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编号:10270409
血清骨钙素水平的观察
http://www.100md.com 《中国骨质疏松杂志》 1999年第2期
     作者:蔡桂英 葛雪琳 魏玲 杨霞 杨秀川 王莉 李金祥

    单位:(蔡桂英、葛雪琳、魏玲、杨霞)610041 成都,华西医科大学生化教研室;(杨秀川、王莉)四川省人民医院内科;(李金祥)华西医科大学附四院内科

    关键词:血清;骨钙素;原发性骨质疏松症;代谢性骨病

    血清骨钙素水平的观察 摘要 骨钙素(Osteocalcin)又名骨谷氨酸蛋白(Bone gla protein,BGP),为骨组织的特异性蛋白,由成骨细胞生成,分泌入血。血清骨钙素(S-BGP)是评估骨转换率及骨形成的特异性指标。本文为研究S-BGP在正常及病理状态下的变化趋势,采用ELISA法观察了122例不同年龄段(0.5~80岁,平均年龄为34.1±18.9,每隔10岁为一年龄段)正常人,46例原发性骨质疏松症及66例代谢性骨病患者的S-BGP水平。结果显示:(1)正常人S-BGP水平为6.2±4.9ng/ml,其中男性为6.9±5.7ng/ml(n=60),女性为5.8±4.3ng/ml(n=62),S-BGP与年龄呈明显负相关(r=-0.452,P<0.001);(2)46例原发性骨质疏松症患者(42~88岁,平均年龄为61.3±10.1岁)的S-BGP水平,按不同年龄段统计,其值分别为12.3±5.5ng/ml(40~49岁,n=5)、10.9±6.4ng/ml(50~59岁,n=17)及10.7±6.9ng/ml(60~88岁,n=24),各项数值分别与正常人相应年龄段S-BGP水平相比都呈显著性差异(P<0.001);(3)66例代谢性骨病患者(20~79岁,平均年龄为46.9±15.1岁)的S-BGP水平分别为:慢性肾衰6.6±2.6ng/ml(n=32);甲亢8.1±3.3ng/ml(n=19);糖尿病6.5±2.2ng/ml(n=16),这三个结果分别与相应年龄段(20~80岁,平均年龄为40.4±15.8岁,n=96)正常人的S-BGP(4.4±1.7ng/ml)相比均呈显著性差异(P<0.001)。本文结果为骨代谢的基础及临床研究提供重要参数。 Observation of level of bone gla protein in serum
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    Cai Guiying, Ge Xuelin, Wei Ling, et al.

    Department of Biochemistry, West China University of Medical Sciences,Chengdu 610041, China

    Abstract Bone gla protein (BGP,or osteocalcin) is a bone specific protein. BGP can be synthesized by osteoblasts and secreted into blood.Serum bone gla protein (S-BGP) is a valuable marker for evaluating bone turnover and bone formation. In order to understand the change tendency of S-BGP in normal and pathological condition, we systematically detected the levels of S-BGP by using ELISA in 122 normal humans with different age stages (from 0.5 to 80 yrs,average age 34.1±18.9 yrs,10 yrs as an age stage),46 patients with primary osteoporosis (POP) and 66 patients with metabolic bone disease.The results are as follows.(1)The level of S-BGP in normal humans was 6.2±4.9ng/ml,with 6.9±5.7ng/ml(n=60) in males and 5.8±4.3ng/ml(n=62) in females.The level of S-BGP was negatively correlated with the age significantly (r=-0.452,P<0.001).(2)The levels of S-BGP in patients with POP (from 42 to 88 yrs,average age 61.3±10.1 yrs) according to different age stage was 12.3±5.5ng/ml (40-49 yrs,n=5),10.9±6.4ng/ml (50-59 yrs,n=17) and 10.7±6.9ng/ml(60-80 yrs,n=24),respectively. Every value compared respectively with S-BGP in corresponding age stage of normal
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    humans was significantly different (P<0.001). (3)The levels of S-BGP in 66 patients with metabolic bone disease (20-79 yrs,average age 46.9±15.1 yrs) were 6.6±2.6ng/ml(n=32)in chronic renal failure,8.1±3.3ng/ml(n=19) in hyperthyroidosis and,6.5±2.2ng/ml(n=16) in diabetes,respectively.These results respectively compared with the level of S-BGP (4.4±1.7ng/ml) in corresponding age stage of normal humans (20-80 yrs,average age 40.4±15.8 yrs,n=96)were significantly different(P<0.001).The results of this study provide important parameters for clinical and basic research in bone metabolism.
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    Key words Serum Bone gla protein Primary osteoporosis Metabolic bone disease

    骨钙素又名骨谷氨酸蛋白(Bone gla protein,BGP),为骨非胶原性蛋白的主要成分,是骨组织的特异性蛋白。它由成骨细胞生成,分泌入血后经肾脏排出。1988年Eastall等人[1]提出血清骨钙素(S-BGP)可作为评估骨转换率及骨形成的特异指标。本文观察了122例正常人、46例原发性骨质疏松症及66例代谢性骨病患者的S-BGP水平,旨在研究S-BGP在正常及病理状态下的变化趋势,为骨质疏松症及代谢性骨病的基础与临床研究提供依据。

    1 材料和方法

    1.1 观察对象:正常受试者122例(男60、女62),年龄为0.5~80岁,平均年龄为34.1±18.9岁,每隔10岁为一年龄段。所有受试者均经健康检查,肝肾功能正常无明显内分泌疾病和钙、磷代谢混乱。原发性骨质疏松症患者46例均经美国Luner公司DPS-L型双能X线骨密度仪测定,腰椎(L2-L4)骨密度(BMD)低于峰值2个标准差,年龄为42~88岁,平均年龄为61.3±10.1岁。慢性肾衰31例、甲亢19例及糖尿病16例患者,均经各临床科室检查确诊,年龄为20~79岁,平均年龄为46.9±15.1岁。
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    1.2 材料:血标本均为新鲜空腹血清。BGP及其抗体由本室自制。辣根过氧化酶(RZ=3)为华美试剂公司生产。固相载体为40孔聚苯乙烯塑料板,由浙江黄岩分析厂生产。DG3200型酶标仪,由南京电子管厂生产。

    1.3 方法:S-BGP测定采用间接ELISA法。以自制标准BGP蛋白浓度(2.5、5、10、20、40、80ng/ml)的对数为横坐标,以吸光度(A490,nm)为纵坐标,绘制S-BGP标准曲线。每次测定都需绘制标准曲线。

    1.4 统计学处理:结果以115.gif (147 bytes)表示,统计方法采用t检测,直线相关分析。

    2 结果

    2.1 S-BGP标准曲线(见图1)30.gif (3019 bytes)
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    图1 S-BGP标准曲线

    用间接ELISA法测定S-BGP,求得批内及批间变异系数分别为9.2%(n=10)及9.9%(n=18)。

    2.2 正常人S-BGP与年龄的相关性

    122例正常人S-BGP水平为6.2±4.9ng/ml,其中男性为6.9±5.7ng/ml(n=60),女性为5.8±4.3ng/ml(n=62)。正常人S-BGP与年龄呈明显负相关(r=-0.452,P<0.01)。各年龄段的S-BGP水平见图2。31.gif (2865 bytes)

    图2 正常人S-BGP与年龄的相关性
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    2.3 原发性骨质疏松症患者S-BGP水平(见表1)

    表1 原发性骨质疏松症患者S-BGP水平

    年龄段

    (岁)

    正常人

    BGP(ng/ml)

    原发性骨质疏松病人

    S-BGP(ng/ml)

    40~49

    4.7±1.9(n=16)

    12.3±5.5*(n=5)
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    50~59

    5.8±1.9(n=16)

    10.9±6.4*(n=17)

    60~88

    4.8±1.9(n=12)

    10.7±6.9*(n=24)

    注:对正常人,* P<0.001

    2.4 某些代谢性骨病患者S-BGP水平(见表2)

    表2 某些代谢性骨病患者S-BGP水平

    组别
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    年龄段

    (岁)

    平均年龄

    (115.gif (147 bytes))

    n

    S-BGP

    (115.gif (147 bytes),ng/ml)

    正常人
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    20~80

    40.4±15.8

    96

    4.4±1.7

    慢性肾衰患者

    20~79

    50.5±14.5

    32

    6.6±2.6*

    甲亢患者

    20~58

    37.5±10.9
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    19

    8.1±3.3*

    糖尿病患者

    30~76

    54.3±11.4

    16

    6.5±2.5*

    注:与对正常人比,* P<0.001

    3 讨论

    3.1 正常人S-BGP:有关BGP的确切功能目前尚不清楚,但其与骨的正常矿化速率有关,可作为评估骨转换率及骨形成的特异指标。BGP经胰蛋白酶水解后可分为三个片段,即N端段、中段及C端段,它们分别由1~19、20~44及45~49个氨基酸残基构成。本文采用酶联免疫吸附法,测定的为完整BGP。据Garnero[2]报道,测定完整BGP比片段BGP更为灵敏。本文实验结果显示:S-BGP水平与年龄呈明显负相关(r=-0.452,P<0.001,n=122)。在儿童及青少年时期S-BGP水平较高,表明该阶段骨骼正处于生长发育期,其骨转换率,特别是骨形成率明显高于成人,自20岁以后S-BGP水平明显下降,随后逐渐趋于稳定,表明该阶段骨吸收与骨形成渐趋缓慢,并形成动态平衡。随年龄增长,40岁以后S-BGP水平略有上升,特别是女性因激素水平急剧下降,刺激破骨细胞活性,骨转换率增加,在绝经后十年更是如此[3]。在60岁后S-BGP水平又渐趋下降,该阶段骨吸收基本保持一定水平,而骨形成下降,男性明显骨量丢失出现在65岁以后。
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    3.2 原发性骨质疏松症患者的S-BGP水平:本文观察46例原发性骨质疏松症患者的S-BGP水平,其中女性患者(年龄42~84岁,平均年龄59.5±9.4岁)S-BGP水平增高主要与雌激素功能不足有关[4],男性患者(年龄54~88岁,平均年龄67.5±10.7岁)S-BGP水平增高主要与年龄变化有关。两者的骨代谢类型均为高转换型。

    3.3 代谢性骨病患者S-BGP水平:形态学研究已证明甲亢患者可伴有代谢性骨病[5],本文观察19例甲亢患者的S-BGP水平,其值与正常人相比明显升高,呈显著性差异(P<0.001),反映甲状腺激素能促进骨细胞合成基质蛋白,加速骨转换。

    糖尿病患者可因胰岛素分泌不足及分泌混乱而出现维生素D缺乏或不足,引致钙磷吸收障碍,继而可刺激甲状旁腺素(PTH)分泌,PTH作用于骨,使骨的更新率和转换率增高。胰岛素能抑制腺苷酸环化酶活性,当胰岛素不足时,cAMP水平升高,骨吸收增加,骨量减少。胰岛素对骨还具有直接刺激作用,可影响骨形成和骨吸收。因此,糖尿病并发骨质疏松症的原因是较复杂的。本文观察16例糖尿病患者S-BGP水平,其结果明显高于相应年龄段的正常人水平(P<0.001)。
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    肾性骨病又称肾性骨营养不良(或称尿毒症性骨病),是慢性肾衰常见的并发症,有报道称尿毒症患者几乎100%存在不同程度骨骼损害。慢性肾衰、肾实质破坏、肾单位减少使1,25(OH)2D3的生成及活性下降,致使钙磷代谢异常,发生高血磷、低血钙和继发性甲状旁腺机能亢进,PTH水平增高可刺激破骨细胞与成骨细胞的产生、分化和成熟,使两者活性增强,从而使骨重建过程的吸收和形成两种功能均亢进,造成骨的高转换性损害[6]。本文观察32例慢性肾衰患者的S-BGP,其水平明显高于正常对照组(P<0.001),为高转换型肾性骨病。

    综上所述,表明BGP是评估骨代谢转换率及骨形成的特异指标。本文结果为正常及病理状态下骨代谢研究提供依据。

    作者简介:蔡桂英,女,教授,硕士生导师。1936年1月生。1963年山东医学院生化专业研究生毕业,1986~1988年赴美进行访问研究工作。长期从事生化教学及科研工作,先后任数项国家课题负责人,发表论文40余篇,获奖数项。现任中国老年学会骨质疏松委员会委员。
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    参考文献

    1 Eastell R,Delmas PD,Hodgson SF,et al.Bone formation rate in older normal women:concurrent assessment with bone histomorphometry,calcium kinetics and biochemical markers.J Clin Endocrinol Metab,1988,67(4):741-748.

    2 Garnero P,Grimaux M,Seguin P,et al.Characterization of immunoreactive forms of human osteocalcin generated in vivo and in vitro.J Bone Miner Res,1994,9(2):255-264.

    3 Nilas L,Christiansen C.Bone mass and its relationship to age and the menopause.J Clin Endocrinol Metab,1987,65(4):697-702.
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    4 Linda SR,Heinz WW,Melton LJ,et al.Relative contribution of age and estrogen deficiency to postmenopausal bone loss.N Engl J Med,1984,311:1273-1275.

    5 Garrel DK,Delmes PD,Malaval L.Bone gla protein:a marker of bone turnover in hyperthyroidism.J Clin Endocrinol Metab,1986,62(5):1052-1055.

    6 Hutchinson AJ,Whitehouse RW,Boulton F,et al.Correction of bone histology with parathyroid hormone,vitamin D3 and radiology in end-stage renal failure.Kidney Int,1993,4:1071-1077., http://www.100md.com