Маркеры метаболизма и резорбции костной ткани
Маркерами метаболизма костной ткани (маркерами формирования костной ткани) являются костный изофермент щелочной фосфатазы, остеокальцин, N- и С-концевые про-пептиды коллагена I типа. Костный изофермент щелочной фосфатазы ассоциируется с активностью остеобластов. Остеокальцин — основной неколлагеновый белок костного матрикса, который синтезируется почти исключительно остеобластами и затем участвует в процессах минерализации. N- и С-концевые пропептиды коллагена I типа циркулируют в крови в виде отдельных цепей. Однако выраженная физиологическая вариабельность ограничивает возможность исследования метаболитов коллагена как в диагностике, так и мониторинге заболеваний с нарушением обмена кальция, тем более что костный изофермент щелочной фосфатазы и остеокальцин обладают большей диагностической чувствительностью.
Основными биохимическими показателями, используемыми в клинической практике в качестве критерия резорбции костной ткани, служат гидроксипролин мочи и пиридиновые связи коллагена. Гидроксипролин мочи отражает разрушение (резорбцию) костной ткани. Однако поскольку гидроксипролин присутствует также в коже и других тканях, его определение относительно неспецифично для оценки резорбции костной ткани. Стабильность кол-лагенового матрикса обеспечивается межмолекулярными необратимыми связями, образующимися между некоторыми аминокислотами, входящими в полипептидную цепь коллагена. Из-за наличия пиридинового кольца перекрестные связи называют пиридинолином (Пид) и дезоксипиридинолином (Дпид). Пиридиновые связи присутствуют только во внеклеточных коллагеновых фибриллах и характерны для дифференцированного матрикса прочных типов соединительной ткани — кости, хряща, дентина. Их не находят в коллагене кожи, мягких тканях, поэтому их исследование более специфично для оценки резорбции костной ткани [Takeuchi S. et al., 1996].
Остеокальцин в сыворотке
Остеокальцин — витамин К-зависимый неколлагеновый белок костной ткани — локализуется преимущественно во внеклеточном матриксе кости и составляет 25 % неколлагено-вого матрикса. Остеокальцин синтезируется зрелыми остеобластами и является индикатором метаболизма костной ткани. Высокий уровень ПТГ в крови оказывает ингибирующее действие на активность остеобластов, продуцирующих остеокальцин, и снижает его содержание в костной ткани и крови. 1,25(OH)2D3 стимулирует синтез остеокальцина в остеобластах и повышает его уровень в крови. Остеокальцин — чувствительный маркер метаболизма костной ткани, причем изменения его концентрации в крови отражают метаболическую активность остеобластов костной ткани. Содержание остеокальцина в крови в норме представлено в табл. 9.46.
■&й л wл!,* *) Afe.
оследжэдплцшъ» шпоротке* норме
Возраст | Остеокальцин, нг/мл |
Дети Женщины Мужчины | 39,1-90,3 10,7-32,3 14,9-35,3 |
Рахит у детей раннего возраста сопровождается снижением в крови содержания остеокальцина, степень снижения его концентрации зависит от выраженности рахитического процесса и наиболее выражена при рахите II степени. Содержание остеокальцина в крови детей, больных рахитом, находится в обратной зависимости от концентрации ПТГ и в прямой — с уровнем общего и ионизированного кальция и кальцитонина.
Уровень остеокальцина в крови повышается при болезнях, характеризующихся увеличением костного обмена: болезнь Педжета, первичный гиперпаратиреоз, почечная остеодис-трофия, диффузный токсический зоб [Рожинская Л.Я. и др., 1991].
У больных гиперкортицизмом (болезнь и синдром Иценко—Кушинга) и пациентов, получающих преднизолон, значительно снижено содержание остеокальцина в крови, т.е. имеется тесная зависимость между выраженностью гиперкортицизма и снижением костеобразо-вания, отражением которого является содержание остеокальцина в крови. Успешное лечение этих категорий больных сопровождается повышением концентрации остеокальцина в крови. Уровень остеокальцина у больных гипопаратиреозом низкий.
Общий гидроксипролин в моче
Коллаген — фиброзный протеин. Он обнаружен в костях, сухожилиях, коже, кровеносных сосудах и хрусталике глаза. Коллаген состоит на 33 % из глицина и на 21 % из белка и гидроксипролина. Гидроксипролин составляет около 10 % молекулы коллагена. Различные производные гидроксипролина представляют собой метаболиты коллагена, отражающие в определенной степени процессы фиброгенеза. Определение его выведения с мочой является ценным показателем общего обмена коллагена. У здоровых людей ббльшая часть общего гидроксипролина выделяется с мочой в виде пептидных комплексов и менее 10 % — в свободном виде. Содержание общего гидроксипролина в моче в норме представлено в табл. 9.47.
Таблица 9.47. Содержание общего гидроксипролина в моче в норме
[Тиц Н., 1997]
Возраст | Общий гидроксипролин | |
мг/сут | ммоль/сут | |
1—5 лет | 20-65 | 0,15-0,49 |
6-10» | 35-99 | 0,27-0,75 |
11-14» | 63-180 | 0,48-1,37 |
18-21 год | 20-55 | 0,15-0,42 |
22—40 лет | 15-42 | 0,11-0,32 |
41-55» | 15-43 | 0,11-0,33 |
Экскреция гидроксипролина при врожденном нарушении метаболизма и различных неспецифических аминоацидуриях, обусловленных дистрофией костной ткани, избыточна. Определение оксипролина необходимо для контроля за лечением больных с деструктивными процессами костной ткани (в частности, болезнью Педжета). Повышенное его выделение с мочой наблюдается при акромегалии, гипертиреозе, гиперпаратиреозе (не всегда), болезни Педжета, рахите и остеомаляции, обширных переломах, опухолях костей, остеопорозе, сарко-идозе, тяжелых ожогах, остром остеомиелите, растущих шпорах. Сниженные концентрации гидроксипролина характерны для гипопитуитаризма, гипотиреоза, гипопаратиреоза, недостаточности питания, мышечной дистрофии.
В течение 3 дней перед сбором суточной мочи на исследование общего гидрокси-проли-на пациент должен соблюдать безколлагеновую диету.
Пиридинолин (Пид) и дезоксипиридинолин (Дпид) в моче
Пиридиновые перекрестные связи — специфические компоненты зрелого коллагена. Костная ткань является основным источником Пид биологических жидкостей организма. Этот тип связи представлен также в хрящевой ткани, сухожилиях. Однако активный метаболизм костной ткани по сравнению с другими типами соединительной ткани позволяет считать, что определяемый в моче Пид обеспечивается в основном за счет деструктивных процессов физиологического или патологического характера в костях. Содержание Пид и Дпид в моче в норме представлено в табл. 9.48.
Таблица 9.48. Содержание Пид и Дпид в моче в норме [Тиц Н., 1997]
Возраст | Пиридинолин, нмоль/ммоль | Дезоксипиридинолин, нмоль/ммоль |
креатин и на | креатин и на | |
2—10 лет | 160-440 | 31-110 |
11-14» | 105-400 | 17-100 |
15-17» | 42-200 | <59 |
Взрослые: мужчины | 20-61 | 4-19 |
женщины | 22-89 | 4-21 |
Практически Дпид обнаруживают исключительно в коллагене костной ткани, в которой соотношение Пид/Дпид соответствует 4:1 и сохраняется в моче взрослых, где на долю Дпид приходится 20—22 % общего уровня экскреции пиридиновых связей. При заболеваниях суставов различного генеза соотношение Пид/Дпид в моче увеличивается в отличие от заболеваний, протекающих с деструкцией костной ткани.
Для определения Пид и Дпид рекомендуется исследование второй утренней порции мочи (с 7 до 11 ч).
Исследование Пид и Дпид в моче показано не только для мониторинга активности ре-зорбтивных процессов в костной ткани, но и для оценки эффективности проводимого лечения. Лечение считается эффективным, если экскреция Пид, особенно Дпид, снижается на 25 % в течение 3—6 мес лечения [Любимова Н.В., Peaston R., 1997].
Лабораторные показатели, наиболее специфичные для гипер- и гипопаратиреоза, приведены в табл. 9.49.
Таблица 9.49. Лабораторные показатели при гипер- и | гипопаратиреозе | |
Лабораторный показатель | Гиперпаратиреоз | Гипопаратиреоз |
Уровень кальция в крови | т | |
Уровень фосфора в крови | ii , менее 0,7 ммоль/л | т |
Щелочная фосфатаза в крови | Tβ 1,5-5,0 раз | н |
Кальций в моче | t>10 ммоль/сут | |
ПТГ в крови | tt в 2-20 раз | |
Кальцитонин в крови | t | |
Кальцитриол в крови | t | |
Остеокальцин в крови | tt в 5—20 раз | н |
Экскреция оксипролина с мочой | tt | н |
Приведенные лабораторные признаки гипопаратиреоза не всегда изменяются так однозначно, возможны другие изменения лабораторных показателей.
Изменения гормональных и биохимических показателей, а также функциональных проб при нарушениях кальций-фосфорного обмена представлены в табл. 9.50.
Таблица 9.50. Изменения биохимических показателей и функциональных проб при нарушениях кальций-фосфорного обмена [Шабалов Н.П., 1996]
Клинический синдром | Кровь | Моча | ЩФ | О. н Ц | ПТГ | кт | ro Q О N------------------------- ' | Тест с ПТГ | ||
Са | p | Са | р | |||||||
Первичный гиперпаратиреоз | H,t | A | т | т | н,т | Т | t | |||
Вторичный гиперпаратиреоз | 4vH | н, т | Н, Т | H,t | 4- | t | - | t | ||
Гипопаратиреоз | I | i | 4- | 4- | н | Т | 4- | 4- | t, H | + |
Псевдогипопаратиреоз | i | T | 4- | Т | Т | t | t, H | + | ||
Витамин D-дефицитный рахит: кальцийпенический фосфопенический с нормальными Са и Р | i | H | Т | Г | t | 4- | i | |||
H | 4- | 1, Н | f | т | 4- | 4. | t | |||
H | H | 4-, Н | t | t | Т | H,t | ||||
Витамин D-зависимый рахит | i | i | н | Т | t | t | - | I, H | ||
Витамин D-резистентный рахит | H,i | I | н | т | t | t | - | H | ||
Почечный тубулярный ацидоз | H, 4- | i | Т | т | т | t | - | H | ||
Гипервитаминоз D | T | T, H | т | t | н | 4, | 4- | t | t, H | |
Фиброзная остеодистрофия | H | H | н | н | н |
Обозначение: Н — норма; f — повышено; 4- — снижено.