Семинар Минеральный обмен. Маркеры костной ткани и

наук
ассистент кафедры биохимии и молекулярной биологии с курсом клинической

лабораторной диагностики

циркулирует в комплексе с белками, 9% в виде солей (фосфаты,

цитрат), оставшиеся 50% присутствуют в ионизированной форме Са2+ и поэтому способны диффундировать в межклеточную жидкость.

организм;
величины его экскреции;
состояния процессов обмена кальция между кровью и костной

тканью (кальциостатом).

приблизительно 0,5 ммоль/л Са2+, лейкоциты — около 2,5 ммоль/л).
(44—46%)

общего кальция связана с белками плазмы (сыворотки) крови, преимущественно альбумином.
10—12% содержащегося в сыворотке кальция образуют комплексные соединения с небелковыми компонентами — гидрокарбонатом, гидрофосфатом, цитратом и пр.

неоднороден:
связанный с белками (преимущественно альбумином): коллоидальный, недиффундирующий, составляющий около 0,9ммоль/л;
диализирующийся,

ультрафильтрующийся кальций — 1,6ммоль/л. В его состав входит ионизированный и связанный с гидрокарбонатом, цитратом и другими анионами.

от всего количества кальция в крови. Притом примерно 2/3 Са2+

пребывает в «электростатически связанном» состоянии, образуя комплексы с молекулами воды и некоторыми ионами, и лишь 1/3 является истинно свободной.

используемый при изучении обмена кальция показатель — состоит из нескольких

фракций, не одинаковых как в физико-химическом, так и в физиологическом отношении, возникают сомнения, несет ли столь широко используемое определение уровня Са в сыворотке крови какую-нибудь полезную и важную информацию о состоянии кальциевого обмена.

Са2+.
При хронической сердечной недостаточности содержание общего кальция снижается, а уровень

ионизированного — почти не изменяется.
При вибрационной болезни концентрация общего кальция возрастает, но гораздо менее отчетливо, чем Са2+.
Определение Са общего необходимо для более полного суждения о кальциемии в норме и при патологии.

сыворотке (плазме) крови можно разделить на две большие группы:
прямые

и непрямые, состоящие в предварительном осаждении кальция в виде трудно растворимых в воде соединений.

спектроскопии, признанный как референтный.

окрашенных комплексов кальция с глиоксаль-бис(2-гидроксианилом), о-крезилфталеином, сульфонатом ализарина, тимоловым, метилтимоловым

голубым, металлохромогенным «арсеназо III» (токсическое соединение!), обладающим большим сродством к кальцию, вследствие чего присутствие в реакционной среде других катионов почти не мешает проведению анализа в сыворотке, плазме и моче.

и гепаринизированную плазму (другие антикоагулянты: цитрат, оксалат, ЭДТА — непригодны),

свободные от следов гемолиза (незначительный гемолиз может вызвать завышение результатов).
При взятии крови лучше, если пациент будет находиться в положении лежа; брать кровь следует без жгута (если это возможно). Применение жгута и вертикальное положение пациента могут повысить содержание кальция на 0,15 ммоль/л.
Сыворотку следует отделять от сгустка как можно быстрее, поскольку эритроциты могут адсорбировать кальций, причем сыворотка с содержанием заметного осадка не должна шализироваться. Значительная липемия может вызвать ложно завышенные результаты.

24 ч при комнатной температуре (18—25°С), одну неделю при 2—8°С,

5 мес в замороженном состоянии (пробы нельзя многократно размораживать).
Точное определение содержания кальция в моче может проводиться только после полного растворения осадка солей мочи перед исследованием, для чего к суточному объему мочи добавляют 15 мл концентрированной соляной кислоты либо прогревают мочу при 56°С в течение 15 мин, что способствует растворению осадка.

играющий важную роль в жизнедеятельности организма.
Концентрация кальция в сыворотке

(плазме) крови практически здоровых взрослых людей составляет 2,0— 2,75 ммоль/л.
В крови здоровых новорожденных нижний предел концентрации кальция равен 1,75 ммоль/л (у недоношенных — 1,25 ммоль/л); у более старших детей содержание кальция такое же, как и у взрослых. В зависимости от пола содержание кальция существенно не меняется.

у недоношенных, а также у некоторых лиц после принятия пищи.
В

патологических условиях гиперкальциемия наблюдается при гиперпаратиреоидизме (до 7,25 ммоль/л) вследствие мобилизации ионов кальция и фосфата из костей;
стимулировании реабсорбции кальция и торможении обратного всасывания фосфатионов клетками канальцевого эпителия почек;
гипервитаминозе D (этот витамин способствует всасыванию и препятствует выведению ионов кальция и фосфата с мочой);
синдроме Иценко—Кушинга (за счет усиления процессов реабсорбции ионов кальция), акромегалии;

почки;
злокачественных опухолях без метастазов в костную ткань, плоскоклеточном раке

легкого и раке почки;
злокачественных опухолях пищевода, поджелудочной железы, мочевого пузыря (паратгормонсекретирующие опухоли) или печени;
лейкозах, лимфоме, миеломной болезни, истинной полицитемии; гангрене, перитоните, недостаточности функции сердечно-сосудистой системы (вследствие повышенного содержания углекислоты в крови), желтухе (из-за разрушения клеток, содержащих ионы кальция), саркоидозе, болезни Педжета, диуретической фазе острого канальцевого некроза;
состояниях, связанных с нарушением гормонального баланса: феохромоцитоме (сочетающейся с гиперплазией паращитовидных желез), тиреотоксикозе, акромегалии.

спазмофилии (тетании). При явной спазмофилии уровень кальция в крови падает

до 1,5 ммоль/л и ниже. При скрытой форме заболевания он варьирует в пределах 1 ,5— 2,0 ммоль/л. Необходимо помнить, что некоторые формы спазмофилии протекают без уменьшения содержания кальция в сыворотке. При спазмофилии падение уровня кальция в сыворотке происходит главным образом за счет ионизированной его формы.
Нередко обнаруживается гипокальциемия в раннем детском возрасте при рахите. Однако снижение концентрации кальция в сыворотке крови в этих случаях, как правило, весьма умеренное (до 2,12 ммоль/л), в связи с чем оно не имеет большого клинического значения.

гипокальциемия возникает вследствие резкого уменьшения уровня белка в плазме (гипопротеинемическая

гипокальциемия).
Содержание кальция в крови больных может упасть до 1,25—1,5 ммоль/л, возможно появление симптомов тетании.
При хронических нефритах уменьшение концентрации кальция до 1,25—1,75 ммоль/л объясняется повышением уровня фосфатиона (до 5,0 ммоль/), вызываемым задержкой в организме фосфатов.

почек, циррозе печени, цистинозе, лепре, остеомаляции (особенно при ее прогрессировании),

бронхопневмонии (гипокальциемия при бронхопневмонии почти постоянный симптом, причем степень ее соответствует тяжести процесса), поносах (из-за потери кальция с содержимым кишечника).
Отмечается при остром панкреатите, массивных гемотрансфузиях, гипоальбуминемии, гипонатриемии, дефиците магния, витамина D, мальабсорбции его в кишечнике, идиопатическом и хирургическом гипопаратиреозе, длительном лечении противосудорожными средствами.

один из компонентов кислоторастворимой фракции фосфора, включающей в себя также

пирофосфаты (АТФ, АДФ и др.), гексозо-, глицерофосфаты и т.д.
Кислоторастворимый фосфор вместе с кислотонерастворимым (фосфор нуклеопротеинов и липидов) образует так называемый общий фосфор плазмы крови.
При определении содержания липидного и нуклеинового фосфора органический фосфор путем минерализации переводят в неорганический.

способы фотометрии (в ультрафиолетовой и видимой областях спектра) и комплексонометрии.
колориметрические

методы, основанные на определении фосфора в виде синего фос-форномолибденового комплекса, известного под названием молибденовой сини. Метод базируется на реакции взаимодействия фосфора с молибденовой кислотой с образованием фосфорномолибденовой кислоты, которая в присутствии избытка молибдата восстанавливается до синего фосфорномолибденового комплекса.

гидрохинон, эйконоген (1-амино-2-нафтол-4-сульфоновая кислота), двухлористое олово, амидол (2,4-диаминофенолгидрохлорид), аскорбиновую кислоту,

тиомочевину. Из методов этой группы наиболее чувствительным является способ с применением двухлористого олова. Однако по сравнению с другими способами он сложнее, иногда наблюдается помутнение молибденовой сини.

возможно. Неорганический фосфат стабилен в сыворотке крови в течение 1

нед при температуре 2—8°С, 3 нед — в замороженном состоянии.
Определение может быть выполнено в моче, которую собирают в течение 24 ч.

моче
Концентрация неорганического фосфора в сыворотке крови во многом зависит от

функции паращитовидных, щитовидных желез, влияния на его обмен витамина D и функции почек.

приеме больших доз витамина D, ультрафиолетовом облучении, в некоторых случаях

при аддисоновой болезни, спазмофилии, болезни Иценко—Кушинга.
При нефритах и нефротическом симптомокомплексе (3,23—6,46 ммоль/л) является одним из неблагоприятных прогностических признаков; эти заболевания часто сопровождаются понижением резервной щелочности крови.
Увеличение содержания фосфатов в крови наблюдается при токсикозах беременных.
Гиперфосфатемия свойственна периоду заживления костных переломов (благоприятный признак). Мышечная работа сопровождается повышением содержания неорганического фосфора в результате расщепления органических фосфорных соединений (АТФ, креатин-фосфат).

снижение уровня неорганического фосфора в сыворотке крови отмечается в ранней

стадии рахита (0,19—0,97 ммоль/л), когда клинические симптомы еще недостаточно выражены. При рахите может перейти в гиперфосфатемию, что нередко сопровождается явлениями спазмофилии.
Снижение содержания неорганических фосфатов в крови наблюдается при остеомаляции, пеллагре, длительном лечении инсулином и хлористым кальцием.
Наблюдается у новорожденных, при гиперпаратиреоидизме, гиперинсулинизме, микседеме.
Алиментарное происхождение вследствие потребления бедной фосфатами пищи и нарушения всасывания фосфатов в кишечнике.

соотношения между содержанием кальция и неорганического фосфора в крови. При

рахите количество экскретируемого с мочой фосфата увеличивается в 2—10 раз по сравнению с нормой.
Повышение выделения неорганических фосфатов с мочой отмечается при распаде клеток у больных лейкозами, гипертиреозом, диабетом, менингитом и некоторыми другими заболеваниями, снижение — при туберкулезе, лихорадочных состояниях, острой желтой атрофии печени, недостаточной функции почек, акромегалии.

человека массой 70 кг содержится 3,5—4,5 г железа, основная часть

которого находится в связанной с белками.
Связывание может быть функционально активным, как это происходит в случае гемоглобина и железосодержащих ферментов (цитохромы и каталаза), или в виде неактивных транспортных форм.
Железо сыворотки крови находится в связанном состоянии, так как образует комплексы с (3-глобулинами и трансферрином. Небольшая оставшаяся часть катиона связана электростатическими силами взаимодействия с аминокислотами.

тела)
Соединение Мужчины Женщины
Гемоглобин

31 28
Миоглобин 4,0 3,5
Ферменты 1,5 1,0
Трансферрин 0,5 0,5
Ферритин 13 5

железосвязывающей способности сыворотки крови обычно основывается на формировании окрашенных комплексов,

образующихся при взаимодействии железа с определенными химическими реагентами.

железа в сыворотке крови, был роданид калия. Однако метод, оказался

очень несовершенным: интенсивность окраски комплексного соединения железа с роданидом уменьшалась уже через 15 мин, а само окрашивание во многом зависело от примесей (например, фосфатов).
В дальнейшем для определения концентрации железа был применен ортофенантролин. Этот органический реагент дает с железом комплекс, который сохраняется в растворе несколько месяцев.
В 1951 г. Казе предложил новый реактив — батофенантролин. Чувствительность батофенантролинового метода оказалась в 2 раза выше по сравнению с таковой ортофенантролинового.

связанного (с белком) состояния, принято предварительно осуществлять этап диссоциции комплекса

«железо—трансферрин».
Для выделения железа из связанного состояния часто рекомендуется использовать 0,3 н или 2 н раствор соляной кислоты.
Необходимую концентрацию водородных ионов (рН 4,8—5,0) создают, как правило, ацетатом аммония или ацетатом натрия.
В качестве восстановителя могут быть использованы гидроксиламин, тиогликолевая, аскорбиновая кислота, гидрохинон, гидразин. Стремясь к уменьшению объемов смеси, применяют насыщенный раствор сульфата гидразина. Этот восстановитель характеризуется большой стойкостью.

интерференции веществ.
Весьма чувствительные, специфичные радиоизотопный и иммунологический методы определения железа

и железосвязывающей способности сыворотки крови редко применяются в клинико-биохимических лабораториях, так как требуют специальной аппаратуры, дефицитных реактивов и длительного времени для выполнения исследований.

послеобеденный период он ниже, чем утром, приблизительно на 7 мкмоль/л.
Определение

должно выполняться в свежей, свободной от гемолиза сыворотке крови.
Содержащееся в гемоглобине железо не выявляется химическими методами (феррозиновым и др.), однако значительный гемолиз влияет на величину абсорбции.
Сыворотку следует отделять немедленно после образования сгустка: во избежание перехода в нее гемоглобина.
Содержание железа в сыворотке крови не изменяется в течение 4 сут. при комнатной температуре (18—25°С) и
7 сут. — при температуре 2—8°С.

в сыворотке (плазме) крови железо связано с белком бета-1-глобулиновой фракции

— трансферрином.
Функция этого белка, постоянно синтезирующегося в печени, состоит в транспортировке и препятствии накоплению в плазме свободных токсических ионов железа.
В обычных физиологических условиях этот белок насыщен железом примерно на 30% от максимальной способности к насыщению. То наибольшее количество железа, которое может присоединять трансферрин до своего полного насыщения, принято обозначать как общую (полную) железосвязывающую способность сыворотки крови — ОЖСС.
Она складывается из связанной, насыщенной железом части и свободной, латентной, или ненасыщенной железосвязывающей способности сыворотки крови.
Полная (общая) способность связывать железо является суммой показателей, отражающих содержание железа в сыворотке и НЖСС: концентрация железа в сыворотке + НЖСС = ОЖСС.

последние годы стал известен другой методологический подход к установлению коэффициента

насыщения железом трансферрина — на основании одного только определения концентрации сывороточного железа (в мкмоль/л) и содержания трансферрина как специфического белка (г/л) методом иммунотурбидиметрии на современных полуавтоматизированных и полностью автоматизированных приборах и стандартных наборов реагентов.
Определение уровня сывороточного железа, показателей ОЖСС и НЖСС помогает оценить особенности обмена железа при отдельных формах патологии.
В норме содержание сывороточного железа составляет 14,3 (женщины) — 21,5 (мужчины) мкмоль/л, НЖСС — 26,8—41,2; ОЖСС — 53,2—71,6 мкмоль/л, коэффициент насыщения железом трансферрина — около 30% (20—55%).

содержания железа в сыворотке крови после предварительного насыщения (in vitro)

трансферрина ионами железа и удаление их избытка вносимым в пробу адсорбентом (обычно карбоматом магния). По разнице между полученным показателем (ОЖСС) и содержанием сывороточного железа находят величину НЖСС.
Добавление к сыворотке известного количества ионов железа (II) в щелочной среде. Эти ионы соединяются с трансферрином в свободных местах связывания. Излишек несвязанных ионов железа (II) определяется характерной реакцией (например, с феррозином). Разница между количеством добавленных и оставшихся ионов представляет собой НЖСС. ОЖСС является суммой содержания железа в сыворотке и НЖСС.

депонирующих органах, где оно накапливается в виде железосодержащего белка ферритина,

а также в составе гемосидерина.
Ферритин представляет собой универсальный депонирующий железо белок, присутствующий практически во всех клетках и тканях организма.
Ферритин — мультисубъединичный белок с молекулярной массой 450 000—470 000 Д, имеющий внутреннюю полость, где находится железосодержащий кристалл.
Основная биологическая функция тканевых ферритинов заключается в депонировании ферриионов железа (Fe3+), которые в свободном состоянии весьма токсичны для организма (даже в низких концентрациях) и способны обеспечивать синтез различных железосодержащих белков.

достаточно полно отражает состояние запасного железа в организме человека.
Его

концентрация у мужчин — 12—130 мкг/л, у женщин — 25—240 мкг/л. Если обнаруживаемый в плазме уровень ферритина меньше 12 мкг/л, это говорит о железодефицитном состоянии.
Концентрация ферритина 1 мкг/л соответствует содержанию 8 мг резервного (запасного ) железа в организме.

метаболизма железа,
Анемиях, сопровождающих беременность.

с нарушением кровообращения: инсультах, инфаркте миокарда;
острых и хронических заболеваниях, связанных

с поражением печеночных клеток: гепатитах, циррозах различной этиологии, алкогольных поражениях печени;
системной красной волчанке, ревматоидном полиартрите;
онкологических заболеваниях: раке молочной железы, лимфогранулематозе, остром миелобластном и лимфобластном лейкозе;

белка острой фазы увеличивается при легочных инфекциях, хронических инфекциях мочевых

путей, ос­ теомиелите, ожогах (при этих заболеваниях уровень ферритина повышается как содержание белка острой фазы).

новорожденных 25—200 мкг/л,
у детей в возрасте 1 мес. 200—600мкг/л,

2—5 мес. 50—200 мкг/л,
6 мес.—12 лет 7—140 мкг/л,.
у взрослых мужчин 15—200 мкг/л,
у взрослых женщин 12—150 мкг/л.

железа в организме и плазме крови мо­жет быть вызвано:
Недостаточным поступлением

с пищей;
Плохим усвоением в желудочно-кишечном тракте: при анацидных и гипацидных гастритах, резекции желудка и кишечника, при глистных инвазиях, профузных поносах у детей;
Усиленной утилизацией органами и тканями: при беременности, быстром росте организма, повышенной физической активности (при этом уровень железа в плазме крови снижается);

дисфункциональных метроррагиях, фибромиомах (даже некровоточащих) и вследствие активации клеточных элементов

системы фагоцитирующих мононуклеаров;
Временным перераспределением железа в организме: при системных заболеваниях соединительной ткани (коллагенозах, ревматизме, ревматоидном полиартрите); злокачественных новообразованиях (карциноматозе, лимфогранулематозе, остром и хроническом лейкозах), хроническом гепатите, циррозе печени, острых и хронических нагноительных заболеваниях легких, септических состояниях; уремии, инфаркте миокарда.

может быть:
Скрытым — характеризуется уменьшением содержания или отсутствием резервного железа,

нормальным уровнем гемоглобина и железа в какой-то промежуток времени (содержание ферритина снижено, сывороточного железа — в норме);
Относительным, обусловленным временным перераспределением железа при воспалительных процессах, инфекционных заболеваниях, некрозах и опухолях (содержание сывороточного железа снижено, резервного — не изменено);
Абсолютным, характеризующимся отсутствием резервного железа, снижением уровня сывороточного железа, гипогемоглобинемией.

уровня сывороточного железа менее 12,5 мкмоль/л при проценте насыщения трансферрином

железа ме­нее 25, независимо от пола) наблюдается у 26% (по показателю ОЖСС) кадровых доноров. Уровень гемоглобина при этом находится в пределах нормы

у женщин и менее 130 г/л у мужчин;
уменьшение гематокрита, содержания

гемоглобина в одном эритроците (менее 24 пг),
уменьшение среднего объема эритроцита, концентрации ферритина сыворотки (плазмы) крови,
увеличение содержания свободных протопорфиринов в эритроцитах.

либо при повышенном поступлении в организм. У больных, страдающих сидероахрестическими

анемиями, железо, поступающее в костный мозг, не используется в должной мере для эритропоэза.

заболеваниях печени (хроническом гепатите, всех формах желтух), при которых обычно

увеличено содержание сывороточного железа.

при котором из-за наследственного нарушения механизма, ограничивающего резорбцию (всасывание) железа

в желудочно-кишечном тракте, нерегулируемо утилизируется большое количество железа.
При пернициозной анемии, апластической и гемолитической анемии, повторных трансфузиях, талассемиях, дефиците витамина В и (гиперхромная анемия), нефрите, избыточной терапии препаратами железа, остром отравлении железом (у детей).

электролит, метаболизм которого тесно связан с обменом кальция.
Общее содержание магния

в организме взрослого человека 20—30 г, 1/3 из которого сосредоточена в костях, зубах, 1/5 — в мышцах.
Магний поступает в организм человека и животных с растительной пищей (поскольку входит в состав порфириновой группы хлорофилла), мясными продуктами (содержащими фосфаты). Много его в бананах, апельсинах, шоколаде, миндале.

фотометрии;
Флюориметрические; атомно-абсорбционной фотометрии;
Спектрографические.

использованию разных красителей: титанового желтого, магона, эриохромчерного Т, метилтимолового голубого,

«колмагите».
Метод пламенной фотометрии не получило распространения, так как оно возможно лишь с помощью приборов, имеющих светофильтр для магния, а присутствие других щелочных мешает исследованию этого элемента.
Атомно-абсорбционный анализ. Одним из основных преимуществ его является высокая чувствительность и простота исполнения, однако для выполнения требуется специальная, дорогостоящая аппаратура.
Спектрографический и люминесцентный методы исследования уровня магния (с применением 8-оксихинолина, реактива «люмомагнезон ИРЕА» и других реагентов) труднодоступны для применения в широкой клинико-лабораторной практике.

в частности, назначением слабительных средств, синдром нарушенного всасывания магния в

кишечнике, опухоли кишечника и др.);
Сердечно-сосудистые (хроническая ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, внезапная смерть);
Почечные (острый канальцевый некроз; состояния, связанные с назначением диуретиков, антибиотиков — циклоспорина,гентамицина, и др.);
Эндокринные расстройства: сахарный диабет (диабетический кетоацидоз), гипотиреоз, иногда гиперпаратиреоз, тиреотоксикоз, гиперальдостеронизм, неадекватная секреция антидиуретического гормона;
Избыточная лактация, обменное переливание крови.

болезни Иценко—Кушинга, бронхиальной астме, ацидозе (диабетический ацидоз, неконтролируемый сахарный диабет),

эссенциальной гипергензии, прогрессирующем атеросклерозе, гипертрофическом артрите, обезвоживании (эксикозе), уремии.

значение для:
диагностики нарушений функции щитовидной железы (гипотиреоза, гипертирерза).
Выявления метаболических

факторов риска возникновения внезапной смерти при ИБС, ускоренного формирования атеросклероза и инфаркта миокарда; диагностики хронической сердечно-сосудистой недостаточности;
Диагностики хронического алкоголизма;
Констатации патологически протекающей беременности;
В детской практике — для выявления рахита и спазмофилии.

входит в состав церулоплазмина.
Незначительная часть ионов меди находится в

свободном состоянии.
Медь играет важную биологическую роль, так как является составной частью ряда ферментов, участвуя в обмене витаминов, гормонов, белков (в том числе и гемоглобина), углеводов, а также в некоторых иммунных процессах.

диэтиддитио-карбамата натрия. Для определения концентрации меди по реакции с производным

фенантролина — батокупреином.

— 13,4—24,4 мкмоль/л,
У мужчин — 11,0—22,0 мкмоль/л,
У новорожденных —

3,1—9,4 мкмоль/л (к исходу первого месяца жизни показатели содержания сывороточной меди не отличаются от таковых у взрослых).