该文检索了大量中外文献,编审了《骨代谢生化指标临床应用专家共识》(2023 修订版),对骨代谢生化指标的分类、骨代谢生化指标的方法学以及生物学意义、骨代谢指标的检测变异等进行了论述。
骨代谢生化指标的临床应用,为骨质疏松的诊断、鉴别诊断、预测骨折风险及抗骨质疏松治疗疗效评价提供了分子生物学依据,并在骨质疏松流行病学研究、发病机制、骨质疏松药物开发研究方面具有重要意义。由于骨代谢生化指标检测特异性强、灵敏度高,其应用日趋广泛。该文检索了大量中外文献,编审了《骨代谢生化指标临床应用专家共识》(2023 修订版),对骨代谢生化指标的分类、骨代谢生化指标的方法学以及生物学意义、骨代谢指标的检测变异等进行了论述。
骨代谢生化指标检测主要实验方法有酶联免疫吸附测定、化学发光法、电化学发光法、放射免疫法和高效液相色谱法。详见表2。
甲状旁腺素(PTH)促进骨吸收和骨转换,动员骨钙入血,血钙升高。PTH对骨形成和骨吸收具有双重效应,在持续大剂量PTH的作用下,破骨细胞活性超过成骨细胞,导致骨丢失大于骨形成。
降钙素(CT)可降低破骨细胞的数量、抑制破骨细胞的活性,减少骨吸收;抑制小肠对钙离子的吸收,降低体内血钙浓度,使血夜中游离钙离子向骨组织中沉积;抑制肾小管远端对钙磷的重吸收,增加尿钙排泄;还可直接作用于人成骨细胞,刺激成骨细胞增殖和分化。降钙素与甲状旁腺激素、1,25-(OH)2D3共同维持内血钙的稳定。
维生素D3参与机体免疫应答、细胞生长、分化、凋亡等生理和病理学过程。临床上一般通过监测血清25(OH)D3的含量来反映血液维生素D3的水平。
骨特异性碱性磷酸酶(BALP)是成骨细胞的一种细胞外酶,BALP的增殖、分化和成熟与骨骼的正常生长发育密切相关。
骨钙素(BGP或OC)参与骨吸收的调节,参与基质的矿化过程及成骨细胞分化,与骨转换相关,能够维持骨的正常矿化速率,抑制软骨的矿化速率,并抑制骨异常的羟磷灰石结晶形成。
I型胶原是内含量最丰富的胶原类型,也是矿化骨中唯一的胶原类型,其合成与分解的代谢产物可间接反映骨转换的状况。Ⅰ型胶原衍生自I型前胶原。前胶原切除下来的羧基端附加肽段称I型前胶原羧基末端肽(PICP),氨基端附加肽段称I型前胶原氨基末端肽(typeⅠ PINP)。
骨保护素(OPG)又称护骨素、骨保护蛋白、破骨细胞生成抑制因子。OPG的主要作用是影响骨代谢,主要通过OPG/核因子κB受体活化因子(RANK)/ RANK配体(RANKL)系统发挥调节骨代谢作用,OPG与RANKL竞争性结合,阻止RANKL与RANK之间的结合,抑制破骨细胞(OC)分化,促进成熟OC的凋亡。
抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)是酸性磷酸酶6种同工酶中的一种,主要存在于巨噬细胞、破骨细胞、Gaucher 细胞、红细胞、血小板、脾脏毛状细胞以及单核吞噬细胞中,在肺泡巨噬细胞和破骨细胞中含量丰富。
在骨的有机质中,90%为Ⅰ型胶原,I型胶原交联C-末端肽(tCTX)是使用最广泛的胶原降解标志物。CTX的水平反映破骨细胞的骨吸收活性。
I型胶原交联N-末端肽(NTX)是尿中稳定的骨质溶解终产物,被认为是诊断骨吸收破坏特异性更高的指标。
人生长激素(GH)具有促进骨的线性生长、骨重建、骨骼肌生长、糖脂代谢及免疫调节作用。 生长激素可直接、间接地对破骨细胞的前体细胞与成熟破骨细胞进行作用,并对骨吸收进行调控,同时也可对前体细胞向成骨细胞分化进行刺激,从而更好地促进软骨细胞和骨细胞增殖。
雌激素可抑制氧化应激反应,促进成骨细胞增殖,抑制成骨细胞凋亡,延长成骨细胞生存时间,促进胶原合成,促进骨形成蛋白(BMP)合成,提高骨矿化;
雌激素对破骨细胞的抑制作用可分为直接作用和间接作用,直接作用是通过雌激素与雌激素受体结合介导产生的,间接作用主要是利用成骨细胞与免疫细胞分泌的细胞因子,通过抑制破骨细胞活性,诱导破骨细胞凋亡维持骨密度,保护骨组织。
雌激素还可通过钙代谢调节系统影响骨代谢活动。雌激素自然缺乏(如绝经后女性)或病理性缺乏(如卵巢切除、卵巢早衰等),不仅生殖器官会发生明显变化,其他组织也会产生显著变化,最明显的变化之一是骨形成受抑制,骨吸收增强。雌激素缺乏是绝经后骨质疏松症发生的主要原因。
睾酮是男性体内主要的性腺激素,在骨骼的生长代谢、骨量维持及抑制骨量丢失方面均起着重要作用。 儿童期表现尤为突出,如促进骨骼肌发育、促进骨骼中钙盐沉积,使骨骼增厚生长等作用;青春期主要增加骨松质与骨皮质的骨量,对达到骨峰值起着重要作用;成年后则主要促进骨形成并抑制骨吸收,并与其他调节骨代谢的激素共同维持骨量,调节骨代谢。
白细胞介素-1(IL-1F)是一种重要的骨吸收因子,既可促进成骨性细胞谱系RANKL的生成,又可直接作用于破骨细胞。IL-1可直接加强破骨细胞的活性及抑制成熟破骨细胞的凋亡,延长成熟破骨细胞的寿命。 IL-1是绝经后骨质疏松的诱因之一,当雌激素水平降低时,IL-1可降低骨保护素的表达,抑制骨形成。IL-1也可直接通过RANKL影响破骨细胞的增殖分化成熟。IL-1还可促进基质金属蛋白酶及其他分解产物的释放,激活破骨细胞,促进破骨细胞分化,从而促进骨丢失。
雌激素能够抑制IL-1的分泌,绝经前女性与经雌激素治疗的绝经后骨质疏松患者IL-1水平低于未经治疗的绝经后骨质疏松患者。IL-1和IL-6等可作用于软骨细胞诱导基质金属蛋白酶,引起软骨基质的降解。
白细胞介素-6(IL-6)能够刺激活化B细胞增殖,分泌抗体;刺激T细胞增殖及细胞毒性T淋巴细胞活化;刺激肝细胞合成急性期蛋白,参与炎症反应;促进血细胞发育。IL-6可直接作用于成骨细胞,提高RANKL的表达。IL-6属前吸收性细胞因子,促进破骨细胞生成,刺激破骨细胞活性。同时抑制成骨细胞活性,从而加强骨吸收,促进骨量流失,诱发骨质疏松。
转化生长因子(TGF)是细胞生长与分化的重要调节因子,包括转化生长因子-α(TGF-α)和转化生长因子-β(TGF-β)。TGF-β由成骨细胞和软骨细胞合成,通过与细胞膜表面特异性受体结合发挥生物学作用,调节成骨细胞增殖、分化,具有显著的促进骨形成作用。对破骨细胞具有促进和抑制的双向作用,与骨细胞外基质代谢有关,并能够促进软骨细胞的生成。
肿瘤坏死因子(TNF)有TNF-α和TNF-β两种亚型,TNF-α与骨质疏松密切相关,在破骨细胞生成及破骨细胞介导的局部骨丢失过程中都起重要作用,促进骨吸收,抑制骨重建,最终导致骨量减少。
胰岛素样生长因子(IGF)可促进成骨细胞分化、增殖、募集,促进成骨细胞胶原及骨钙素合成,加快骨矿化。血清IGF-Ⅰ水平随增龄而明显下降。
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