之比约为1∶1；在儿童期，ALP的活性范围分布很广，并与身高和体重呈正相关。

ALP的变化在HPT中可以反映骨骼的病理变化，因此ALP可以间接反映甲状旁腺的功能情况。有骨骼变化的HPT患者ALP升高，有时X线检查尚无明确改变时，就可有ALP的升高。甲状旁腺功能减低的患者ALP是正常的。佝偻病患者可有低钙血症，但其ALP是增高的。假性甲状旁腺功能减退而有纤维囊性骨炎者的患者ALP也增高。

2．骨特异性碱性磷酸酶测定及意义 骨特异性碱性磷酸酶主要由成骨细胞分泌，是OB的一种细胞外酶，为糖蛋白，分子质量约为12kDa。在碱性条件下水解多种磷酸酯，还具有转磷酸基的作用。儿童和青春期之前，BAP占血清总ALP的77%～87%；健康成人BAP约占血清总ALP的50%。BAP起促进骨矿化作用，它是反映成骨细胞活性和骨形成的敏感指标之一，是骨形成重要的生化指标，其机制是水解骨组织微环境中的无机磷酸盐，降低焦磷酸盐浓度，维持局部碱性环境，促进骨矿化。一般情况下，血清BAP活性升高代表成骨细胞活性增加。

BAP主要用于原发性骨质疏松症、继发性骨质疏松症、佝偻病或骨软化症、肿瘤相关性骨病、肾性骨病、Paget骨病等的诊断、鉴别诊断、预后评价和药物疗效判定等。研究发现，与30～40岁正常人比较，妇女绝经后10年内血清BAP增加77%。Paget病和骨软化症患者的血清BAP水平分别平均超过参考范围上线的8倍和2倍。血清BAP定量测定与动态观察可作为监测骨形成变化的有效参数，将为疾病的早期诊断、治疗效果的监测、病情与预后的判断等提供有效的依据，对研究骨代谢疾病特别是骨质疏松有着重要的价值。有研究认为，血总碱性磷酸酶（TAP）可能受一些因素如透析、机体内环境改变的影响，不能真正反映骨形成情况。如果联合TAP＞300U／L、CT＞150μg／L、BAP＞40μg／L和iPTH＞220μg／L，在诊断高转化性骨病时特异性为100%，阳性预测指数为100%。

3．血清骨钙素 骨钙素是骨组织中最丰富的非胶原蛋白，是在矿化组织中大量存在的骨代谢标志物。BGP由成熟成骨细胞、成牙质细胞和肥大软骨细胞产生和分泌，是一种含49个氨基酸的非胶原蛋白，也是骨钙蛋白基因转录和表达的产物。骨钙素2／3与羟磷灰石结晶结合，沉积于骨基质，1／3进入血液循环。在血清中BGP的含量约占成骨细胞合成量的20%，两者呈正相关。因此，血清中骨钙素浓度可特异性地反映它的“母体”成骨细胞的活性，用于判断成骨细胞活性受抑制的程度。由于在骨吸收过程中，基质中的骨钙素又可释放到血液，因此，骨钙素水平又可作为判断骨转移的指标。所以准确地说，骨钙素是评价骨形成和骨转换率的特异性指标。影响血清骨钙素水平的因素很多，如年龄、药物（性激素、糖皮质激素、甲状旁腺素、维生素D及钙剂等）、疾病（如肾病，代谢性、内分泌性疾病，肿瘤等）。

作为成骨细胞活性指标，肾衰竭时其排出减少，特别是肾性骨病时其在血中的变化可用来监测骨代谢瞬间改变，是骨形成的最直接反映，可较早地诊断肾性骨病，指导临床用药。在肾性骨病的研究中发现低转化型骨病组血BGP水平明显低于高转化型。检测方法有放射免疫法和酶联免疫法，前者灵敏度和特异度较好。骨转换增加时，血BGP升高，常见于HPT、甲状腺功能亢进症、Paget骨病。佝偻病或骨软化症时1，25（OH）2D3缺乏，使BGP合成减少。

4．血清Ⅰ型胶原前肽（PICP、ICTP、PINP） Ⅰ型胶原是存在于骨与软骨中惟一的胶原类型，占骨基质90%以上，反映Ⅰ型胶原转化的指标是诊断骨代谢性疾病重要的生化指标。PINP（Ⅰ型前胶原氨基端伸展肽）和PICP（Ⅰ型前胶原羧基端伸展肽）均是由成骨细胞合成并排出的前胶原纤维的细胞外分解产物，其在血液循环中的含量主要反映Ⅰ型胶原的合成速率及骨转换情况，升高提示Ⅰ型胶原合成速率加快，骨转换活跃。Ⅰ型胶原羧基吡啶并啉（交联）肽（ICTP）是Ⅰ型胶原降解的产物，在Ⅰ型胶原降解过程中，该肽段被完整的释放入血清，在骨破坏加快的情况下，血清ICTP浓度会升高。PICP、PINP作为骨形成指标主要反映骨形成，ICTP作为骨重吸收指标主要反映骨破坏。但是长期血液透析治疗会伴有高水平的ICTP，而且PINP骨指标也受透析的影响，因此需要综合评价。

三、骨吸收生化指标

骨吸收指标主要反映的是破骨细胞活性，在骨吸收指标中，尿钙（U-Ca）和尿羟脯氨酸（hydroxyproline，HOP）是临床上最早用于评价骨代谢状况的指标。尿吡啶酚（pyridinoline，Pyr）和脱氧吡啶酚（deoxypyridinoline，D-Pyr）以及抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）也很常用。新的骨吸收生化指标有游离Pyr（F-Pyr）和游离D-Pyr（F-D-Pyr）、骨Ⅰ型胶原交联N末端顶端肽（collagen typeⅠcross-linked N-telopeptide，NTX）、骨Ⅰ型胶原交联C末端顶端肽（collagen typeⅠcross-linked C-telopeptide，CTX）和骨涎蛋白（bone sialoprotein，BSP）等。

1．尿羟脯氨酸 羟脯氨酸是人体结缔组织中胶原蛋白质的主要成分，占胶原蛋白的10%～13%。胶原纤维降解时释放羟脯氨酸到血液循环，然后从尿中排出。尿中的羟脯氨酸50%来自骨组织，因此，尿羟脯氨酸排出量能基本反映骨代谢的变化，特别是与骨吸收率有较好的相关性。尽管血浆与尿液中游离羟脯氨酸的水平在一定程度上反映骨胶原的降解率，从而间接反映骨吸收的程度。但并不十分敏感也不特异，因为羟脯氨酸同时也可来源于骨外组织的胶原、补体片段和饮食。

（1）临床常用测量方法：24h尿羟脯氨酸与空腹2h尿羟脯氨酸，尿羟脯氨酸与肌酐的比值。

（2）饮食中的胶原含量对24h尿羟脯氨酸含量影响较大。因此在测试时应让患者进素食2～3d。空腹2h尿羟脯氨酸排出量不受饮食的影响，故更能反映病人的基础代谢状况。

（3）测定24h尿羟脯氨酸排出量的值可随年龄的不同而有所差异。1～4岁为20～180mg，成人为15～43mg。尿羟脯氨酸随着年龄增加有减少的趋势，但尿羟脯氨酸与肌酐的比值却随着年龄的增长而增加。有研究认为，预测高转化性骨病时：尿羟脯氨酸／肌酐＞16．4μmol／mmol，敏感度、特异度、阳性预测值分别为93%、72%、72%；联合PTH＞80ng／L，敏感度、特异度、阳性预测（价）值分别为32%、100%、100%。在预测ADB时：尿羟脯氨酸／肌酐＜15．1μmol／mmol，敏感度、特异度、阳性预测值分别为53%、93%、91%；联合降钙素＜6．8μg／L，敏感度、特异度、阳性预测值分别为64．3%、84．2%、75%。

（4）尿羟脯氨酸的排出量受到诸多激素的影响，如甲状腺激素、生长激素、肾上腺皮质激素、性激素等。尿羟脯氨酸排出量增加可见于儿童生长期、骨破坏性疾病（如甲状腺功能亢进、骨转移癌）、骨矿化不良疾病（如软骨病、佝偻病、高转换型骨质疏松症、畸形性骨炎）等。

2．血清抗酒石酸酸性磷酸盐异构体5b（TRACP-5b）

（1）生物学特点：TRACP-5b是一种结构高度保守的含铁糖蛋白，分子质量30～40kDa，是酸性磷酸酶6种同工酶（0～5型）中的一种，即第5型异构体。TRACP按照pH可将其分为两种异构产物，TRACP-5a（pH＝5．0）和TRACP-5b（pH＝5．8）两型。TRACP-5a来源于红细胞和血小板，而TRACP-5b来源于破骨细胞和激活的巨噬细胞，特别是肺内巨噬细胞。然而激活的巨噬细胞分泌的TRACP-5b是没有活性的，只有来源于破骨细胞的TRACP-5b才具有酶活性。由于其活性与破骨细胞活性呈正相关，可以反映破骨细胞的活跃程度。所以与TRACP相比，TRACP-5b是更加灵敏的特异性骨吸收指标。而且TRACP-5b同尿羟脯氨酸、吡啶酚和脱氧吡啶酚等其他骨胶原代谢指标呈正相关，TRACP-5b水平与骨矿物质密度呈负相关。因此TRACP-5b可望成为评价年骨质丢失率，预测骨密度和骨质疏松引起的骨折危险系数的一项特异实验室指标。

（2）临床意义：TRACP-5b是监测破骨细胞活性和骨重吸收率的新型临床指标。高转化性骨病的TRACP-5b活性比其他类型肾性骨病明显要高。血清TRACP-5b与破骨细胞组织学指标的联系比iPTH、ICTP要强，可作为肾性骨病破骨细胞活性的特异指标。大量研究表明，生长发育期青少年，TRACP水平较成人显著升高。绝经后和妊娠期妇女，卵巢功能衰退，内源性雌激素分泌减少，骨代谢平衡失调，骨吸收大于骨形成，TRACP水平明显升高。雌激素替代治疗后，血清TRACP随之下降。原发性骨质疏松，骨转换和骨吸收增加的一些疾病（如Paget病、甲状腺功能亢进、甲状旁腺功能亢进、畸形性骨炎、肾小管性酸中毒、肿瘤骨转移等），血清TRACP水平显著增加。骨转换减低的疾病，如甲状旁腺功能减退患者，甲状旁腺激素分泌不足，破骨细胞活性减低，血清TRACP水平显著降低。

3．吡啶啉（pyridinoline，Pyd）和脱氧吡啶啉（deoxypyridinoline D-Pyd） 是比较有价值的骨吸收指标。Pyd和D-Pyd是胶原纤维之间的连接物，主要存在于骨、软骨、牙齿、肌腱等结缔组织中，而D-Pyd主要存在于骨骼，骨吸收胶原分解后，Pyd和D-Pyd变成降解产物释放入血液循环中，而不被肝脏所代谢。在血液和尿中以游离和肽结合形成存在，尿中游离形式占40%，肽结合形式占60%。D-Pyd是骨质疏松早期诊断、治疗的特异性指标。

4．砒啶酚和脱氧砒啶酚 Pyr和D-Pyr是Ⅰ型胶原分子间构成胶原纤维的交联物，起稳定胶原链的作用。当赖氨酰氧化酶作用于成熟的胶原时，Pyr和D-Pyr即成为降解产物释放到血液循环中，不经肝脏进一步降解而直接排泄到尿中。因此，测定血、尿Pyr和D-Pyr也能反映骨吸收情况。

5．尿Ⅰ型胶原N末端交联顶端肽（NTX） 是反映骨吸收特异指标。Ⅰ型胶原N末端交联顶端肽，为总的N端交联物。在骨吸收增加时，随着骨密度下降，尿NTX的排出量升高。因此，尿NTX是反映骨吸收良好指标。

出生时尿中浓度最高，随着年龄增加逐渐下降，生长终止时处于相对恒定状态。绝经后妇女显著高于绝经前，高转换型骨质疏松症明显升高。

6．Ⅰ型胶原C端肽（CTX） 有较高特异性的骨吸收指标。是Ⅰ型胶原交联末端肽，为总的C端交联物，CTX只来源于细胞外的胶原纤维，并非新合成的胶原分子；其紧密结构在血中不受肝、肾进一步降解，能直接反映基质胶原降解情况；由于肠道不能吸收膳食中的胶原产物，所以不受饮食的干扰；骨胶原含量远高于其他组织，转换也较结缔组织快，所以具有代表性。CTX的氨基酸序列与Ⅰ型胶原中的相应部位一样，作为骨吸收指标有较高的特异性。含量，亦用尿肌酐值矫正，参考值：男37～281μg／mmol，女更年期前为88～300μg／mmol，更年期后为203～523μg／mmol，且该指标与PyD、D-Pyd有一定相关性。有研究发现，绝经后骨质疏松妇女血CTX水平比绝经前期高171%，若将骨丢失率＞3%界定为罹患绝经后骨质疏松的危险因子，以600ug／mmol为相应界值，则CTX诊断绝经后骨质疏松的敏感性为73%，特异性为79%。

7．尿钙 U-Ca虽是一个常用的骨吸收指标，但其不灵敏也无特异性，只有当骨溶解很严重时，才反映骨吸收。由于尿钙受肠道钙摄入量及进餐的影响较大，故最好进行24h尿钙测定。临床上常用于补充钙制剂和维生素D的预防高血钙的监测。各种原因所致的HPT、生长发育期、生长激素过多、甲状腺功能亢进症、维生素D中毒时尿钙均升高；而代谢性碱中毒、甲状腺功能减退症、甲状旁腺功能减退症、维生素D缺乏时尿钙均减少。

8．其他 新近研究初步显示，测定骨保护素亦有助于评价肾性骨病。细胞核因子-kappa B受体活化因子配体及其饵受体骨保护素所组成的RANKL／OPG系统，被认为是骨代谢中重要的调节因素，检测此系统中的成分可能获取有用的信息。这些结论都需要参照骨活检的结果进行解释。