抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase , TRACP) 為最近發現的骨吸收和破骨細胞活性的良好標誌物, 測定血清中TRACP 尤其是TRACP-5b 的濃度, 有助於了解生理條件和各種病理條件下的骨代謝狀況。
來源,分型,作用機制,生化特性,測定方法,臨床意義,
來源
人類TRACP 是位於第19號染色體P13.2～13.3 處的一個基因編碼的單一同工酶, 該酶是一種結構高度保守的含鐵糖蛋白, 分子量約30～40kD , 只有紅細胞TRACP 的分子量為17kD。不同人種來源的30～40kDTRACP 胺基酸序列的同源性為85%～95% , 其差異性起源於轉錄初期的可選擇性剪接和使用不同的翻譯起始部位,或翻譯後蛋白質的修飾, 而不是產生於多基因家族。從人體胎盤和脾臟來源的TRACPcDNA 已克隆分離, 且由此推論出的胺基酸序列是相同的(除少量殘基外) 。
分型
TRACP是酸性磷酸酶6 種同工酶(0—5 型) 中一種, 即第5 型。TRACP主要存在於巨噬細胞、破骨細胞、Gaucher 細胞、紅細胞、血小板、脾臟毛狀細胞以及單核吞噬細胞中, 但在肺泡巨噬細胞和破骨細胞中含量最豐富,而單核細胞的前體則不含TRACP。在正常人血清中, TRACP 以兩種不同的糖基化形式存在, 即TRACP - 5a 和TRACP- 5b , 其中TRACP - 5a 主要來源於炎性巨噬細胞, 而TRACP - 5b 則主要來源於破骨細胞。
TRACP-5a 可以在唾液酸酶作用下轉變為TRACP - 5b。純化的人破骨細胞的TRACP 是TRACP - 5b , 不含唾液酸殘基, 而TRACP - 5a 含有唾液酸殘基。TRACP - 5b 與總TRACP 的活性有強烈的相關性, 表明總TRACP 活性大部分為破骨細胞來源的TRACP - 5b 所體現。
TRACP-5a 可以在唾液酸酶作用下轉變為TRACP - 5b。純化的人破骨細胞的TRACP 是TRACP - 5b , 不含唾液酸殘基, 而TRACP - 5a 含有唾液酸殘基。TRACP - 5b 與總TRACP 的活性有強烈的相關性, 表明總TRACP 活性大部分為破骨細胞來源的TRACP - 5b 所體現。
作用機制
TRACP 缺乏和過度表達的大鼠模型分別表現為骨硬化和骨質疏鬆。骨吸收時, 破骨細胞附著在骨的表面, 分泌的酸和蛋白酶在骨基質與破骨細胞之間形成一個空隙, 磷酸酐酶和H + - ATP 酶質子泵形成一個酸性環境, 位於破骨細胞微粒體TRACP ,即通過破骨細胞波狀緣分泌進入此空隙, 與其他酶一起參與骨基質中固體鈣磷礦化物的降解。
骨細胞TRACP 具有細胞特異性,分泌呈激素應答模式並有複雜的調節機制。甲狀旁腺激素能刺激破骨細胞分泌TRACP; 降鈣素可有效抑制其分泌; 細胞外高濃度的鈣離子可負反饋調節TRACP 的分泌; TRACP 的有效非競爭性抑制劑鉬酸鹽可使TRACP 導致的骨吸收面積減小。在破骨細胞內, 環磷酸腺苷(cAMP) 、細胞內鈣和鳥苷酸結合蛋白(G蛋白) 也參與TRACP 的調節。
骨細胞TRACP 具有細胞特異性,分泌呈激素應答模式並有複雜的調節機制。甲狀旁腺激素能刺激破骨細胞分泌TRACP; 降鈣素可有效抑制其分泌; 細胞外高濃度的鈣離子可負反饋調節TRACP 的分泌; TRACP 的有效非競爭性抑制劑鉬酸鹽可使TRACP 導致的骨吸收面積減小。在破骨細胞內, 環磷酸腺苷(cAMP) 、細胞內鈣和鳥苷酸結合蛋白(G蛋白) 也參與TRACP 的調節。
生化特性
TRACP 的最適PH 為4.9～6.0 , 等電點在8.5～9.0 ,對非特異性酸性磷酸酶和鹼性磷酸酶所共用的多種磷酸酯底物顯示較低的專一性, 可以水解廣泛存在於自然界和合成的各種磷酸酯, 也能水解無機焦磷酸鹽。大多數TRACP 可被巰基化合物、亞鐵離子、酒石酸鹽等激活。
測定方法
測定TRACP 採用靜脈血清。測定TRACP 的方法有電泳法、比色法、ELISA 等方法。現在可以使用人骨純化的破骨細胞TRACP - 5b 抗原製備的能識別人破骨細胞的單克隆抗體, 通過免疫分析的方法測定TRACP - 5b。此法特異性更強, 操作簡便, 僅檢測血清中有活性的TRACP - 5b 分子, 而不會受到無活性的TRACP - 5b 的干擾。
靜脈血長時間暴露於空氣中可以引起血pH 值升高, TRACP 活性發生不可逆性失活。保持TRACP 活性的方法是標本內加入醋酸鹽緩衝液或抗壞血酸溶液, 一般在4 ℃可以穩定3 天。草酸鹽、氟化物對TRACP 活性均有影響。
靜脈血長時間暴露於空氣中可以引起血pH 值升高, TRACP 活性發生不可逆性失活。保持TRACP 活性的方法是標本內加入醋酸鹽緩衝液或抗壞血酸溶液, 一般在4 ℃可以穩定3 天。草酸鹽、氟化物對TRACP 活性均有影響。
臨床意義
測定血清中TRACP 尤其是TRACP- 5b 的濃度, 有助於了解生理條件和各種病理條件下的骨代謝狀況。
原發性骨質疏鬆症 女性絕經期後, 由於卵巢功能減退, 內源性雌激素分泌減少, 骨重建失衡, 骨吸收大於骨形成, 血清TRACP - 5b 顯著增高, 骨質疏鬆症發生率也增高, 而在使用雌激素替代治療3 ～ 6 個月以後, 血清TRACP - 5b 濃度也明顯下降。衰老引起的原發骨質疏鬆症患者, 血清中TRACP- 5b 濃度也顯著增加, 且與骨密度呈顯著負相關。從而提示TRACP - 5b 可作為原發性骨質疏鬆症的診斷治療監測指標。
糖尿病 糖尿病病人血TRACP - 5b活性明顯升高,其可能的機理為: 維生素D 的合成需要胰島素參與, 而胰島素分泌又需要維生素D 存在, 所以胰島素絕對或相對不足的糖尿病病人可能出現維生素D 的缺乏, 引起體內1 ,25 (OH)3 D3 生成及活性降低, 腸鈣吸收減少, 引起繼發性甲狀旁腺機能亢進, 血PTH 增高及降鈣素下降, 使破骨細胞活性增加, 骨吸收增加。正常情況下, 胰島素能抑制骨外組織腺苷環化酶活性, 因此胰島素的缺乏或胰島素的敏感性降低都可引起一定程度的腺苷環化酶水平的增高, 從而促進骨吸收。
代謝性骨病 如Paget 病, 甲狀旁腺機能亢進等, 由於破骨細胞活性增加, 導致血清TRACP - 5b 濃度增加。當原發性甲狀旁腺機能亢進患者行甲狀旁腺切除術後, 血清TRACP - 5b 濃度顯著下降。
轉移性骨腫瘤 各種惡性腫瘤轉移至骨引起溶骨性損傷, 則血清中的TRACP - 5b 明顯升高, 而無骨轉移者、單純淋巴結轉移者、良性腫瘤或增生者則不高。故測定血中的TRACP - 5b 可作為癌症骨轉移早期診斷的篩選試驗。
慢性腎功能不全 尿毒症血液透析前的病人, 血清TRACP - 5b 濃度顯著增高。
其他 在生長發良期, 骨重建加快, 血清TRACP - 5b 水平較成人顯著增加。甲狀旁腺機能減退症等骨轉換率減低的疾病患者, 破骨細胞活性降低,TRACP - 5b 分泌減少, 血清TRACP - 5b濃度明顯低於正常人。
原發性骨質疏鬆症 女性絕經期後, 由於卵巢功能減退, 內源性雌激素分泌減少, 骨重建失衡, 骨吸收大於骨形成, 血清TRACP - 5b 顯著增高, 骨質疏鬆症發生率也增高, 而在使用雌激素替代治療3 ～ 6 個月以後, 血清TRACP - 5b 濃度也明顯下降。衰老引起的原發骨質疏鬆症患者, 血清中TRACP- 5b 濃度也顯著增加, 且與骨密度呈顯著負相關。從而提示TRACP - 5b 可作為原發性骨質疏鬆症的診斷治療監測指標。
糖尿病 糖尿病病人血TRACP - 5b活性明顯升高,其可能的機理為: 維生素D 的合成需要胰島素參與, 而胰島素分泌又需要維生素D 存在, 所以胰島素絕對或相對不足的糖尿病病人可能出現維生素D 的缺乏, 引起體內1 ,25 (OH)3 D3 生成及活性降低, 腸鈣吸收減少, 引起繼發性甲狀旁腺機能亢進, 血PTH 增高及降鈣素下降, 使破骨細胞活性增加, 骨吸收增加。正常情況下, 胰島素能抑制骨外組織腺苷環化酶活性, 因此胰島素的缺乏或胰島素的敏感性降低都可引起一定程度的腺苷環化酶水平的增高, 從而促進骨吸收。
代謝性骨病 如Paget 病, 甲狀旁腺機能亢進等, 由於破骨細胞活性增加, 導致血清TRACP - 5b 濃度增加。當原發性甲狀旁腺機能亢進患者行甲狀旁腺切除術後, 血清TRACP - 5b 濃度顯著下降。
轉移性骨腫瘤 各種惡性腫瘤轉移至骨引起溶骨性損傷, 則血清中的TRACP - 5b 明顯升高, 而無骨轉移者、單純淋巴結轉移者、良性腫瘤或增生者則不高。故測定血中的TRACP - 5b 可作為癌症骨轉移早期診斷的篩選試驗。
慢性腎功能不全 尿毒症血液透析前的病人, 血清TRACP - 5b 濃度顯著增高。
其他 在生長發良期, 骨重建加快, 血清TRACP - 5b 水平較成人顯著增加。甲狀旁腺機能減退症等骨轉換率減低的疾病患者, 破骨細胞活性降低,TRACP - 5b 分泌減少, 血清TRACP - 5b濃度明顯低於正常人。
