甲状旁腺疾病的生化检查及动态试验

甲状旁腺所分泌的甲状旁腺素(PTH)在维持人体钙磷代谢平衡中有着非常重要的作用。PTH与降钙素(CT)和维生素D一起构成了对血液中离子钙的调节系统,并通过骨骼、肾脏和肠道实现这种调节,使血中的钙浓度维持在一个非常狭窄的范围内,保证了机体内环境的相对稳定。因此,当发生甲状旁腺疾病或代谢性骨病时,通常都会有钙磷代谢障碍方面的临床表现。

一、常用生化检查

(一)血清钙

人体内钙99%存在于骨骼中,约1%存在于细胞外液,血钙主要由3部分组成,即离子钙、蛋白结合钙和小分子阴离子结合钙。血酸中毒时离子钙浓度增加,结合钙减少;反之,碱中毒时结合钙增加,离子钙减少。在一些代谢性骨病时,血钙总量和离子钙均有变化,但以离子钙的升降明显。因此,临床上常同时测定血钙总量、血p H、血清蛋白、离子钙等多项指标。

1.正常值　正常人血总钙值为2.2～2.7mmol/L(8.8～10.9mg/dl),血清离子钙约占血清总钙的50%,血游离钙值为(1.18±0.05)mmol/L。

2.临床意义

(1)血钙升高:血钙高最常见于原发性甲状旁腺功能亢进患者及部分恶性肿瘤患者,少数早期及较轻的原发性甲旁亢患者呈间断性高钙血症或血钙正常。甲状旁腺功能亢进高钙危象时,血钙可达3.75～4.25mmol/L。如有低蛋白血症,血钙测定结果应予以校正,可通过公式计算校正后的血清总钙:校正后的血清钙(mmol/L)＝[40(g/L)－(血清白蛋白)]×0.02＋测得血清钙(mmol/L)。血钙正常的甲旁亢病人在服用维生素D后,血钙迅速增高,有助于诊断。

(2)血钙降低:多见于原发性甲状旁腺功能低下患者,或慢性肾功能不全所致的继发性甲状旁腺功能亢进患者。

(二)血清磷

正常成年人血磷为0.97～1.45mmol/L(3～4.5mg/dl)、儿童为1.29～2.10mmol/L(4.0～6.5mg/dl)。甲状旁腺功能亢进病人的血清磷降低,甲状旁腺功能减低病人的血磷升高,但其诊断意义不及血钙水平。高蛋白饮食能提高血磷,高糖类饮食则降低血磷。低血磷症为原发性甲状旁腺功能亢进的特点之一,低血磷(＜0.87mmol/L)常与高血钙共存。约半数患者血磷可正常。但在肾功能不全、肾小球滤过率降低时,血清磷可正常或升高。血磷应在空腹状态下测定,因餐后血磷值低。

临床意义:低血磷常见于甲状旁腺功能亢进症患者,严重的低血磷(＜0.6mmol/L)患者,应考虑到维生素D缺乏及低磷软骨病的可能。

其他导致低磷血症的少见原因包括:①营养不良、脂肪泻、慢性腹泻及吸收不良综合征;②服用铝镁抗酸药等;③糖尿病酮症酸中毒;④呼吸性和代谢性碱中毒;⑤白血病;⑥严重烧伤;⑦急慢性酒精中毒;⑧长期应用无磷透析液或肾移植术后患者等。

(三)血PTH

甲状旁腺激素(PTH)是由甲状旁腺主细胞分泌的肽类激素,全段PTH由84个氨基酸组成,N端为PTH的活性端,第1～34个氨基酸残基片段(PTH 1～34)的生物活性已达到PTH 1～84的全部生物活性。PTH是调节机体钙磷平衡及骨矿代谢的主要因素。PTH与骨骼及肾脏细胞表面的受体结合发挥其生理作用,PTH的生理作用包括:①增加远端肾小管钙的重吸收,而抑制近曲肾小管重吸收磷,使尿磷排出增多,血清无机磷下降。原发性甲状旁腺功能亢进时的尿钙高于正常人,是由于在高血钙情况下肾小球滤出较多钙的结果。②激活1α-羟化酶,增加肾脏1,25-(OH)2 D3的合成,从而间接增加肠道钙、镁及无机磷的吸收。③动员骨钙入血。在骨组织,生理量的PTH既促进骨吸收,又促进骨形成。在过高浓度的PTH作用下,破骨细胞活性超过成骨细胞,导致骨丢失大于骨形成。而在适当浓度PTH作用下,成骨细胞活性可超过破骨细胞,骨形成大于骨吸收。PTH直接作用于成骨细胞,通过成骨细胞再影响破骨细胞活性,使钙和磷释放入细胞外液。PTH促进骨钙动员和尿钙重吸收的作用使血清钙水平升高。PTH对于骨的升高血磷作用抑制其升血钙作用,因为两者可形成钙磷复合物;但是PTH增加尿磷的作用抑制了高血磷倾向。PTH促骨转换的作用依赖于活性维生素D。如果缺乏1,25-(OH)2 D3,即使有大量PTH,骨的吸收和形成能力均下降。

1.PTH分泌　甲状旁腺分泌PTH 1～84和C端PTH。激素原的生物活性小于PTH 1～84的0.2%。整个激素分子的生物活性区位于N端1～34的片段,而中间(M)区和C端的片段缺乏生物活性。随着血钙浓度的增加,分泌无活性与有活性PTH的比率也增加。

PTH的分泌主要受血液中Ca2＋的调节,儿茶酚胺、镁和其他一些刺激物也有调节作用。通常情况下,当血液中离子钙浓度增加时,PTH的分泌下降。其量-量反应曲线呈S形(图9-1)。正常情况下,PTH分泌以调定点方式控制来维持血清钙离子在一个很窄的范围内。低于调定点时刺激PTH分泌,高于调定点时抑制PTH分泌。但是,PTH的分泌速度有一定限度,血清钙为7mg/dl时,兴奋作用最大,血清钙为10.5mg/dl时,抑制作用最大,高于或低于此水平不产生更大的作用。短时间内,细胞外钙主要调节PTH的分泌而不是其合成;但细胞外钙的持续增加可抑制PTH基因的转录,反之亦然。细胞外钙减少时促进PTH基因的转录,长期的低钙血症可刺激甲状旁腺细胞增殖、肥大。

PTH降低肾小管对磷的重吸收而降低血磷浓度,反之,血磷在肾功能不全时会升高并影响甲状旁腺而导致继发性甲状旁腺功能亢进。已有的研究报道均支持,该调节作用可独立于磷对钙及1,25-(OH)2 D3的作用。间接影响PTH的机制之外,磷可以直接调节1,25-(OH)2 D3的量,也可以与钙形成复合物而影响血钙,这样间接对甲状旁腺起调节作用。

图9-1　PTH分泌与血钙关系的S形曲线

参数A:最大分泌率;B:曲线中点的斜率;C:钙调定点;D:最小分泌率

2.PTH测定　PTH在血液循环中主要有四种存在形式:分别为完整的PTH 1～84,占5%～20%,具有生物活性;N端PTH 1～34(PTH-N),量很少;C端PTH 56～84(PTH-C)及中段PTH(PTH-M)。后两者占PTH的75%～95%,半衰期时间长,但无生物活性;前两者半衰期时间短,不超过10min。此外还有少量的PTH原、前PTH原等。

(1)测定方法:人甲状旁腺分泌的PTH 1～84,在血液循环中的半衰期短,很快在肝肾组织(90%)中裂解。iPTH的放射免疫数值中,只有5%～25%是PTH 1～84,有生物活性的PTH-N(PTH 1～34)能迅速与靶细胞结合和分解,其半衰期更短,更不易测量。血中大部分PTH是无生物活性的中间片段和C端片段。由于这些片段被肾清除,肾功能不全的患者可使它们蓄积产生高浓度。针对中间区和C端的特异性抗体所测定的主要是无生物活性的片段。这种测定可用于区别正常人与甲状旁腺功能亢进。但在肾功能不全时,这种测定的结果在甲状旁腺功能亢进导致的高钙血症和其他非PTH介导的高钙血症中有重叠。其部分原因是非甲状旁腺引起的高钙血症时,甲状旁腺所释放的主要是无生物活性的片段,故测定PTH-C不能真实反映甲状旁腺分泌状态。另外也不能反映激素的生物活性。

20世纪80年代建立的PTH 1～34测定克服了上述缺陷,但由于恶性肿瘤分泌的PTHr P的N端与PTH N端有高度同源性,故针对PTH 1～34的抗体很难将PTH 1～34与PTHr P区别开来。随着检测技术的改进,目前临床上主要采用一种高灵敏度的“双位点的免疫放射或免疫化学荧光法(ICMA)”测定血清中全段PTH(intact PTH),这种分析使用两种不同的抗体,一个是针对N端区,另一个针对C端区域。一种抗体起固定激素的作用,又称捕捉抗体,另一种为标记抗体(放射性碘或荧光物质)用于检测被结合的激素,由于循环片段中同时具备N端、C端抗原决定簇的只有PTH 1～84,因此只有完整的具有生物活性的PTH才能被其测定。因此,PTH 1～84测定除了具有PTH 1～34测定的优点外,还可以排除PTHrP的干扰。该方法可对绝大多数正常人循环激素进行测定,很少受肾功能减退的影响,能够非常有效地区分PTH与非PTH介导的高钙血症。

(2)正常范围:由于测定片段不同和季节对PTH也有影响,各单位报道的正常值差异较大,如PTH-C值比PTH-N值大数倍。但是在诊断原发性甲状旁腺功能亢进时,无论是PTH-C、PTH-N还是PTH-M,其测定值都升高,在发病早期增高的幅度已很明显,可达正常值的10倍,准确性95%～100%。免疫反应性PTH(iPTH)(2.5±0.8)pmol/L,PTH-N 1.3～12pmol/L。ICMA采用了两个单克隆抗体分别针对人PTH的N-末端和C-末端,完整PTH 1～84正常范围为15～65pg/ml。

(3)临床意义

①PTH升高的常见原因

a.原发性甲状旁腺功能亢进PTH 1～84可明显高于正常人,腺瘤及甲状旁腺癌患者比增生者升高更明显,最高可达2000pg/ml以上,且无昼夜变化节律。血PTH升高的程度与血钙浓度、肿瘤大小和病情严重程度相平行。但有10%左右早期甲状旁腺功能亢进患者PTH水平可正常。

b.继发性甲状旁腺激素亢进:本症是由于体内存在刺激甲状旁腺的因素,特别是低血钙、低血镁和高血磷,使甲状旁腺肥大、增生,分泌过多的PTH。较常见的有以下几种情况:慢性肾功能不全时低血钙和高血磷刺激甲状旁腺分泌PTH;维生素D缺乏症所致低钙和继发性PTH升高;部分长期磷酸盐缺乏和低磷血症、维生素D活化障碍和低磷血症性骨软化症患者;在假性甲状旁腺激素减低病人或其他原因所致低钙血症时升高。

鉴别原发性和继发性甲状旁腺功能亢进可结合血钙一起分析,前者血钙浓度增高或在正常高限,后者血钙降低或在正常低限,再结合尿钙和肾功能及骨骼的特征性改变等临床全面情况,一般对两者不难做出鉴别。

②PTH降低的常见原因:约70%的原发性甲状旁腺功能减低患者血浆PTH明显降低。甲状旁腺功能减低病人亦可降低,而甲状旁腺功能亢进者在正常范围内。

(四)血浆1,25-(OH)2 D3

维生素D主要由其皮下前体7-脱氢胆固醇在紫外线照射下经光化学变化而产生,因此,在接受日照充足的人群,食物中维生素D的摄取并非必需,但在老年人及日照不足地区等的人群,饮食中维生素D的来源相对重要。在肝脏,维生素D经25-羟化酶作用下形成25-(OH)D3,25-(OH)D3的半衰期是2～3周,血液中的25-(OH)D3反映维生素D进入循环中的量,当结合维生素D的血浆蛋白降低时,如肾病综合征,循环中的25-(OH)D3也相应减少。25-(OH)D3在肾脏经1α-羟化酶的作用下转换成其最终的活性形式1,25-(OH)2 D3,1,25-(OH)2 D3的半衰期是6～8h,1α-羟化酶的作用受到严格调控,PTH和低磷是该酶的主要诱导因素,而钙及1,25-(OH)2 D3本身可抑制该酶活性,FGF23也抑制1α羟化酶mRNA的产生。

维生素D受体在众多组织中广泛分布,具有调节细胞分化及细胞功能的作用。其最主要的生理作用是通过与维生素D受体的结合,调节肠道钙离子的转运和吸收,维持血清钙离子的稳定。

1.测定方法　25-(OH)D3和1,25-(OH)2 D3的测定目前多采用酶免疫法。取静脉血2.0ml,不抗凝送检。正常成年人血25-(OH)D3为3.5～30ng/ml,但有季节变化,夏季略高为(18.9±6.5)ng/ml,冬季为(13.2±3.8)ng/ml。1,25-(OH)2 D3为22～59ng/ml[(18.9±6.5)ng/ml,夏季],冬季略低。

2.临床意义

(1)血25-(OH)D3升高:①维生素D 1α-羟化酶缺陷,如维生素D依赖性佝偻病;②维生素D过多症,可达350ng/ml以上。

(2)血25-(OH)D3降低:①营养性维生素D缺乏症;②慢性肝胆疾病;③长期服用抗癫类药物;④结核病。

(3)1,25-(OH)2 D3升高:①1,25-(OH)2 D3受体缺陷的抗维生素D佝偻病,可高达600pg/ml;②甲状旁腺功能亢进;③结节病;④晚期妊娠。

(4)1,25-(OH)2 D3降低:①营养性维生素D缺乏症;②维生素D依赖性佝偻病;③肾性骨营养不良;④甲状旁腺功能减低;⑤甲状腺髓样癌。

(五)24h尿钙排量

尿钙排泄量常以“mmol/d”(mg/24h)来表示每日的尿钙排出总量,这种方法没有排除饮食钙含量的影响。肾结石时,用浓度(mmol/L)表示尿钙较其他表示法的意义大,因为钙盐在尿路中沉淀与尿钙浓度密切相关,而与单位时间内的尿钙排量关系不大。

我国正常成年人常规饮食时尿钙排量为每日1.9～5.6mmol(75～225mg)。血钙增高患者均伴有尿钙排量增高,24h尿钙＞6.24mmol。

由于尿钙测定受饮食中钙摄入量的影响,对可疑的原发性甲状旁腺功能亢进病人可做低钙试验,限制钙入量每日3.75mmol(150mg)以下3～5d,若最后一天24h尿钙排量＞5mmol(200mg),应高度怀疑原发性甲状旁腺功能亢进可能。阳性率80%左右。

高尿钙症常见于下列疾病:①高血钙性高尿钙症,如原发性甲状旁腺功能亢进;②正常血钙性高尿钙症,如特发性高尿钙症、皮质醇增多症、维生素D中毒、肾小管性酸中毒、肢端肥大症等;③低血钙性高尿钙症,如肾小管性酸中毒、肾盂肾炎和佝偻病治疗早期等。

尿钙降低常见于原发性甲状旁腺功能减低患者。

(六)24h尿磷排量

由于24h尿磷排量受饮食等因素的影响,其诊断意义不如尿钙排量。肾小球滤过率及肾小管的磷重吸收能力是尿磷排量的主要影响因素,由于尿钙磷值受饮食中摄入量的影响较大,因此,尿钙磷测定仅作为代谢性骨病如低磷血症性骨软化症的初筛试验。尿磷增高主要见于高磷饮食、原发性甲状旁腺功能亢进(常增高,24h尿磷＞193.7mmol/L)、碱中毒、急性高血钙及低血钙、利尿药、低磷血症性骨软化症、原发性高血压、肾性高血压和恶性肿瘤等。

二、骨代谢动态试验与特殊试验

由于目前已普遍应用血PTH、维生素D、碱性磷酸酶同工酶及其他骨代谢的生化标记物测定,骨代谢动态试验目前已较少应用。

(一)肾小管磷重吸收率(tubuIar reabsorption of phosphate,TRP)试验

PTH抑制肾小管对磷的重吸收,促进尿磷的排泄。正常人TRP为84%～96%,正常人用固定钙磷饮食(钙700mg/d,磷1200mg/d)5d,肾小管磷重吸收率可降至83%以下;正常成年人低磷饮食时TRP为95%,高磷饮食者为75%。

1.方法　受试者进固定钙(175mmol/d,即700mg/d)、磷(38.4mmol/d,即1200mg/d)饮食5d。接受试验膳食第5天晨起空腹时饮蒸馏水1000ml,以保证试验中有足够的尿量。饮水后立即排空膀胱并记录时间,同时取静脉血标本待测血清磷及血肌酐用,收集排空膀胱后24h全部尿标本,测定尿磷及尿肌酐含量。

2.原理　尿中无机磷含量几乎完全决定于饮食中的磷摄入量。磷主要在肾近曲小管被重吸收,肾小管上皮细胞无排泄无机磷的功能,所以肾小管存在一个理论上的最大重吸收磷率(TmP)。在正常情况下,Tm P随肾小球的滤过率(GFR)而变化。因此,TmP/GFR是衡量磷重吸收的较好指标。如给受试者输入一定量的磷酸盐,同时测定血清磷、尿磷、血清肌酐和尿肌酐,可计算出TmP/GFR。

TRP的简化计算方法如下。

上式中Sp和Up分别为血无机磷(单位:mg/dl)和尿无机磷(单位:mg/dl),Sc及Uc分别为血肌酐(单位:mg/dl)和尿肌酐(单位:mg/dl)。

3.结果解释　TRP正常值为84%～96%,TRP减低见于甲状旁腺功能亢进、低磷软骨病、维生素D缺乏症、范科尼综合征、肿瘤所致的溶骨性病变和镰状红细胞性贫血等;TRP升高见于正常儿童、甲状旁腺功能减低、甲状腺功能亢进、假性甲状旁腺功能减低和生长激素瘤等病人。

4.临床意义　TRP结果仅供临床参考,磷的肾小球滤过负荷明显受饮食磷含量的影响,而且还受肾功能的干扰。此试验现已少用,多被PTH、1,25-(OH)2 D3和其他特殊检查所代替;本试验对甲旁减的诊断价值有限。

(二)磷廓清试验(phosphate cIearance test,Cp)

1.方法　受试者进固定钙(175mmol/d,即700mg/d)、磷(38.4mmol/d,即1200mg/d)饮食5d,第5天清晨6时排空尿液,饮水250～500ml,并嘱不再排尿,7时采血测血磷,8时排尿测尿量和尿磷。

2.原理　PTH抑制肾小管对磷的重吸收,促进尿磷排泄。如PTH缺乏,尿磷排量减少,血磷升高。根据血清无机磷、尿磷和单位时间内磷的廓清值来评价PTH水平和甲状旁腺功能状态。计算方法为:

3.适应证　甲状旁腺功能减退症和甲状旁腺功能亢进。

4.结果解释　正常人Cp为6.3～15.5ml/min;甲状旁腺功能减低患者Cp下降。

5.临床意义　同TRP;原发性甲状旁腺功能亢进患者血磷降低,干扰甲状旁腺功能亢进的诊断,其敏感性不如TRP。

(三)低钙试验

1.方法　受试者接受低钙(＜37.5mmol/d,即＜150mg/d),正常磷(19.2～25.6mmol/d,即600～800mg/d)饮食,共4～6d,收集最后2d的每24h尿测定尿钙。

2.原理　正常健康者当摄入钙减少时尿钙下降。原发性甲状旁腺功能亢进患者高尿钙不受钙摄入量的影响。在低钙饮食下,尿钙排泄仍增多。

3.适应证　甲状旁腺功能亢进。

4.结果解释　正常人尿钙为(31.3±12.5)mmol/d[(125±50)mg/d]。如低钙饮食时尿钙＞37.5mmol/d(＞150mg/d),提示有原发性甲状旁腺功能亢进的可能;尿钙＞50mmol/d(＞200mg/d)应高度怀疑为甲状旁腺功能亢进。

5.临床意义　对甲状旁腺功能亢进有协助诊断价值,同时可以降低血钙(诊断治疗试验)。本试验对轻型甲状旁腺功能亢进诊断价值不大,肾功能损害时其结果有较大误差。

(四)PTH兴奋试验(PTH infusion test,eIIsworth-howard test)

1.方法　受试者于试验日晨6时排空膀胱,弃尿。晨7时、8时、9时分别收集每小时尿测尿磷、尿肌酐和尿c AMP。9时静脉滴注PTH 200～400U,持续1h,10时开始每小时收集尿标本,共5次。

2.原理　输入外源性PTH后,尿磷/尿肌酐和尿c AMP量可以用来估计肾脏对PTH的反应性。甲状旁腺功能减低因缺乏PTH,肾脏对PTH的反应敏感。假性甲状旁腺功能减低患者由于外周组织对PTH有抵抗,肾脏对PTH无反应或反应明显减弱。

3.适应证　原发性甲状旁腺功能减退症和假性甲状旁腺功能减退症。

4.结果解释　正常人于静脉滴注PTH后,尿磷/尿肌酐比值和尿c AMP较滴注PTH前增加1～2倍;原发性甲旁减者在滴注PTH后,尿磷/尿肌酐比值和尿c AMP增加5倍以上(由于基础值低);假性甲状旁腺功能减低患者无增加或增值小于1倍,Ⅰ型假性甲状旁腺功能减低尿中c AMP不增高,提示肾脏对PTH作用不敏感,Ⅱ型假性甲旁减患者尿中c AMP增高,但尿磷却不见增加,提示病人肾脏中c AMP不能引起尿磷排泄增加的效应,属于一种受体后的缺陷。

5.临床意义　用于甲状旁腺功能减低鉴别诊断。

肾脏对PTH有部分抵抗时,结果可与正常值重叠。如使用牛PTH,试验前需做皮肤过敏试验。过敏者或既往有类似过敏史者禁用或慎用。

(巴建明)

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