第十节 钙磷代谢检测
人体内大多数钙和磷是以羟基磷灰石的形式存在于骨骼中，构成人体的支架，钙磷代谢的平衡是维持人体正常生理功能的重要因素。血浆中的钙分为蛋白质结合钙、复合钙和离子钙，调节腺体的分泌、兴奋组织的兴奋性和骨骼代谢的平衡；血浆中的磷主要以无机盐为主，是维持酸碱平衡的重要因素。食物是人体内钙磷的主要来源，人体内主要调节钙磷的激素有甲状旁腺激素、降钙素和1，25-二羟维生素D3，通过调节对钙磷的肠道吸收、肾脏排泄和骨骼活动等调节钙、磷平衡。
一、甲状旁腺激素
（一）概述
甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）是甲状旁腺主细胞合成和分泌的碱性单链多肽类激素，由84个氨基酸组成，分子量为9 500，主要包括“整分子 PTH”（PTH 1～84）、“N-端片段 PTH”（PTH 1～34）、“C-端片段 PTH”（C-PTH）及“中间片段 PTH”（M-PTH）。 其中 PTH（1～84）用 iPTH 表示，也称为全段PTH，是PTH发挥生物学作用的主要成分，也是临床监测钙磷代谢的主要指标。正常人血浆中的PTH呈昼夜节律波动，清晨6点最高，以后逐渐降低，至下午4点达最低，以后又逐渐升高。主要在肝脏水解灭活，经肾脏排出体外。
PTH通过促进骨钙入血、促进肾对钙重吸收和抑制对磷重吸收、促使1，25-二羟维生素D3生成而增加小肠对钙磷的吸收等机制，达到升高血钙降低血磷的作用。
PTH的分泌主要受血钙浓度变化的调节，长时间低血钙使甲状旁腺增生，长时间高血钙使甲状旁腺萎缩。
（二）标本采集及要求
禁食一夜，早晨7点以后空腹采集静脉血，避免溶血。在室温条件下，血样充分凝集，及时低温离心和分离血清，密封。4℃可短时间保存，-20℃可保存1个月。反复冻融的血清，10天内不影响测定结果。
（三）检测方法与参考值
目前，多数采用化学发光免疫分析法检测。因PTH易受生理节律和进餐状态的影响，推荐在过夜空腹状态下检测。建议正常参考值范围是2.0～8.6pmol/L。
（四）临床意义
1.甲状旁腺功能亢进症的诊断
甲状旁腺功能亢进症，简称甲旁亢，主要包括原发性、继发性、三发性和假性甲旁亢四种。
（1）原发性甲旁亢：
是由于甲状旁腺增生、腺瘤、腺癌引起PTH合成和分泌过多，导致钙、磷和骨代谢紊乱的一种全身性疾病。血清Ca2+-PTH反馈机制被破坏，血PTH和Ca2+同步升高，血PTH超过正常值上限2倍，血Ca2+超过0.25mmol/L是诊断原发性甲旁亢的重要依据。
（2）继发性甲旁亢：
由于在慢性肾功能不全、维生素D缺乏或抵抗以及妊娠、哺乳等情况下，甲状旁腺受到低钙、低镁、高磷的刺激而分泌过量的PTH，是一种慢性代偿性变化。
（3）三发性甲旁亢：
在继发性甲旁亢的基础上，由于腺体受到持久而强烈的刺激，部分增生组织转变为腺瘤，自主分泌过多的PTH，临床上较少见。
（4）假性甲旁亢：
某些恶性肿瘤如肺、肝、肾和卵巢等分泌类似PTH的多肽物质，导致高钙血症，称为伴瘤高钙血症。
2.甲状旁腺功能减退症的诊断
甲状旁腺功能减退症，简称甲旁减，是PTH分泌过少或效应不足而引起的一组临床综合征，主要包括特发性甲旁减、继发性甲旁减、低血镁性甲旁减和假性甲旁减。
（1）特发性甲旁减：
原因不明，可能与自身免疫有关，呈散发性，家族性极少见。本病可检出甲状旁腺抗体，同时也有肾上腺皮质、甲状腺或胃壁细胞抗体等检出。
（2）继发性甲旁减：
常见于甲状腺或颈前部手术后，甲状腺旁腺因为手术受到损伤或破坏，患者血PTH和Ca2+降低，血磷增高。
（3）低血镁性甲旁减：
由严重低镁血症引起，血PTH和Ca2+明显降低，低镁纠正后，低PTH和低血Ca2+随着恢复正常。
（4）假性甲旁减：
是一种罕见的家族性疾病，由于靶细胞对PTH出现抵抗，导致甲状旁腺增生，PTH分泌增多，血PTH浓度升高，但血Ca2+降低。
3.骨质疏松症的辅助诊断
骨质疏松症（osteoporosis，OP）以低骨量和骨组织微结构破坏为特征，PTH水平增高与部分骨质疏松症相关。
（1）甲旁亢性骨质疏松：
甲旁亢时，PTH持续高水平，激活破骨细胞，使骨骼的吸收大于骨的形成，骨量严重丢失，出现骨质疏松。
（2）糖尿病致骨质疏松：
高尿糖诱导尿钙排泄增加，PTH分泌增多，刺激破骨细胞，增加骨质吸收。PTH分泌增多是糖尿病致骨质疏松的重要因素之一。
二、降钙素
（一）概述
降钙素（calcitonin，CT）是甲状腺滤泡旁细胞（C细胞）分泌的含有一个二硫键的32肽分子，相对分子质量约为3.4kD，血浆半衰期小于1小时。主要通过肾脏降解后排出。
CT通过抑制破骨细胞的活动，减少肾小管对钙和磷的重吸收机制达到降低血钙和血磷。CT与PTH是一对相拮抗的激素，两者共同维持血钙和血磷的正常水平。
（二）标本采集及要求
采集空腹静脉血，避免溶血。在室温条件下，血样充分凝集（若需要血浆，则用肝素抗凝），离心分离血清，-20℃可短时间保存，-70℃可长期保存。
（三）检测方法及参考值
CT测定的敏感性和特异性尚待改进，结果随不同方法而异。一般采用双向免疫测定法，特异性测定成熟CT。正常基础血清CT＜10ng/L（pg/ml）。
（四）临床意义
1.甲状腺髓样癌的诊断、疗效观察和随访
甲状腺髓样癌细胞大量分泌CT，所以血CT是甲状腺髓样癌术前诊断最重要的指标，疑似甲状腺髓样癌而CT不高者，通过五肽胃泌素-降钙素激发试验进一步明确诊断。甲状腺髓样癌术后，若CT降至正常水平，提示肿瘤清除彻底；若CT水平降至正常后又升高，提示肿瘤复发或转移。甲状腺髓样癌细胞也分泌CEA，患者血CEA和CT升高基本一致，两者联合检测可以有效提高诊断率。
2.异源性CT综合征的诊断
肺燕麦细胞癌、支气管癌、前列腺癌和胰腺癌等也分泌CT，导致血CT升高。
3.其他
严重骨骼疾病、慢性肾功能不全、肢端肥大、恶性贫血、胰腺炎和高胃泌素血症的CT可以升高。甲状腺切除术后或重度甲状腺功能亢进患者有时CT分泌减少。
三、1，25-二羟维生素D3
（一）概述
维生素D经肝细胞线粒体内的羟化酶羟化形成25-羟维生素D3，这是维生素D3在血液循环的主要形式，经肾小管细胞内羟化酶作用转化成具有生物活性的1，25-二羟维生素D3（1，25-dihydroxyvitamin D3，1，25-（OH）2D3）。 1，25-（OH）2D3属于第二甾体类激素，靶细胞是小肠上皮细胞、甲状腺细胞、肾细胞和骨细胞。1，25-（OH）2 D3主要有4个作用：促进钙和磷自小肠吸收；动员骨钙和磷入血；使骨无机盐化，刺激成骨细胞，促使钙和磷沉着于骨；通过远端肾小管细胞受体，与PTH共同增进钙的重吸收。因为PTH有升高尿磷的作用，所以血钙升高后抑制PTH而增加磷的重吸收。血清钙和磷降低具有提高血 1，25-（OH）2D3浓度的作用，1，25-（OH）2 D3的生成又可以提高对钙的吸收。
血清钙和磷降低可提高血1，25-（OH）2D3浓度，其与PTH、CT相互反馈调节，以维持人体正常钙磷代谢。
（二）标本采集及要求
不能采用快速样品采集法。用玻璃管采集5m l或10m l静脉血，在室温（15～25℃）放置待血液自然凝固；若需分离血浆则以EDTA或肝素抗凝，轻轻摇匀，置于冰水。未溶血样品1 000r/min，离心 15 分钟分离血清或血浆立即检测，或-20℃以下保存。所有塑料、玻璃或其他与样品接触的材料均对结果可能产生影响。
（三）检测方法与参考值
高效液相法是测定血清1，25-（OH）2D3浓度的“金标准”，但由于该法耗时且费用高，不利于广泛应用。目前最常用的检测方法是放射免疫法测定。参考值：血清＜20μg/ml为维生素D缺乏，20～30μg/ml为维生素D不足，老年人水平高于30μg/ml可降低跌倒和骨折风险。
（四）临床意义
1.1，25-（OH）2D3含量增多
（1）抗维生素D佝偻病：
靶器官缺乏1，25-（OH）2 D3特异性受体，导致钙不能进入血浆，血钙降低，血中 1，25-（OH）2D3增多。
（2）甲状旁腺功能亢进：
患者因PTH大量分泌，促进合成1，25-（OH）2D3，继而导致肠钙吸收增多，血钙上升，1，25-（OH）2D3增多。
2.1，25-（OH）2 D3含量正常或降低
（1） 维生素D过多症：
长期服用维生素D可使外周血维生素D浓度升高，血钙升高，而1，25-（OH）2D3无明显变化。
（2）低血磷抗维生素D佝偻病：
由于原发性肾小管上皮细胞刷状缘及肠道对磷的转运障碍，导致尿磷增加，测定中1，25-（OH）2D3含量正常，但血磷降低。
（3）营养性维生素D缺乏：
多见于婴幼儿，特别是早产儿及人工喂养的婴儿，测定1，25-（OH）2D3含量降低。
（4）维生素D依赖性佝偻病：
此病为常染色体隐性遗传，临床特征与维生素D缺乏症相似，故称假性维生素D缺乏性佝偻病。
（5）甲状旁腺功能减退：
因PTH分泌减少，肾脏生成1，25-（OH）2 D3减少，肠吸收障碍，导致低钙高磷。 测定血中 1，25-（OH）2D3减低。
四、骨钙素
（一）概述
骨钙素（osteocalcin，OC）也称骨γ-羧基谷氨酸蛋白（bone γ-carboxyglumatic protein，BGP），是反映成骨活性敏感和特异的标志物，血清BGP随成骨细胞活性增高而增加。由成熟的成骨细胞、成牙质细胞和肥大软骨细胞合成，是骨组织含量最丰富的非胶原蛋白质。BGP与骨矿化同时出现，在骨骼生长和羟基磷灰石沉积时，BGP合成增加。血清BGP具有多样性，约1/3为全段的完整BGP，1/3为氨基酸短肽，1/3为N端中分子片段。BGP主要生理功能是维持骨的正常矿化速率，抑制异常羟基磷灰石结晶形成和抑制生长软骨矿化。
（二）标本采集及要求
采集空腹静脉血，避免溶血。血液充分凝集后及时离心和分离血清，密封。2～8℃可保存48小时，-20℃可保存2个月。
（三）检测方法与参考值
BGP的大N端片段（N-MiD OC，1～43氨基酸残基）比BGP全段更稳定，检测敏感性和重复性更佳。通常采用电化学发光系统进行检测。我国研究者得出基于30～45岁女性的N-MiD OC参考范围为：4.91～22.31μg/L。
（四）临床意义
1.骨质疏松症的辅助诊断
绝经后骨质疏松患者不仅血清BGP升高，而且升高越明显，骨质丢失越快，骨折危险性越大。经药物治疗后，早期血清BGP降低，伴随后期的骨密度增加，提示血清BGP可以作为评价抗骨吸收药物治疗反应的指标。2型糖尿病容易发生骨质疏松，骨密度较低者，血清BGP和C肽呈同步降低。
2.恶性肿瘤骨转移的辅助诊断
恶性肿瘤发生骨转移时，由于转移肿瘤对骨的刺激，一般表现为成骨活性增高和血清BGP升高。
3.监测小儿生长发育
小儿血BGP水平与年龄关系密切，出生后第1年和青春期是骨骼生长最快的时期，血清BGP出现高峰。生长激素缺乏症患儿骨成熟延迟，血清BGP水平低于正常同龄儿。真性性早熟患儿骨成熟加速、骨骺早闭、身材矮小，血清BGP水平高于正常同龄儿。
4.其他
原发性甲状旁腺功能亢进症和肢端肥大症血清BGP增高，库欣综合征和甲状旁腺功能减退症血清BGP减低。
五、骨转换标志物
（一）概述
骨组织本身的代谢（分解与合成）产物称为骨转换标志物。分为形成和吸收两大类，前者主要反映成骨细胞功能状态的直接或间接产物，后者是在骨吸收过程中破骨细胞分泌或被代谢的骨组织产物。
在正常人不同年龄段，以及各种代谢性骨病时，骨转换标志物的动态变化代表了全身骨骼的状况。这些有助于判断骨转换类型、骨丢失速率、骨折风险的评估、了解病情进展、干预措施的选择以及疗效监测等。
1.骨形成标志物
成骨细胞中90%以上都是1型胶原，在形成骨时，1型胶原被裂解成1型前胶原N端前肽（P1NP）、1型前胶原C端前肽（P1CP）和1型胶原3个片段。1型胶原被组装在类骨质中，无机矿物质沉积于其中，形成羟基磷灰石；而P1NP和P1CP则作为代谢产物进入人体血液和尿液中，故检测P1NP和P1CP可以反映骨形成水平。
2.骨吸收标志物
在骨组织中，1型胶原交联氨基端肽区（NTX）或1型胶原交联羧基端肽区（CTX）通过吡啶啉（Pry）或脱氧吡啶啉（D-Pry）将相连两个1型胶原分子相连，而羟辅氨酸（HOP）在胶原分子内部通过氢键稳定。1型胶原在赖氨酰氧化酶作用下降解后，释放出HOP、Pry、D-Pry、NTX、CTX这5种标志物。
目前国际及国内指南均推荐指标P1NP和β-CTX反映抗骨质疏松情况。
（二）标本采集与要求
生理节律、年龄、性别和绝经状态是最重要的影响因素，因此建议收集过夜空腹状态下的血液和尿液标本。血液充分凝集后及时离心和分离血清，密封。2～8℃可保存48小时，-20℃可保存2个月。
（三）检测方法与参考范围
采用电化学发光系统进行检测，我国研究者得出基于30～45岁女性的参考范围为P1NP 13.72～58.67μg/L，β-CTX 0.112～0.497μg/L。
（四）临床应用
骨转换标志物在临床上主要应用于骨质疏松症治疗的疗效监测。除此之外，这些标志物浓度变化还对鉴别诊断骨质疏松症及其他各类骨病有帮助，包括软骨病、成骨不全症、Paget病、甲状旁腺功能亢进症或高钙血症、肾性骨病和转移性骨病，应用前景广泛。