钙磷代谢与小儿佝偻病

佝偻病是小儿生长发育时期的常见疾病,l其中要幼儿维生素D缺乏性佝偻病占绝大多数。维生素D在钙磷代谢中起到决定性作用,l体内其他激素如甲状旁腺素、i降钙素都主动参与钙磷代谢,l激素之间的相互影响维持了钙磷的正常代谢和骨骼的正常发育。

一、i骨代谢调节激素对钙磷代谢的影响

调节骨代谢激素主要有甲状旁腺激素、i维生素D和降钙素。

(一)维生素D代谢途径及作用

1.经皮肤和消化道吸收的维生素D经过肝脏肝细胞内质网和微粒体的25羟化酶系统的作用后转变为有活性的25-羟胆骨化醇,l其生物活性为维生紊D原的4倍;

2.25-羟胆骨化醇经肾脏近球小管上皮细胞线粒体的25-(OH)D3-1-羟化酶系统,l生成活性更强的1,l25(OH)2D3,1其活性是25-羟胆骨化醇的200倍,l对骨盐的形成作用高100倍;

3.维生素D能促进小肠黏膜对钙磷的吸收;同时促进肾小球近球小管的钙磷的回吸收;又能促进破骨细胞生成而加强骨吸收;对旧骨质中的骨盐促进溶解提高血钙磷的浓度;还能直接刺激成骨细胞使钙盐沉积。

维生素D总的作用是提高血清钙磷浓度。

(二)甲状旁腺素(parathyroid1hormone.PTH)调节与作用

1.当血钙降低时PTH的分泌增加,l高血钙时其分泌被抑制;PTH作用于靶细胞的腺苷酸环化酶系统,l使细胞内的c-AMP升高,l促进线粒体内的钙离子移向胞浆内,l在胞浆离子钙浓度增加后激活细胞膜的钙泵,l使离子钙向细胞外转移,l用于提高血钙浓度;

21.PTH可以刺激未分化的间叶细胞分化成破骨细胞,l增加骨吸收使血钙磷浓度上升;抑制成骨的作用与1,l25(OH)2D3起着拮抗作用;

3.PTH作用于肾小管促进钙的回吸收和尿磷的排泄增加;同时促进肠道对钙的吸收。

PTH总的作用是提高血清钙磷浓度。

(三)降钙素(calcitonin。CT)

CT来自甲状旁腺及甲状腺滤泡旁细胞也称C细胞,l放射免疫法的测定值<100pg/ml,l数值受血钙浓度的影响,l血钙上升时促进CT上升,l以使血钙恢复到正常浓度,lCT的作用在于控制破骨细胞形成、i抑制骨吸收、i阻止骨盐溶解;抑制肾小管对钙磷的回吸收,l使尿钙磷排量增加;抑制消化道对钙磷的吸收。

骨骼重要功能在于作为全身总钙磷的储备,l以及提供生物的机械支持和保护。骨骼是以骨形成和骨吸收的精确调节为基础发生发展的。小儿生长时期,l骨骼的发育是指软骨细胞不断增长、i临时钙化带不断前移、i骨松质不断改建,l至使长骨不断生长。各种因素造成的这种平衡失调构成了儿科佝偻病的各种类型。

二、i钙磷代谢标志物的实验室指标

(一)骨形成标志物实验室指标

1.碱性磷酸酶(ALP)11ALP广泛存在于肝脏、i骨、i肾、i肠等组织内。由四种不同的基因编码而产生不同的非组织特异性ALP同工酶,l其中肝脏、i肾脏和骨骼的组织特异性ALP为同一基因编码。在骨形成的过程中,l活跃的成骨细胞可以释放出较高水平的ALP,l血清中的ALP的二分之一来自成骨细胞,l其余部分在肝脏合成,l因此主要用于肝胆系统及骨骼系统疾病的实验室诊断。在婴幼儿期间各种类型的佝偻病均可见到ALP增高,l代谢性佝偻病ALP可升高几倍;维生素D缺乏性佝偻病只有轻度到中度增高,l经维生素D治疗后可很快降低;青春期由于身体的加速增高,l骨形成显得格外活跃,lALP也随之有不同程度的正常生理性升高,l但升高的幅度一般小于3001U/L。

酶学速率法检测,l正常参考范围40~160U/L。

近几年,l血清骨源性碱性磷酸酶(bone1alkaline1phosphatase,lB-ALP)作为反映骨形成标志物的特异性优于骨钙素,l因为B-ALP在血清中的稳定性较骨钙素强,l而且不受昼夜变化影响,l标本留取不需特殊处理。目前已普遍用于儿童期佝偻病的临床研究。

2.骨钙素(osteocalcin)11即骨γ-羧基谷氨酸包含蛋白(bonegla1prolein,lBGP)是含有49个氨基酸的小分子蛋白,l是骨骼中最主要和最多的非胶原蛋白,l占总蛋白的1%。骨钙素是在1,l25(OH)2D3的刺激下,l由成骨细胞和成牙本质细胞合成,l合成后小部分被释放人血,l被肾脏迅速清除,l所以循环中的骨钙素半衰期极短,l仅有5分钟左右。骨钙素的水平可以反映近期骨形成的状况,l对早期佝偻病诊断有一定临床意义。儿童期各类型佝偻病时,l骨钙素与ALP同时升高,l治疗后又与ALP同时下降。

目前作为骨钙素的实验方法有:i竞争性放射免疫方法、i酶法和化学发光方法。

放射免疫方法正常参考范围为4.2±1.2μg/L。

3.Ⅰ型前肢原肽(procollagen1peptideⅠ)是由成骨细胞的前体细胞合成,l含N-和C-端肽延伸段,l延伸段又称前肽,l在释放入血时前肽从Ⅰ型胶原上断裂下来,l因此检测c-端前肽作为标志物来评估骨形成,l但由于Ⅰ型前胶原肽同时也是其他组织的主要基质,l在骨形成的特异性和敏感性上不如骨钙素。

目前已有测定C-端前肽的ELISA试剂盒,l采用兔的多克隆抗体以识别与人C-端肽的氨基酸片段。

(二)骨吸收标志物的实验室指标

1.羟脯氨酸(hydroxyproline)11主要存在于胶原内,l约占氨基酸总量的13%,l在血浆中以游离态、i结合态和结合蛋白三种形式存在,l由于结合蛋白形式的羟脯氨酸不能从肾脏排泄,l故一般测定血清游离羟脯氨酸、i血清总羟脯氨酸及尿羟脯氨酸。羟脯氨酸几乎全部与胶原结合,l是构成结缔组织的重要部分,l而人体50%以上的胶原存在于骨骼组织、i肌肉及皮肤内,l加上饮食等因素的干扰,l尿羟脯氨酸对于评价骨吸收不能算是特异性的指标。当24小时的尿羟脯氨酸增高或血清中游离、i总的羟脯氨酸增高,l提示代谢性佝偻病的可能。

(1)血清游离羟脯氢酸:i提高离心超滤方法将蛋白结合的羟脯氢酸与游离的和肽结合的羟脯氨酸分离,l测定滤液中的游离羟脯氢酸,l提高氯胺丁氧化,l羟基脯氨酸转化为吡啶化合物,l和Ehrlich(二个氨苯甲醛溶于20%盐酸中)反应生成一种色原,l再以比色法测定。

正常参考范围为4.2~14.0μmol/L(0.5~1.8mg/L)。患儿应在3天之内确认未进食含明胶食物后采血。

(2)血清总羟脯氨酸测定:i血清在浓度6mmol/L的盐酸溶液中水解16小时,l将反应混合物缓冲至pH为6,l再以氯胺丁氧化后测定羟脯氨酸。患儿应严格禁食12小时后采血。

正常参考值范围(105.37+0.31618)×年龄μmol/L。目前尚无儿童参考值范围。

(3)24小时尿羟脯氨酸:i将尿液中的结合短肽形式的羟脯氨酸和少量游离状态的羟脯氨酸提取出来,l结合短肽部分提高水解方式转变为游离羟脯氨转化为吡啶衍生物,l加入Ehrlich试剂生成一种有色物质,l在560nm处测定吸光度。

正常参考值范围为36.6~190μmol/24h?m2(4.8~24.9mg/24h?m2)。

在正确留取尿液后24小时尿羟脯氨酸或血清总、i游离羟脯氨酸增高,l提示有代谢性佝偻病的可能。目前尚无儿童参考值范围。

24小时尿液收集时,l应在收集前三天,l避免因含胶原类食物摄人后,l导致结果出现假阴性,l应禁食肉类、i禽类、i鱼类以及动物油、i糖、i奶油类食品,l控制饮食第一天不留尿,l第二天开始留第一个24小时尿,l第三天留第二个24小时尿。

2.钙的血清浓度是最早发现钙磷代谢异常的实验室指标,l在临床症状尚未出现时,l其血清浓度已经降低。血清钙中的离子钙约占总钙量的50%,l约有45%的钙与血浆清蛋白或少量血浆球蛋白结合,l只有5%的复合结合钙与磷酸盐、i柠檬酸盐及重碳酸盐结合。目前各医院测定方法得到的多是总钙或离子钙。其中离子钙是体内具有生物活性的存在形式,l其血浆浓度直接受PTH和1,l35(OH)2D3的调控,l更能反映机体内钙的状况。但是一般情况下测定总钙在方法上更简便易行,l由于总钙常受到血浆清蛋白浓度的影响,l所以,l当清蛋白下降10g/L时总钙减少0.25mmol/L。

目前血清总钙的检测方法有分光光度法、i原子吸收分光光度法和比色法。

比色法正常参考值范围:i血清钙2.0~2.73mm01/L。

游离钙测定方法为离子选择电极法(ISE),l在包括钙离子诜择电极、i参比电极和pH电极的分析室内,l敏感的电位仪测定钙、i参比、ipH电极之间的电位差,l分析37℃时实际游离钙和pH,l计算pH7.4时的游离钙。

离子选择电极法正常参考值范围:i1.12~1.23mmol/L.

3.磷浓度与磷酸盐浓度 两个概念是可以互换的,l样本中磷酸盐含量是以无机磷的形式进行计量,l血浆中磷又以正磷酸的形式存在。血清中的磷酸根有两种形式:iH2PO-14和HPO4-,l两者比例为11:4,l酸中毒时比例可降至1:i1,l碱中毒时可高达1:i9。血清中的磷酸根小部分与蛋白结合,l约33%与钙、i镁形成复合物,l大部分呈游离状态。用磷钼酸方法测定血清或去蛋白上清液中的磷酸盐浓度就是基于磷酸根离子与钼酸铵可生成磷钼酸盐复合物。无色的磷钼酸盐复合物被不同还原剂还原后变为钼蓝,l用分光光度法在580nm波长处测定。复合物的形成及钼酸盐的还原都需要酸性环境,l酸度不足时会使钼酸盐自发还原。磷酸根除了参与体内钙磷代谢外,l在细胞内液还以有机磷的形式存在并参与糖、i脂类等能量代谢。家族性低磷抗维生素D性佝偻病患儿在大量服用磷酸盐合剂后,l血磷一直处于较低水平,l很难高于0.32mmol/L(1mg/dl)。

磷钼酸时间终点法测定血清磷正常参考值范围:i1.1~1.8mmol/L

4.甲状旁腺素(parathyroid1hormone,lPTH)是体内调节钙磷代谢的重要激素。甲状旁腺主细胞对细胞外液的钙离子浓度非常敏感,l当血钙浓度增加时PTH分泌减少,l使血钙离子浓度降低,l反之血钙浓度降低时PTH分泌增加,l又使血钙浓度恢复到正常。低血钙可使PTH分泌增加为正常时候的5倍,l持续性低血钙时可增加正常时的50倍。PTH仅对骨化三醇起到调节作用。

目前PTH测定方法有:i放射免疫法(RIA)、i酶联免疫法(ELISA)、i免疫化学发光法(ICMA)等。

化学发光方法测定正常参考范围为10~69ng/L。

5.骨化三醇(Calcitrol,l1,l25(OH)2D3) 是维生素D在体内代谢生成的具有生物活性的激素,l与PTH协同维持钙的平衡,l是儿童佝偻病的重要诊断指标。维生素D缺乏性佝偻病1,l25(OH)2D3明显降低,l在维生素D依赖性佝偻病,l由于靶器官障碍,l1,l25(OH)2D3浓度尽管正常,l但仍出现佝倭病的各种体征。

目前测定维生煮D活性形式的方法有:i放射竞争性结合法(CPB)、i放射受体测定法(RRA)、i放射免疫法(RIA)和高效液相色谱法(HPLC)。

放射免疫法测定的正常参考范围240~600pmol/L(100~250pg/ml)。

6.降钙素(Calcimin,lCT)11为23肽的物质,l基因位于11P上,l与PTH基因紧密相连。CT的分泌受血钙浓度及细胞内cAMP的调节,l主要作用是抑制破骨细胞的活性以减少骨吸收、i降低血钙浓度,l还可以抑制1-羟化酶的活性减少骨化三醇的生成。

放射免疫方法测定CT的正常参考范围<29.2mg/L(<100pg/ml)。也有报道为4.4~1111pmol/L(15~380pg/ml)。

三、i儿童期常见的佝偻病

佝偻病(Rickets)是儿童在生长期由于缺少维生素D和钙磷储备不足,l引起骨骺软骨生长而不能成熟、i生长发育速度减慢,l发生的低钙、i低磷一系列直接和间接症状的慢性病理过程。

(一)维生素D缺乏性佝偻病

维生素D缺乏性佝偻病(vitamin1D1deficiney1rickets)是小儿时期常见病,l由于维生素D不足引起体内低钙、i低磷是本病的主要原因。无论内源性或外源性维生素D不足都能引起钙、i磷代谢失常,l以致钙盐不能正常在骨骼生长部位沉积,l最终发生骨骼畸形。紫外线照射不足、i营养缺乏是维生素D不足的直接原因;由于小儿时期生长发育过速,l需要维生素D量大,l体内钙磷储备相对不足也是婴幼儿期发病的主要因素;食物中钙磷比例不当影响钙磷的吸收,l或过多的谷类食物含有的植酸与小肠中的钙磷结合成不溶性的植素钙而难于吸收;小肠pH偏酸性时影响钙磷吸收。

维生素D缺乏性佝偻病常发生在春季、i好发于5~7个月的婴儿。春季日晒增多后,l皮下的维生素D原在紫外线照射下,l大量转化为有活性的25-羟胆骨化醇,l促进血清钙磷沉积在骨骼生长部位,l但由于婴儿体内钙磷储备不足使游离钙磷减少,l碱性磷酸酶明显增高,l婴幼儿出现神经精神症状,l如易激惹、i夜惊、i哭闹、i手足搐搦、i牙齿萌出晚、i出现枕秃、i肋骨串珠、i鸡胸、i肋缘外翻、i手镯征等骨骼畸形经及时补充维生素D及钙剂后症状缓解,l但所遗留的严重骨骼改变不能恢复。实验室检查有低钙、i高碱性磷酸酶。

维生素D缺乏性佝偻病血钙降低时,lPTH的代偿性增加,l出现尿磷增高、i血磷降低,l同时碱性磷酸酶增高、i钙磷沉积下降,l常在适当补充维生素D及钙剂后缓解,l钙、i磷、i碱性磷酸酶很快恢复正常。而代谢性佝偻病,l非一般剂量的维生素D及钙剂能奏效。

(二)维生素D依赖性佝偻病

维生素D依赖性佝偻病(vitamin1D1dependenr1rickets,lVDDR)是一种先天性维生素D代谢异常性疾病,l具有维生素D缺乏性佝偻病的表现特点,l但对维生素D治疗无反应,l因此又称假性维生素D缺乏性佝偻病。VDDR可有两种类型,l其中Ⅰ型为常染色体隐性遗传病,l为先天性肾脏1α-羟化酶缺陷导致体内25(OH)D转化为1-25(OH)2D3障碍;Ⅱ型是细胞内1,l25(OH)2D3受体缺陷,l对1-25(OH)2D3不反应或抵抗,l即便血中卜25(OH)2D3浓度再高,l也起不到调节钙磷代谢的作用。

患儿多在出生3~6个月发现症状,l虽然家长按一般剂量补充维生素D和钙剂,l但仍然出现佝偻病的体征,l生长发育落后、i肌肉软弱,l少数发生自发性骨折,l也有的息儿出现手足搐搦。维生素D依赖性佝偻病Ⅱ型患儿常以毛发稀疏或全身完全无毛等外胚层发育异常就诊,l同时伴有表皮囊肿、i牙齿缺如。治疗时即使加大维生素D剂量,l仍不能使佝偻病体征得到缓解是此病的重要特征。维生素D的用量常常是正常用量的几倍、i十几倍甚至百倍,l患儿需终生服药。