骨质疏松的生物化学诊断与QCT骨密度软件体模检测
成都华西华科研究所分析骨质疏松的生物化学诊断与QCT骨密度软件体模检测
骨质疏松的生物 化学诊断（Biochemical diagnosis of osteoporosis)
以往的许多研究显示骨的一些代谢产物与骨密度检 测有良好的相关性，对骨质疏松的诊断有较高的特异性 和灵敏性，因此通过生物化学的方法检测体液中的骨代 谢标志物成为诊断骨质疏松的有效手段而被广泛应用于
临床。但是随着对这些标志物认识的不断加深，最近许 多学者指出，骨代谢标志物应从过去作为替代BMD的指 标转向侧重评估骨®馕以及预测骨折率的一种手段[11。
一、骨转换生化标志物 (Biochemical markers of bone turnover)
骨转换生化标志物分为骨形成标志物和骨重吸收标 志物（表18-1)。
表18-1主要的骨转換生化标志物
标志物 英文全称 英文缩写 标本
骨形成标志物
碱件磷酸酶 骨碱件磷酸酶
骨钙素
低羧基化或未竣基化骨钙索
I型®胶原氨基端（N-端）延长肽 1型原胶原羧基端（C-哦）廷长肽 骨粘连蛋白 骨唾液酸蛋白 骨蛋白聚糖
基® y-竣基谷祆酸蛋白
〇2 -HS糖蛋白
骨重吸收标志物
酸性磷酸M
抗酒石酸酸性磷酸W
y-羧棊谷氰酸 羟脯氨酸 羟赖氨酸糖苷
胶照吡啶交联（吡啶啉）
脫氧胶*吡啶交联（脱氧吡啶啉）
I型原胶*交联氨基纗（N-端）肽 I 胶原交联羧基端(C-纗）肽
由组织金厲蛋白騎产生的羧基末端丨型胶 應端肽 钙
alkaline phosphatase bone alkaline phosphAtas^ osteocalcin
uncadercarboxylated osteocalcin
unr«rhoxylfltpd ostenrulcin
prcxrollagcn type I amino - terminal propeptide
procollagen type I carboxy - terminal propeptide
osteonection
bone specific sialoproteins bone proteoglycans matrix GLA - protein a2 HS glycoprotein
acid phosphatase
tartrate - resistant acid phosphatase
y Carlx>xyglutainic acid
hydroxyproline
hydroxylysine - glycoside
pyridinolinc
deoxypyridinolinc
type 1 collagen cross - linked N - telopeptide type I collagen cross ^ linked C - telopcptide carboxy - terminal Cypc I collagen telopeptide generated by matrix melalloproteases calcium
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ALP |
血淸 |
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BAP |
血淸 |
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OC |
血清 |
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ucOC |
血淸 |
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PI NF |
血淸 |
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V 1 CP |
血淸 |
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ON |
尿 |
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bsp |
尿 |
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BPG |
尿 |
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MGP |
尿 |
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〇2-HSP |
尿 |
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ACP |
血淸 |
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TRAP |
血淸 |
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GLA |
床 |
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Hyp |
尿 |
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HOI-G |
尿 |
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PYD |
尿 |
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DPD |
尿 |
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NTX- I |
血淸/« |
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CTX- I |
血淸/尿 |
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CTX - MMP/ICTP |
血淸/尿 |
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Ca |
尿 |
(一）骨形成啦志物
骨形成标志物是成骨细胞在其不同发疗阶段的直接 或间接的表达产物，反映成骨细胞功能和骨形成状况。 所有骨形成指标都是在血淸或血浆中检测的。
1. 碱性磷酸酶
1. 理化特性及生理作用血淸中的ALP以多种同 沏二聚体的形式存在，来源于肝脏、骨鸺、脾脏、肾脏和胎 盘等多种组织。ALP是最常用的评价骨形成和骨转换的 指标，总ALP分子质M为70〜120k/x，基因定位于1号染 色体，碱性磷酸酶在循环中以二聚体形式存在，血淸中 ALP有50%来源于#,由成骨细胞分泌，半哀期为24〜 48h,另约50%来源于肝脏，来源于小肠的仅占少部分， 其半袞期为lh，来源于胎盘的ALP半衰期为168h,由埒 脏淸除。ALP是一种苷遍存在的酶，起着类骨质形成和 骨骼矿化的审要作用。
(2>检测方法肝功能iE常的成年人血消中总ALP 活动度约50%来源于肝脏，另50%来源于骨骼。检测 ALP的关键是将肝和骨ALP分开，人们已建立了许多方 法来区分血循环中这两种主要的同工酶.包括热变性法、 对硝基苯磷酸盐法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法、沉淀法、麦 胚凝集素测定法、选杼吸附法、及最近建立的革克降抗体 免疫测定法等，其中免疫测定法既可以测定酶活性的大 小也可以测定_分子的含坩，但即使这样，伢骼和肝脏的 ALP还是有交叉反应（约15%〜20%),而R如果患者肝 脏ALP增高还会造成种骼ALP增高的假象，所以今后有 必要建立更特异的方法检测骨骼ALP同工酶[21。
2. 骨钙素
[16] 理化特性及生理作用依赖维生家K的羧 基谷氣酸蛋白（y - carboxyglutamic protein〉即骨耗素，是 骨组织中最丰宮的非胶原蛋白，由49个氨基酸绀成。牛 OC的分子质埴为5.8k；i，鸡的为6.5kp,多肽链中严格保 存f三个可以和钙结合的y-羧基谷氧酸残基，位于多 肽链的17、2丨和24位上，为OC与钙结合的東要功能团。 根据预测，OC存在2个〇螺旋区，gp Gla螺旋和ASP- Glu蟝旋（含4个阳离子侧链，在序列30~4丨位）。OC可 由成#细胞、成牙本质细胞和肥大软骨细胞合成，由人成 骨细胞产生的骨钙索职，分子质贵112kM由88个氨基酸 组成，包括信号肽（23个氨基酸）、前肽（26个氨基酸）和 成熟蛋白（49个氨基酸）。在OC成熟过程中，信号肽先 裂解下来，含前肽的骨钙索原被a羧基化（谷氨酸残基）， 然后前肽被酶切下，成熟的OC分子分泌到细胞外，其中 大邢分进人细胞外骨基质，小部分进人血循环。OC占骨 组织非胶原蛋白的10% ~20%,占骨蛋Cl的1%〜2%， 每100*?骨含3x 1(TS~6X 1〇 5g 〇C,人血浆含龟为 6.8ng/mL,其半哀期为5min，由肾脏淸除。其大分子形 式分子里为9.Okp,占80%,小分子形式分子质》为5. 8kp，占 20%。
OC主要的生理功能是维持骨的正常矿化速韦，抑制 异常的羟磷灰石结晶的形成，抑制软骨的矿化速率，近期 研究表明OC通过负反馈机制参与背骼重塑:3]。
[17] 检测方法生长停止后OC只由成骨细胞合成， 几乎循环中全部OC均由成骨细胞产生，是其代谢活动 的特异性指标。OC的血淸水平与种形成的组织形态学 参数呈正相关，因其血淸水平与骨骼形成率相关，故被认 为是成骨细胞功能的特异性指标。目前检测OC的方法 主要有放射免疫测定法、双位免疫放射法（two-siteim- munoratlio metric assay)及酶联免疫吸附法“似/!!^- linked immunosorbem assay,ELISA〉。早期测定所用的放 免法，其抗体识别的主要是OC的竣基端，但因OC在血 中呈现全段分子和不同片段共存的非均一性，所以并不 能反映真实情况。实践中也发现，某种免疫分析法的结 果与另一种的结果没有可比性。现在应用单克隆抗体能 同时测血中全段OC和N端及中间大片段，明显提高了 测定的准确性、稳定性和可爭复性m。人完整的OC可 被胰蛋内酶水解成3个片段，使其在血循环中存在多种 片段：全段分子（1〜49)占36%,N-和M-片段（1〜43) 占30%，N-端大片段（1〜19)占14%,中间片段（20〜 43>占15%，C_绱大片段(20〜49)占15%,还有少置C- 端小片段(44〜49)，这种非均一性提示我们在应用某种 测定方法时，一定要考虑它测定的是哪一部分，以求在评 价结果时能尽里做到反映实际情况，从OC分子在循环 中的非均一件宥出，完整的和N-及M-大片段占整个 含&近70%,这就是目前建立的同时测定全段和N -及 M-大片段方法的主要依据。
3. I甩原胶原延长肽
[32] 理化特性及生理作用 I到胶原是骨组织中唯 一的胶原，前胶原由成骨细胞合成，I型原胶原分子的三 条肽链N-和C-端各有一延长肽，但原胶原由成骨细 胞合成分泌出来以后，很快由特异的酶将上述延长肽切 下。如同测定狀以评价胰岛索的产生一样，测定上 述延长肽巧以反映胶原的合成状况。I型原胶原延长肽 除骨组织产生外，其他组织，如皮肤、牙齿、心血管、肌腱， 也能合成产生。
•I型原胶质竣基端延长肤（proco丨丨agen type I carboxy -terminal propeptide,P I CP)分子质 M 为 117kft，实际上 不是肽，而是不均一的三聚体蛋白，由2个cd( I )链和1 个〇2链组成，由2个二硫键连接成球形糖蛋白。PICP 中不含羟脯氨酸，是一种非胶原的基质蛋白。血液中的 P1CP通常来脒于背，在血淸中的半衰期为6〜8min,由 肝脏内皮细胞的甘露糖（maimose)受体俘获并淸除，PI CP分子里过大不能通过肾脏排除。
I發原胶原氣基端延长肽（procollagen type I amino -terminal propeptide，P T NP)分子质录为 70kpi，球形蛋 白，分子内有17个相邻的Gly-xy (x为脯氨酸，y为羟 脯氨酸）三肽结构。P1NP由肝脏内皮细胞上的清道夫 受体俘获并淸除。尿中一些大的羟腩氨酸片段由PINP 裂解而来，PI NP还SJ以直接沉积在骨组织中。
[33] 检测方法由免疫法测定，由于I羽胶原氨基和 羧基繃延长肽以化学计量方式生成.故被认为可用于新 生成的丨型胶原的定馕测定。放免法于1974年由Taubncan开始建立，19卯年由Risteli改良并商品化，fl 前PI NP和PI CP可用特异的多克隆免疫分析测定，P I NP三聚体的测定是骨质疏松中骨形成率更敏感的标 志物⑴。理论tPlNP和PICP二者以等分子数由原 胶味分解释放人血，但实际测定，儿童时期PI NP可高 出PICP2〜3倍，说明PICP可能淸除较快。
4. 其他枵形成标志物
血淸背粘连素（osteonectin)、#唾液酸蛋白（1)〇1^8丨3- loprotein, BSP > 及對蛋白聚糖（bone proteoglycan ),以上三 种非胶厣蛋白均由成骨细胞合成。骨粘连素的分子质缳 为32kp,是一条具有N-和C-连接的寡糖和儿种磷酸 丝氨酸的多肽单链，其功能是与钙离子、羟磷灰石、胶原 结合，促进矿化。BSP分子质量为80kp，按重该计算含 20%的唾液酸，它的分子S是由50%的蛋白质和50%的 糖类组成（含14%N-乙酰氨基酸、7%半乳糖和7%葡萄 糖胺），骨基质和血小板中的含«均较萵，因此应用Ui別 骨猓性的单克降抗体才能得到正确结果。BSP与铝的结 合和转移有关。骨蛋白聚糖是#特有的，不同于软付和 角膜的蛋白聚糖，其分子质量为80kM〜120kfi，由1〜2 个琉酸软背素链(40kM)及含有3或4个C -连接寡糖核 心蛋白（38 k/i)组成，是反映骨细胞分化的指标.在体外 可促迸I型胶原纤维的形成。
基质Y-梭基谷氣酸蛋白（matrix GLA ~ protein， MGP)楚一种由84个袄基酸组成，依赖于维生索的蛋白， 由成骨细胞分泌，在形成之前骨发育的过程中出现，同时
也由软骨和几种非钙化组织合成，可作为检测成诗细胞 活性的指标。a2 - HS 糖蛋白（〇2 - HS glycoprotein，〇；2 - HSP)可以反映骨形成的速率，畸形骨炎血淸《2 -HSP下 降，经降钙索治疗后其水平可上升。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统
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