Биохимические тесты для диагностики заболеваний костной ткани
Федеральное Государственное Образовательное Учреждение
Высшего Профессионального Образования
«Московская Государственная Академия Ветеринарной Медицины и Биотехнологии
им. К. И. Скрябина»
Кафедра органической и биологической химии
Направление подготовки 020400-Биология,
профиль Биохимия
Квалификация выпускника - бакалавр
Курсовая работа
по теме:
« Биохимические тесты для
диагностики заболеваний костной ткани »
Выполнила:
студентка 3 курса
ветеринарно-биологического факультета
Еромасова Валерия Владиславовна
Москва 2012
Содержание
Цель данной работы - изучение биохимических процессов функционирования костной ткани и биохимических тестов для оценки функционального состояния.
Задачи:
1. Изучить строение и функции костной ткани.
2. Выявить биохимические тесты,
которые могут быть
3.Провести биохимический
Раздел 1.
Костная ткань - как особый вариант формы
соединительной ткани.
Костная ткань - это особый вид соединительной
ткани. Костная ткань имеет особенности
строения, которые не встречаются в других
видах соединительной ткани. В ней преобладает
межклеточное вещество, содержащее большое
количество минеральных компонентов,
главным образом - солей кальция. Основные
особенности кости - твердость, упругость,
механическая прочность.
В компактном веществе кости
большая часть минеральных веществ представлена
гидроксилапатитом (рис.1) и аморфным фосфатом
кальция. Кроме них встречаются карбонаты,
фториды, гидроксиды и значительное количество
цитрата. Химический состав костной ткани
(в%%): 20% - органический компонент, 70% - минеральные
вещества, 10% - вода. Губчатое вещество:
35-40% - минеральных веществ, до 50% - органические
соединения, содержание воды - 10%.
Особенность минерального компонента
в том, что фактическое соотношение кальций/фосфор
равно 1,5, хотя расчетное соотношение должно
быть 1,67. Это позволяет кости легко связывать
или отдавать ионы фосфата, поэтому кость
- это депо для минералов, особенно для
кальция.
Рис.1
Химический состав костной ткани.
Изучение химического состава костной ткани сопряжено со значительными трудностями, поскольку для выделения органического матрикса требуется провести деминерализацию кости. Кроме того, содержание и состав органического матрикса подвержены значительным изменениям в зависимости от степени минерализации костной ткани.
Известно, что при продолжительной обработке кости в разведенных растворах кислот ее минеральные компоненты растворяются и остается гибкий мягкий органический остаток (органический матрикс), сохраняющий форму интактной кости. Межклеточный органический матрикс компактной кости составляет около 20%, неорганические вещества – 70% и вода – 10%. В губчатой кости преобладают органические компоненты, которые составляют более 50%, на долю неорганических соединений приходится 33–40%. Количество воды сохраняется в тех же пределах, что и в компактной кости (Ю.С. Касавина, В.П. Торбенко).
По данным А. Уайта и соавт., неорганические компоненты составляют около 1/4 объема кости; остальную часть занимает органический матрикс. Вследствие
различий в относительной удельной массе органических и неорганических компонентов на долю нерастворимых минералов приходится половина массы кости.
Неорганический состав костной ткани. Более 100 лет назад было высказано предположение, что кристаллы костной ткани имеют структуру апатита. В дальнейшем это в значительной мере подтвердилось. Действительно, кристаллы кости относятся к гидроксилапатитам, имеют форму пластин или палочек и следующий химический состав – Са10(РО4)6(ОН)2. Кристаллы гидроксилапатита составляют лишь часть минеральной фазы костной ткани, другая часть представлена аморфным фосфатом кальция Са3(РО4)2. Содержание аморфного фосфата кальция подвержено значительным колебаниям в зависимости от возраста. Аморфный фосфат кальция преобладает в раннем возрасте, в зрелой кости преобладающим становится кристаллический гидроксилапатит. Обычно аморфный фосфат кальция рассматривают как лабильный резерв ионов Са2+ и фосфата.
В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция, который почти целиком находится в костях и зубах, образуя вместе с фосфатом нерастворимый гидроксилапатит. Большая часть кальция в костях постоянно обновляется. Ежедневно кости скелета теряют и вновь восстанавливают примерно 700–800 мг кальция.
В состав минеральной фазы кости входит значительное количество ионов, которые обычно не содержатся в чистом гидроксилапатите, например ионы натрия, магния, калия, хлора и др. Высказано предположение, что в кристаллической решетке гидроксилапатита ионы Са2+ могут замещаться другими двухвалентными катионами, тогда как анионы, отличные от фосфата и гидроксила, либо адсорбируются на поверхности кристаллов, либо растворяются в гидратной оболочке кристаллической решетки.
Органический матрикс костной ткани. Приблизительно 95% органического матрикса приходится на коллаген. Вместе с минеральными компонентами коллаген является главным фактором, определяющим механические свойства кости. Коллагеновые фибриллы костного матрикса образованы коллагеном типа 1. Известно, что данный тип коллагена входит также в состав сухожилий и кожи, однако коллаген костной ткани обладает некоторыми особенностями. Есть данные, что в коллагене костной ткани несколько больше оксипролина, чем в коллагене сухожилий и кожи. Для костного коллагена характерно большое содержание свободных ε-амино-групп лизиновых и оксилизиновых остатков. Еще одна особенность костного коллагена – повышенное по сравнению с коллагеном других тканей содержание фосфата. Большая часть этого фосфата связана с остатками серина.
В сухом деминерализованном костном матриксе содержится около 17% неколлагеновых белков, среди которых находятся и белковые компоненты протеогликанов. В целом количество протеогликанов в сформировавшейся плотной кости невелико.
В состав органического матрикса костной ткани входят гликозамино-гликаны, основным представителем которых является хондроитин-4-суль-фат. Хондроитин-6-сульфат, кератансульфат и гиалуроновая кислота содержатся в небольших количествах.
Принято считать, что гликозаминогликаны имеют непосредственное отношение к оссификации . Показано, что окостенение сопровождается изменением гликозаминогликанов: сульфатированные соединения уступают место несульфатированным. Костный матрикс содержит липиды, которые представляют собой непосредственный компонент костной ткани, а не являются примесью в результате недостаточно полного удаления богатого липидами костного мозга. Липиды принимают участие в процессе минерализации. Есть основания полагать, что липиды могут играть существенную роль в образовании ядер кристаллизации при минерализации кости.
Биохимические и цитохимические исследования показали, что остеобласты – основные клетки костной ткани – богаты РНК . Высокое содержание РНК в костных клетках отражает их активность и постоянную биосинтетическую функцию (табл. 22.1).
Своеобразной особенностью костного матрикса является высокая концентрация цитрата: около 90% его общего количества в организме приходится на долю костной ткани. Принято считать, что цитрат необходим для минерализации костной ткани. Вероятно, цитрат образует комплексные соединения с солями кальция и фосфора, обеспечивая возможность повышения концентрации их в ткани до такого уровня, при котором могут начаться кристаллизация и минерализация.
Кроме цитрата, в костной ткани обнаружены сукцинат, фумарат, малат, лактат и другие органические кислоты.
Возрастные изменения химического состава костной ткани.
Химический состав костей непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей относительно больше, чем в костях взрослых, оссеина, они более эластичны, меньше подвержены переломам, но под влиянием чрезмерных нагрузок легче деформируются Кости, выдерживающие большую нагрузку, богаче известью, чем кости менее нагруженные. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменения химического состава костей. При недостатке в пище витамина D в костях ребенка плохо откладываются соли извести, сроки окостенения нарушаются, а недостаток витамина. А может привести к утолщению костей, запустению каналов в костной ткани.
В пожилом возрасте количество оссеина снижается, а количество неорганических веществ солей, наоборот, увеличивается, что снижает ее прочностные свойства, создавая предпосылки к более частым переломам костей. К старости в области краев суставных поверхностей костей могут появляться разрастания костной ткани в виде шипов, выростов, что может ограничивать подвижность в суставах и вызывать болезненные ощущения при движениях. О механических свойствах кости можно судить на основании их крепости на сжатие, растяжение, разрыв, излом и т. п. На сжатие кость в десять раз крепче хряща, в пять раз прочнее железобетона, в два раза больше крепости свинца. На растяжение компактное вещество кости выдерживает нагрузку до 10-12 кг на 1 мм2, а на сжатие - 12-16 кг. По сопротивлению на разрыв кость в продольном направлении превышает сопротивление дуба и равна сопротивлению чугуна. Так, например, для раздробления бедренной кости давлением нужно приблизительно 3 тыс. кг, для раздробления большеберцовой кости не
менее 4 тыс. кг. Органическое вещество кости - оссеин выдерживает нагрузку на растяжение 1,5 кг на 1 мм2, на сжатие - 2,5 кг, крепость же сухожилий составляет 7 кг на 1 мм2, Несмотря на значительную крепость и прочность кость весьма пластичный орган и может перестраиваться на протяжении всей жизни человека.
ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОСТНОЙ
ТКАНИ
Из графика видно, если количество костной ткани останется выше порога переломов, то в этом случае кости могут противостоять переломам (линия 1), а если количество костной ткани упадет ниже порога переломов, то кости могут легко ломаться (линия 2).
Риск развития остеопоротических переломов зависит от максимального количества и прочности кости, достигнутых человеком в течение жизни, и в дальнейшем от скорости потери костной массы.
Индивидуальный пик костной массы, который в норме достигается к 25-35 годам, зависит от генетических и ненаследственных факторов:
- гормонального статуса;
- физических нагрузок;
- питания;
- образа жизни.
Раздел 2.
Диагностика состояния костной ткани.
Введение.
Кальций является самым распространенным елементом в теле человека. Организм взрослого человека содержит приблизительно 25000 ммоль кальция, из которого 99% входят в состав скелета. Внеклеточная жидкость содержит только 22,5 ммоль кальция, из которых примерно 9 ммоль находятся в плазме крови.
Экстраклеточный пул кальция в течение суток обновляется приблизительно 33 раза, проходя через почки, кишечник и кости, то даже небольшое изменение любого из этих потоков окажет существенное влияние на концентрацию кальция во внеклеточной жидкости, включая и плазму. Влияние кальция на нервно-мышечную активность имеет особое значение в симптоматике гипо- и гипер-кальциемии.
Кальций является главным субстратом для минерализации костей, играет значимую роль в формировании скелета. Достаточное потребление кальция в детском и подростковом периодах необходимо для достижения оптимального пика массы костной ткани. При недостаточном потреблении кальция с пищей или нарушении его всасывания (при применении глюкокортикоидов или при патологии ЖКТ) для поддержания адекватной кальциемии повышается секреция паратгормона, кальций начинает активно вымываться из костной ткани, что приводит к снижению минеральной плотности костной ткани и развитию остеопороза. Кальций является одним из 5 важнейших микроэлементов человеческого организма и самым распространенным минералом. В теле взрослого человека содержится приблизительно 1200 г кальция, из которого 98,9% приходится на скелет. Нарушение гомеостаза кальция приводит к формированию костной, висцеральной или смешанной формы гиперпаратиреоза. Значительное вымывание кальция из костей приводит к образованию больших или малых кист в различных костях, деформации костей, множественным переломам даже без физических усилий.
Кальций плазмы
В плазме кальций представлен тремя формами : 1) связанный с белками (в основном с альбумином); 2) в комплексе с фосфатом и цитратом; 3) в виде свободных ионов. Физиологически активной формой является только последняя, и именно концентрация ионов кальция поддерживается механизмами гомеостаза. При алкалозе ионы водорода диссоциируют из молекулы альбумина, что приводит к увеличению связывания кальция альбумином и сни
жению концентрации ионов кальция. Это, в свою очередь, может вызвать клинические симптомы гипокальциемии, несмотря на неизменную концентрацию общего кальция в плазме. Обратная картина, связанная с увеличением концентрации ионов кальция в плазме, отмечается при остром ацидозе. Методы измерения концентрации общего кальция в плазме являются наиболее используемыми, хотя содержание ионизированного кальция может быть измерено с помощью ионселективных электродов. Несомненным преимуществом измерения ионизированного кальция является быстрое получение результата. Именно поэтому при некоторых обстоятельствах, например при переливании крови или хирургических вмешательствах с созданием экстракорпоральных путей, данное преимущество может быть использовано для регуляции быстро меняющейся концентрации кальция. Изменения концентрации альбумина в плазме оказывают влияние на содержание общего кальция независимо от концентрации его ионов, что может приводить к ошибкам в трактовке результатов как при гипо-, так и при гиперпротеинемии. Для расчета предполагаемой концентрации общего кальция могут быть использованы различные формулы, при условии что концентрация альбумина находится в пределах нормы. При заборе крови для определения содержания кальция следует избегать венозного застоя, поскольку данная ситуация сопровождается выраженной гиперпротеинемией, а следовательно, и гиперкальциемией. Например, не следует использовать жгут. Глобулины, хотя и в меньшей, чем альбумин, степени, связывают кальций; поэтому у больных с миеломой увеличение содержания у-глобулина может сопровождаться повышением концентрации общего кальция в плазме. Однако при миеломе гиперкальциемия обусловлена преимущественно возросшей концентрацией ионизированного кальция в результате секреции опухолевыми клетками субстанций, вызывающих мобилизацию кальция.
Регуляция обмена кальция в организме.
Система регуляции гомеостаза кальция состоит из двух петель, работающих по принципу отрицательной обратной связи (рис. 1). Одна из этих петель может быть обозначена как внутренняя, а другая - как внешняя. Внутренняя петля регулирует поступление кальция из костной ткани в плазму. Она включает околощитовидные железы и кости. Любое снижение уровня ионизированного кальция [Са2+] в плазме крови стимулирует секрецию паратиреоидного гормона (ПТГ), под влиянием которого в костной ткани активизируются остеокласты, что приводит к усилению ее резорбции и, таким образом, к поступлению в кровь кальция. Внешняя петля регуляции кальциевого гомеостаза включает околощитовидные железы, почки и кишечник. Под влиянием ПТГ, стимулированного снижением кальция в крови, с одной стороны, возрастает реабсорбция кальция в дистальных извитых канальцах, а с другой стороны, усиливается синтез 1,25(OH)2D3 (кальцитриола) в прокси
мальных извитых канальцах почки. В результате снижается экскреция кальция с мочой, а под влиянием кальцитриола усиливается его абсорбция в кишечнике. Оба эффекта способствуют восстановлению уровня кальция в крови. Кроме того, усиливает костную резорбцию и, в некоторой степени, подавляет секрецию ПТГ (рис. 1).
Рис. 1. Система регуляции гомеостаза кальция
Фосфор.
Фосфор относится к жизненно необходимым веществам, он входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга, участвует во всех видах обмена веществ, необходим для нормального функционирования нервной системы, сердечной мышцы и т. д. В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений фосфорной кислоты (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфата кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.
Содержание органических соединений фосфора в крови человека меняется в значительных пределах. Однако количество неорганического фосфора более или менее постоянно - 3 - 5,5 мг% . Увеличивается содержание неорганического фосфора при молочной диете, а также при ряде заболеваний
почек, при переломах в стадии заживления. сахарном диабете, акромегалии, аддисоновой болезни и др.; уменьшается концентрация неорганического фосфора в сыворотке крови при повышении функции паращитовидных желез и ряде других заболеваний. При голодании организм расходует фосфор, содержащийся в тканях, поэтому концентрация его в крови не меняется, и лишь при потере 40% общего количества содержание его в крови уменьшается на 10%.
Фосфор. Около 80% фосфора в организме человека связано с кальцием и образует неорганическую основу костей и служит резервуаром фосфора (Долгов В.В., Ермакова И.П., 1998). Внутриклеточный фосфор представлен макроэргическими соединениями, это - кислоторастворимый фосфор. Фосфор также является составной частью фосфолипидов - основных структурных компонентов мембран.
Суточное потребление фосфора 0,6-2,8 г (Москалев Ю.И., 1985). Обычно всасывается около 70% поступившего с пищей фосфора, и этот процесс зависит от содержания кальция в пищевых продуктах и образования нерастворимых солей. Фосфор и кальций образуют плохо растворимые соединения, поэтому их общая концентрация не превышает определенного уровня и повышение одного из них, как правило, сопровождается снижением другого (Pak C.Y.C., 1992). Высокое содержание в пище магния, железа и алюминия также снижает всасывание фосфора. Витамин D и липиды, наоборот, способствуют всасыванию фосфора.
В плазме неорганический фосфор содержится в виде анионов НРО4-2 и Н2РО4-, общее их количество 1-2 мМ. Около 95% - это свободные анионы, 5% связаны с белком.
При почечной недостаточности снижение клубочковой фильтрации на 20% относительно нормы вызывает гиперфосфатемия. Вследствие этого снижается синтез кальцитриола и всасывание кальция в кишечнике (Rowe P.S., 1994). Тканевой катаболизм является частой причиной гиперфосфатемии у больных с диабетическим кетоацидозом. Причины гипофосфатемии - дефицит витамина D, синдром мальабсорбции, первичный и вторичный гиперпаратиреоз, диабетический кетоацидоз (фаза восстановления), почечная тубулярная недостаточность, почечная тубулярная недостаточность, почечная тубулярная недостаточность, алкогольный делирий, алколоз, гипомагниемия. В норме канальцевая реабсорция равна 83-95%. Уменьшение канальцевой реабсорбции фосфата обусловлено повышением уровня ПТГ либо первичным дефектом реабсорбции фосфата в почечных канальцах.
Регуляция обмена фосфора в организме.
Почки играют ведущую роль в поддержании гомеостаза фосфора и его концентрации в крови. Механизм регуляции гомеостаза фосфора тесно связан с так называемым «канальцевым фосфорным порогом» или величиной максимальной тубулярной реабсорбции фосфата (МТРФ).
Гормональная регуляция обмена кальция и фосфора. Гомеостаз кальция в организме обеспечивается системой ПТГ–КТ–витамин D. Основная функция всех этих гормонов – регуляция движения Са2+ и фосфатов в организме и поддержание постоянства концентрации Са 2+ в крови. Метаболизм кальция в костной ткани (в процессе роста, развития, ремоделирования) и поддержание кальциевого гомеостаза в организме — сопряженные процессы. Их согласованность регулируется и контролируется на системном уровне (так называемые дистантные регуляторы), а также локальными, или местными, факторами (табл.)
Системные (гормональные) и локальные регуляторы ремоделирования костной ткани (Canalis, 1990)
Примечание: ТФР – трансформирующий
фактор роста, ФРФ – фактор роста фибробластов
ТцФР – тромбоцитарный фактор роста. Паратгормон (ПТГ). Cинтезируется паратиреоидными
железами в ответ на Увеличение содержания гормона в крови характерно для различных форм гиперпаратиреоидизма, включая множественную эндокринную неоплазию I и II типов, опухоли околощитовидных желез и идиопатический гиперпаратиреоидизм. Низкий или нормальный уровень ПТГ при чрезвычайно высокой концентрации кальция в крови связан со злокачественной гиперкальциемией. Абнормальное содержание ПТГ при нормальном содержании кальция в крови характеризует почечную остеодистрофию. Кроме того, для характеристики метаболических сдвигов при гиперпаратиреозе рекомендуется исследовать почечный клиренс фосфата, а также провести подробный биохимический анализ больного. У больных с терминальной стадией почечной недостаточности часто возникает гиперкальциемия, которая развивается из-за автономной секреции ПТГ, особенно, если этому предшествовала гипокальциемия. Такая же гиперкальциемия может первое время поддерживаться у больных после трансплантации почки, у которых нормализуется способность метаболизировать витамин D. Это состояние получило название третичного гиперпаратиреоза.
Наиболее распространенные методы иммуноанализа основаны на выявлении средних фрагментов или С-концевого фрагмента. Однако при почечной недостаточности в крови накапливаются С-концевые фрагменты ПТГ, и определяемый уровень ПТГ оказывается искусственно завышенным. ЗАО «БиоХимМак» предлагает тест-систему на основе двух видов высокоспецифичных поликлональных антител, которые реагируют с эпитопами N-терминальной части интактного ПТГ. 25-ОН витамин D (25-OH D). Витамин D является стероидом, участвующим в кишечной абсорбции кальция и регуляции гомеостаза кальция. Известны две различные формы витамина D – D 3 и D 2 , которые имеют очень близкое строение. Последний представляет собой синтетический продукт, который преимущественно абсорбируется из обогащенных пищевых продуктов. Физиологический уровень D3 зависит от его поступления с пищей, а также от процессов его биосинтеза в коже из 7-дегидрохолестерола под влиянием ультрафиолета солнечных лучей. Синтезированный витамин далее при участии микросомального фермента 25-гидроксилазы преобразуется в печени с образованием 25-
гидроксивитамина D (25OH D), являющегося главным циркулирующим метаболитом витамина D. Несмотря на то, что биологически активной является форма 1,25-(OH) 2 D, синтезируемая в почках, определение циркулирующего 25-OH D широко признано в качестве метода диагностики гиповитаминоза. Концентрация 25-OH D снижается с возрастом, у лиц пожилого возраста обычно наблюдается дефицит витамина D. Клинически определение 25-OH D используется для диагностики и контроля лечения постменопаузального ОП, рахита, остеомаляции, почечной остеодистрофии, при беременности, неонатальной гипокальциемии и гипопаратиреозе. Также в последнее время обсуждается проблема субклинического дефицита витамина D в различных европейских странах. Интоксикация витамином D наблюдается в основном при передозировке его фармакологических препаратов и может приводить к гиперкальциемии, гиперкальциурии и нефрокальцинозу у предрасположенных детей.
1,25(OH) 2 витамин D 3 (кальцитриол). 1,25(OH) 2 D 3 образуется в
митохондриях клеток почек под
действием 1-гидроксилазы и является
наиболее активной формой
у больных с хронической почечной недостаточнос тью и для оценки эффективности 1,25(OH) 2 D 3 терапии.
Кальцитонин (КТ) Синтезируется и секретируется парафолликулярными С-клетками щитовидной железы. Основное его действие – это снижение концентрации кальция в плазме через ингибирование активности остеокластов, приводящее к уменьшению высвобождения кальция из кости. Секреция КТ стимулируется увеличением концентрации кальция в плазме и регулируется желудочно-кишечными пептидами, эстрогенами и витамином D. Абнормально высокие уровни КТ характерны для С-клеточной гиперплазии или медуллярной тироидной карциномы. Хотя точный механизм действия КТ не ясен, несомненна его терапевтическая роль, причем КТ некоторых рыб более активен в организме человека, чем его собственный гормон. При интерпретации результатов следует иметь в виду, что увеличение концентрации КТ наблюдается также при беременности; при лечении эстрогенами; после внутривенного введения кальция; гастрина и пентагастрина; после приема алкоголя. В системной регуляции кальциевого гомеостаза заметная роль принадлежит ряду других гормонов. К их числу относятся тиреотропные гормоны, глюкокортикоиды, гормоны роста, половые гормоны, а также упоминавшиеся гастроинтестинальные гормоны. Их изолированное действие и, особенно, кооперативные эффекты во многом не ясны и активно изучаются. Известно, что благодаря наличию глюкокортикоидных цитоплазматических рецепторов в остеобластах возможен прямой ингибирующий эффект, в частности, кортизола на синтетическую активность остеобластов, что приводит к замедлению костеобразования. Эстрадиол вызывает дифференцировку ранних остеобластов (клеток костеобразования), стимулирует синтез коллагена в кости и ингибирует активность остеокластов. Низкий уровень эстрадиола (<10 пг/мл) у женщин приводит к незначительной потере, а уровень ниже 5 пг/мл связан с сильной потерей костной массы. Кроме того, установлено, что и у мужчин наблюдается связь между низкой концентрацией эстрадиола (приблизительно 13 пг/мл), ОП и повышенным риском переломов. Обнаружено, что гипогонадизм у мужчин коррелирует с частотой переломов бедра. Тестостерон оказывает анаболический эффект на кости. Высокая концентрация SHBG в крови снижает биодоступность свободных гормонов и, таким образом, увеличивает риск переломов у женщин в постменопаузе и у мужчин. Этот транспортный белок также отрицательно коррелирует с BMD. Обнаружена положительная корреляция между ДГЭА и BMD у мужчин и женщин. Снижение уровня ДГЭА коррелирует с повышением риска переломов. |
Остаза – костный изофермент щелочной фосфатазы (ВАР)
Считается, что уровень костной щелочной фосфатазы в сыворотке отражает метаболическое состояние остеобластов – клеток, отвечающих за формирование кости.
Определение уровня костной щелочной фосфатазы в сыворотке отображает состояние костного метаболизма у пациентов, страдающих болезнью Педжета, остеомаляцией, первичным гиперпаратиреозом, нефрогенной остеодистрофией, остеопорозом и при костных метастазах. Определение общего уровня костной щелочной фосфатазы является общепринятым методом диагностики болезни Педжета и последующего мониторинга лечения.
Болезнь Педжета представляет собой общее поражение скелета для которого характерно наличие участков выраженной пролиферации на фоне нормальной костной ткани. Болезнь Педжета более распространена, чем считалось ранее, заболеваемость в некоторых популяциях достигает 3%–4% в среднем возрасте и 10% – 15% у пожилых людей. Это заболевание не встречается в юношеском возрасте. У большинства пациентов болезнь Педжета протекает бессимптомно, и диагноз ставится на основании данных рентгенологического обследования или определения высокого уровня щелочной фосфатазы в ходе обследования, не связанного с патологией костной ткани. Самые распространенные жалобы пациентов при болезни Педжета – боли в костях и их деформация.
Кроме этого, остаза – один из маркеров развития остеопороза – её рекомендуется определять для оценки степени разрежения костной ткани в комплексе с другими маркерами остеопороза (паратгормон, остеокальцин, CrossLaps и др.) Это разрежение сопровождается риском появления патологических переломов .
Определение Остазы обязательно назначают всем пациентам с повышенным общим уровнем щелочной фосфатазы. Это позволяет выявить причину повышения общей щелочной фосфатазы – дифференцировать различные заболевания печени от заболевания костей (в первую очередь, злокачественной природы).
Ферментная регуляция.
Щелочная фосфатаза (— фермент, участвующий в транспорте
фосфора через мембрану клеток и являющийся
показателем фосфорно-кальциевого обмена.
Щелочная фосфатаза содержится в костной
ткани, слизистой оболочке кишечника, гепатоцитах печени, в клетках почечных
канальцев и в плаценте. Основной объем
щелочной фосфатазы находится в слизистой
оболочке кишечника (содержание щелочной
фосфатазы в кишечнике в 30–40 раз больше,
чем в ткани печени и поджелудочной железы
и в 100–200 раз больше, чем в слюнных железах, слизистой оболочке желудка, желчи).
Щелочная фосфатаза продуцируется поверхностным
слоем слизистой оболочки кишечника, но
её роль в пищеварении вторична. Основные
ее функции связаны с процессами общего
метаболизма.
Для диагностики различных заболеваний
и состояний выполняют исследование щелочной
фосфатазы в сыворотке крови, в моче, в
кишечном соке, в кале, а также определяют
изоферменты щелочной фосфатазы: печеночный,
костный, кишечный, плацентарный, изоферменты
Реган и Нагайо в сыворотке крови, в амниотической
жидкости.
Химически щелочная фосфатаза представляет
собой группу изоферментов, фосфогидролаз
моноэфиров ортофосфорной кислоты, имеющих
молекулярную массу от 70 до 120 кДа, гидролизующих
эфиры фосфорной кислоты в интервале от
8,6 до 10,1 рН. Код щелочной фосфатазы, как
фермента, КФ 3.1.3.1.
Щелочная фосфатаза в сыворотке крови.
Несмотря на наличие различных изоформ
щелочной фосфатазы в тканях организма,
в сыворотке крови редко одновременно обнаруживают более двух
или трех изоформ. Изоформы щелочной фосфатазы,
обнаруживаемые в сыворотке крови больных
с различными заболеваниями, сохраняют
признаки, характерные для изоформ, находящихся
в печени, костной ткани, слизистой оболочке
кишечника, плаценте. В сыворотке крови
здорового человека чаще всего обнаруживают
печеночная и костная изоформы щелочной
фосфатазы.
Увеличение активности щелочной фосфатазы возможно при разнообразных заболеваниях и состояниях (патологии костной ткани с повышением активности остеобластов или распадом костной ткани, болезни Педжета, остеомаляции, болезни Гоше с резорбцией костей, первичном или вторичном гиперпаратиреоз, рахите, заживлении переломов, остеосаркоме и метастазах злокачественных опухолей в кости, циррозе печени, некрозе печёночной тка
ни, первичной гепатокарциноме, метастатическом раке печени,
инфекционных, токсических и лекарственных
гепатитах, саркоидозе, туберкулезе печени,
внутрпечёночный холестазе, холангитах,
камнях желчных протоков и желчного пузыря,
опухолей желчевыводящих путей, цитомегалии
у детей, инфекционном мононуклеозе, инфаркте
лёгкого или почки, недостаточным количеством
кальция и фосфатов в пище). Кроме того,
причиной увеличения активности щелочной
фосфатазы встречается у недоношенных,
детей в период быстрого роста, у женщин
в последнем триместре беременности и
после менопаузы.
Также увеличивает активности
щелочной фосфатазы прием различных лекарств,
в том числе «гастроэнтерологических»:
итоприда (ганатона), ингибиторов протонной помпы: омепразола, лансопразола и др., Н2-блокаторов гистаминовых
рецепторов: ранитидина и др. (всего более 250 наименований).
Уменьшение активности щелочной
фосфатазы возможно при нарушениях роста
кости: при избытке витамина D и недостатке
витамина С, квашиоркоре, снижении функции
щитовидной железы (гипотиреоз, микседема),
дефиците магния и цинка, поступающих
с пищей и в старческом возрасте при остеопорозе.
Изоферменты щелочной фосфатазы.
Описано два изофермента щелочной фосфатазы - костная щелочная фосфатаза и печеночная щелочная фосфатаза. У здорового взрослого человека костный и печеночный изоферменты присутствуют в сыворотке крови примерно в равных количествах. Однако в растущем организме – у детей и подростков – уровень костноспецифического изофермента достигает 90% от уровня общей щелочной фосфатазы. При метаболитических заболеваниях костей общая активность щелочной фосфатазы в целом коррелирует с уровнем формирования костной ткани. Умеренное нарастание активности щелочной фосфатазы у пожилых больных может отражать нарушение минерализации или быть связанным с воздействием некоторых лекарственных препаратов, увеличивающих образование печеночных изоферментов щелочной фосфатазы. Для метаболизма костной ткани рекомендуется определять BAP . ВАР представляет собой тетрамерный гликопротеин, обнаруженный на клеточной поверхности остеобластов. Количественное определение маркера костного метаболизма ВАР дает полезную информацию о костном ремоделировании у пациентов с остеопорозом и болезнью Педжета, а также об изменениях активности заболевания под влиянием антирезорбционной терапии.
Таким образом, по соотношению уровней маркеров резорбции и синтеза представляется возможным судить о скорости костных потерь, предсказать
риск перелома кости, а также выбрать наиболее адекватную терапию: при высокой скорости костного оборота предпочтительны препараты, подавляющие резорбцию, а при низкой – препараты, стимулирующие формирование кости. По изменениям маркеров костной ткани в сыворотке и моче удается оценить эффективность лечения.
Раздел 3.
Собственные исследования.
1. Метод определения общего кальция.
Методика:
Ионы кальция реагируют с о-крезолфталеинкомплексом в щелочной среде с образованием комплекса красно-фиолетового цвета .Оптическая плотность этого комплекса пропорциональна концентрации кальция в пробе.
Состав набора:
BUF 1×100 мл Буфер
Лизиновый буфер 0,2 моль/л
Азид натрия
RGT 1×100 мл Окрашивающий реагент
Β- гидроксинолин
О- крезолфталеинкомплексон
Соляная кислота 40 ммоль/л
STD 1×3 мл Стандарт кальция
Кальций(II)
Азид натрия
Подготовка и стабильность реагентов:
Приготовление рабочего реагента: смешать буфер BUF и окрашивающий реагент RGT в равных объёмах в требуемом количестве. Дать постоять не менее 10 мин перед использованием. Не допускать загрязнения.
Измерение:
Против холостой пробы по реагенту. Нужна одна холостая проба на серию.
Схема определения:
Добавить в кюветы (мкл) |
Холостая проба |
Калибровочная проба |
Опытная проба |
Стандарт |
- |
20 |
- |
Проба |
- |
- |
20 |
Рабочий реагент |
1000 |
1000 |
1000 |
- Биохимический состав сахаристости Казахстанских персиков
- Биохимия молока
- Биохимия мочи
- Биохимия печени
- Биохимия печени
- Биохимия печени
- Биохимия почек и мочи. Диагностические тесты для функционального определения состояния почек
- Биохимическая сущность созревания мяса. Изменение микрофлоры в процессе созревания
- Биохимические и микробиальные изменения мяса после его выработки в процессе хранения
- Биохимические методы мониторинга
- БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПАНКРЕАТИТА
- Биохимические основы регуляторных функций биологически активных веществ
- Биохимические основы регуляторных функций биологически активных веществ
- Биохимические процессы автолиза мышечной ткани курицы
