PPT体液电解质与微量元素检验..ppt

第十一章,体液电解质和微量元素检验,1,1.掌握电解质、微量元素的概念与生理功能，常见 电解质与微量元素检测的方法、原理及临床意义。,2,熟悉电解质的代谢与调节、水盐代谢紊乱机制以及人体内必需的微量元素。,了解有害微量元素对人体的毒性作用。,3,学习目标,4,能熟练进行体液电解质与微量元素的实验室检测，并具有合理解释实验结果的能力。,第一节,钠、钾、氯代谢及其检测,体液、电解质的定义,体液：是指机体内覆盖的液体，包括水和溶解于其中的无机盐及一些有机物。,电解质：以体液形式存在的水都含有浓度不等的无机盐成分，这些无机盐和可溶性蛋白质常以离子形式存在，称为电解质。,、体液中水、电解质分布及其功用,1、分布 成人体液约占体重的60%。细胞内液（40%）以细胞膜为界 血浆（5%）细胞外液（20%）细胞间液（15%）脑脊液 淋巴液 消化液等,（一）体液电解质的含量与分布特点,细胞外液,阳离子：Na+等阴离子：Cl-、HCO3-等,细胞内液,阳离子:K+、Mg 2+等阴离子：HPO42-、蛋白质等,2、分布特点：血浆与细胞间液的大部分电解质含量基本接近，但pr-不同，血浆的明显高于细胞间液，这一差异对于维持血浆胶体渗透压及血浆与细胞间液之间水的交换具有重要意义；细胞内液电解质总量大于细胞外液，但细胞内、外渗透压基本相等，这是因为细胞内液二价离子、pr-多，但这些电解质产生的渗透压较小。,（二）体液电解质的生理功用,1、维持细胞的渗透压及容量平衡；,2、可形成缓冲体系，对体液中的酸、碱起缓冲作 用，在维护体液的酸碱平衡中起重要作用。如：HCO3-/H2CO3、HPO4-/H2PO42-、蛋白质盐/蛋 白质；,3、维持神经肌肉和心肌的兴奋性；,体液中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+等均可影响神经肌肉的兴奋性。,神经肌肉的兴奋性,离子浓度对心肌兴奋性也有一定的影响，它们的关系是：,心肌兴奋性,4.与骨质的代谢密切相关 钙、磷、镁、钠等是构成人体骨骼和牙齿的 主要组成成分，机体中99%的钙、86%的磷、60%的镁、40%50%的钠 都分布在骨组织。5.其它 如Ca2+作为凝血因子参与血液凝固、作为激素的“第二信使”对 细胞内代谢具有重要的调节作用、是许多酶（脂肪酶、ATP酶等）的 激活剂等；磷参与体内核酸、核苷酸、磷脂、磷蛋白等重要生物分子的组成、参与高能磷酸化合物的合成与多种磷酸化的中间产物的生成等；Mg2+广泛参与人体物质代谢中许多酶促反应。,二、钠、钾、氯的代谢及平衡紊乱,1、钠、氯代谢：,（一）钠、氯代谢及平衡紊乱,正常成人钠、氯的来源主要是食物中的NaCl，每日需要量约4.5-9g。60Kg重的成年人体内含Na+总量约60g左右，其中约50%存在于细胞外液，血清钠为135-145mmol/L，另有40%-45%存在于骨骼中。细胞内液中含钠量较少，约占总量的5%-10%，且主要存在于肌细胞中。氯也主要存在于细胞外液，血清中氯含量为96-105mmol/L。,Na+和Cl-的排泄主要通过肾脏，少量由汗液排出。肾脏对Na+的排泄有严格的调节作用，尿中排出Na+量随摄入Na+量的多少而增减，这对于维持体内Na+含量的恒定有重要意义。排泄特点：多吃多排、少吃少排、不吃不排。,吸收与排泄,2、钠、氯与体液平衡紊乱,体液平衡主要由体液中水和电解质的含量和比例决定。,脱水：人体体液丢失造成细胞外液的减少。,水肿：当机体摄入水过多或排出减少，使体液中水增多，也称为水中毒。,根据失水和失Na+的比例不同，可将脱水分为:高渗性脱水（hypertonic dehydration）等渗性脱水（isotonic dehydration）低渗性脱水（hypotonic dehydration）,（二）钾的代谢及其平衡紊乱,1、钾的代谢,人体K+主要来自食物。蔬菜、果品、肉类均含有丰富的K+。成人每日约需K+2-3g，一个60kg重的成人体内K+总量120g左右，其中98%存在于细胞内液，仅有2%存在于细胞外液。因而血清K+浓度很低，仅为3.5-5.5mmol/L，而细胞内液中K+浓度为150mmol/L左右。,吸收与排泄,食物中所含的钾90%在消化道以离子的形式吸收。由于食物中K+含量很丰富，很少出现K+的缺乏。K+的排泄主要通过肾脏随尿排出。肾脏排K+量可根据K+的摄入量和其它排出途径的排泄情况而变化，但对K+的控制能力不如保Na+能力强。排泄特点：多吃多排、少吃少排、不吃也排。,2.钾代谢平衡紊乱,胰岛素对K+的分布有明显的调节作用,临床上对高血钾（hyperkalimia）病人，常用静脉补充胰岛素和葡萄糖，促进血K+进入细胞内，从而使血K+降低。,物质代谢对K+分布的影响 引起低血钾：合成糖原 合成蛋白质 组织生长、创伤修复，蛋白质的合成代谢 加强，K+进入细胞增多；引起高血钾：糖原与蛋白质的分解释放等量的K+到细胞外；严重创伤、感染、缺氧及溶血，蛋白质分解代 谢增强，从细胞内向细胞外转移。,(3)酸碱平衡与K+的分布有密切的关系 酸中毒 高血钾 碱中毒 低血钾,三、钠、钾、氯的检测,（一）标本的采集和处理,血清、肝素化的抗凝全血、尿液和其它体液均可作为钠、钾测定的标本。血浆钾比血清钾低0.10.2mmol/L。避免使用含钾钠的抗凝剂，若使用ISE法或比色法测定，则不能使用肝素铵，以免造成假性升高。避免溶血。尿标本注意防腐。,火焰光度法（FES法）（参考方法）,检测方法,酶法,离子选择电极法（ISE法）,（二）钠、钾的检测,火焰的热能使基态原子被激发，激发态的原子不稳定，立即发射出特定波长的光谱线，并迅速回到基态。发射光谱线的强弱与样品中钠、钾的浓度成正比。钠的特征谱线为589nm（黄色），钾的特征谱线为766nm（深红色）,1、火焰光度法（FES法）,定量方法：,外标法：用不同浓度的钠、钾标准液制成标准曲线，然后对血、尿标本进行测定，并从标准曲线上查得钠、钾的浓度。,内标法：内标法是在标本稀释液中加入浓度恒定的锂或铯，同时测定钠、钾和锂（铯）浓度。根据钠、钾的电信号和锂（铯）的电信号作为定量参数进行钠、钾含量的计算。,内标法标本稀释度大，钠、钾测定与标准元素锂（铯）的测定同时进行，可减少由于雾化速度、火焰温度波动所引起的误差，其准确性和精密度均较外标法好，多数实验室采用内标法。被推荐为钠、钾测定的参考方法。,2离子选择电极法,是当今定量测定钠、钾浓度的最常用的方法，通常选用对Na+或K+敏感的玻璃膜电极或用缬氨霉素膜制成的K+电极，Na+电极离子交换膜的主要成分是硅酸锂。,定量方法：,直接电位法 间接电位法,3酶法,Na+的测定 邻-硝基酚-D-半乳糖苷(ONPG)在钠-依赖性-半乳糖苷酶水解下生成邻-硝基酚和半乳糖，邻-硝基酚的生成量与Na+浓度呈正比。邻-硝基酚在碱性条件下呈黄色，可在405nm处测定吸光度的升高速率，即可计算Na+的浓度。,K+的测定 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与二磷酸腺苷(ADP)在钾-依赖性丙酮酸激酶(PK)催化下，生成丙酮酸和三磷酸腺苷（ATP），丙酮酸和NADH在乳酸脱氢酶（LDH）催化下，生成乳酸和NAD+。反应中NADH的消耗量与样品中K+浓度呈成比，故在340nm处监测吸光度下降速率，即可计算K+的含量。K+、PK PEP+ADP 丙酮酸+ATP LDH 丙酮酸+NADH+H+乳酸+NAD+,应用钾-依赖性丙酮酸激酶。采用掩蔽剂掩蔽Na+，可使血清中Na+降低55 mmol/L，使K+:Na+选择性提高至 600:1。用GLDH消除内源性NH4+的正干扰，利用K+对丙酮酸激酶的激活作用来测定K+的浓度。,【参考范围】,血清钠135145mmol/L血清钾3.55.5mmol/L,【临床意义】,1.钠 血清钠增高：血清钠浓度超过145mol/L为高钠血症，临床上常见于肾上腺皮质功能亢进、严重脱水、ADH分泌不足等。血清钠降低：血清钠浓度低于135mol/L为低钠血症，临床上常见于胃肠道失钠（呕吐、腹泻、引流等）、尿钠排出增多（严重肾盂肾炎、肾小管严重损害等）、皮肤失钠（大量出汗、大面积烧伤和创伤等）、抗利尿激素（ADH）过多（肾病综合征、肝硬化腹水）等。,2.钾（1）血清钾增高：常见于肾上腺皮质功能减退症、急性或慢性肾功能衰竭、休克、组织挤压伤、重度溶血、口服或注射含钾溶液过多等。（2）血清钾降低：常见于严重腹泻、呕吐、肾上腺皮质功能亢进、服用利尿剂、胰岛素的应用、家族性周期性麻痹发作时、钡盐与棉籽油中毒等。,库仑电量分析法,检测方法,（二）氯的检测,硫氰酸汞比色法,离子选择电极法（ISE法）,硝酸汞滴定法,ISE法是目前测定Cl-最好的、也是使用最多的方法。氯电极是由AgCl、FeCl3-HgS为膜性材料制成的固体膜电极，对样本中的Cl-有特殊响应。氯电极总是与钠、钾电极配套使用，测定氯所需的试剂和定标液也是与钠、钾电极应用的缓冲液和校准液组合在一起。ISE法简便、快速、准确、精密。,1.ISE法,2硫氰酸汞比色法,利用硫氰酸汞与标本中氯离子作用，生成不易解离的氯化汞和与Cl-等当量的硫氰酸根（SCN-），SCN-与试剂Fe3+反应生成橙红色的硫氰酸铁，在460nm波长处比色，可定量测出标品中的Cl-的量。,Hg（SCN）2+2Cl-HgCl2+2SCN-3SCN-+Fe3+Fe(SCN)3(橙红色),【参考范围】,血清（浆）氯化物 96108mmol/L脑脊液氯化物 120132mmol/L,【临床意义】,1.血清（浆）氯化物增高：临床上高氯血症常见于高钠血症、代谢性酸中毒、失水大于失盐等。2.血清（浆）氯化物降低：临床上低氯血症常多见，常见原因有氯化钠的异常丢失或摄入减少（严重呕吐、腹泻，胃液、胰液及胆汁的丢失等）、阿狄森病、抗利尿激素分泌增多的稀释性低钠、代谢性碱中毒等。,第二节,钙、磷、镁的代谢与检测,一、钙、磷、镁的代谢及调节,(一)钙、磷、镁代谢1.钙代谢 正常人体内平均含钙量为11.25kg，其中99%的钙分布在骨骼和牙齿中，其余钙分布于体液和其他组织中。正常人血钙为2.1 2.7mmol/L，离子钙为1.15 1.42mmol/L。,可扩散钙：60 非扩散钙：40,钙离子 结合钙,血钙,血浆中Ca2+、H+、HCO3-的关系可用下式表示：,影响食物中钙吸收的因素：活性维生素D3年龄 钙盐在肠道的溶解状态 乳糖、乳酸和一些氨基酸 食物中的植酸、草酸 食物中钙磷比例,钙的排泄途径,排泄途经,肠道：食物中未吸收的钙和肠道分泌的钙，占人体每日摄入钙总量的80%。,肾脏：经肾排泄的钙占体内总排钙量的20%，但尿中钙的排泄量随血液中钙浓度的变化而增减，在调节体内钙平衡方面发挥主要作用。,2、磷代谢,含量：正常成人含磷600g左右。每kg无脂肪的组织约含磷12g。分布：体内磷的86%分布于骨，其余分布于全身各组织及体液中。,血磷：指血浆中无机磷酸盐所含的磷，正常人仅有0.61.6 mmol/L，儿童稍高。,血磷浓度没有血钙稳定，它不但随年龄的增长而变化，在同一天也会有较大的生理变化。,影响食物中磷吸收的因素：,食物中有过多的钙、镁离子存在时,排泄：,主要是通过肾脏排泄，排泄量与血液中磷酸盐浓度呈正比。对磷排泄的调节是通过肾小管的重吸收来完成的。,3、镁代谢,含量:,血浆中的镁浓度约0.671.23mmol/L约占体重的0.03%正常成人含镁约2028g.,分布：,骨组织（60%）骨骼肌(20%30%)其它组织(10%)中；从体液中镁的分布看，细胞内液的镁的含量约占总量的39%，是细胞内仅次于钾的主要阳离子。仅有约1%的镁存在于细胞外液中。,镁的生理功能,镁是参与正常生命活动及代谢过程必需的元素。,1作为酶的辅助因子,2对神经肌肉兴奋性的作用,吸收部位：小肠上段吸收，吸收率只有3040%。,天然食物中很丰富，很少发生镁缺乏。,排泄：,肾是体内镁的主要排泄途径，也是血浆镁水平调节的主要器官。,（二）钙、磷、镁代谢的调节,主要通过神经体液进行调节,1甲状旁腺素（PTH）:,PTH的靶组织是肾脏、骨和小肠,2降钙素：多肽类激素,31，25-(OH)2-D3:,是维生素D在体内的活性形式，是维生素D在肝肾经羟化作用转变而成的。它的靶器官是小肠、骨和肾。,(三)钙、磷、镁代谢紊乱,1、钙代谢紊乱：包括高钙血症、低钙血症 与高钙尿症。2、磷代谢紊乱：包括高磷血症与低磷血症。3、镁代谢紊乱：包括高镁血症和低镁血症。,二、钙、磷、镁的检测,（一）血清钙和尿钙的检测,1.血清钙的检测 血清钙检测包括离子（游离）钙与总钙的测定，离子钙比总钙更有临床价值，但在反映机体内钙总体代谢状况上，还是不能完全代替总钙的检测。,血清离子钙（Ica2+）的测定,ISE法是测定Ica2+最常用的方法，也是Ica 2+测定的参考方法。测定原理：离子钙分析仪通常采用比较法来测定样品溶液中离子钙和pH，即先测量两个已知标准液中的离子钙和pH的电极电位，在仪器程序内建立一条斜率曲线，然后测量样品溶液中离子钙和pH的电极电位，从已建立的斜率曲线上求出样品溶液中离子钙浓度和pH，并计算出标准化离子钙（nCa2+）浓度，直接在仪器上显示出结果或打印出分析报告。,血液中离子钙受多种因素影响，特别是标本pH的改变对Ca2+影响较大，pH降低能使Ca2+增加，反之减少。有的离子钙分析仪在测定血清离子钙浓度的同时，可测量血清pH，再计算出pH7.4时的标准化离子钙浓度。,【参考区间】1.101.34mmol/L【临床意义】1、血清I Ca2+增高：见于甲状旁腺功能亢进、代谢性酸中毒、肿瘤、维生素D过多症等。2、血清I Ca2+降低：见于原发性和继发性甲状旁腺功能减退、慢性肾衰竭、肾移植或进行血液透析的患者、维生素D缺乏症、呼吸性或代谢性碱中毒、新生儿低钙血症等。,血清总钙测定,测定方法主要有滴定法、原子吸收分光光度法、分光光度法、同位素稀释质谱法、酶法等。,决定性方法：ID-MS,参考方法：原子吸收分光光度法,常规方法：分光光度法（O-CPC法、MTB法）,邻甲酚酞络合酮（OCPC）法,OCPC是一种金属络合指示剂和酸碱指示剂，在碱性溶液中可与钙离子螯合生成紫红色螯合物，与同样处理的钙标准液比色，可求得血清钙的含量。pH11 8-羟基喹啉 Ca2+OCPC 紫红色螯合物,MTB法,MTB是一种酸碱指示剂和金属络合剂，在碱性溶液中与钙离子螯合后，反应从淡绿色变成蓝色，在612 nm处与同样处理的钙标准液比色，即可求得血清总钙含量。PH10-13、8-羟喹啉 Ca 2+MTB 淡绿色变成蓝色,【参考区间】,OCPC法：成人：2.032.54mmol/L 儿童：2.25 2.67mmol/LMTB法：成人：2.08 2.60mmol/L 儿童：2.23 2.80mmol/L,【临床意义】,血清钙增高常见于甲状旁腺功能亢进症、维生素D过多症、多发性骨髓瘤、结节病引起肠道过量吸收而使血钙增高。血清钙降低可引起神经肌肉应激性增强而使手足搐搦，主要见于：甲状旁腺功能减退；慢性肾炎尿毒症；佝偻病与软骨病；吸收不良性低血钙；大量输入柠檬酸盐抗凝后。,2.尿钙的检测,尿钙的测定方法、原理及试剂与血钙测定相同。一般采用OCPC法或MTB法。在收集尿标本时，每100ml尿液应加入10ml浓HCL，或调节尿样的pH2.0，以溶解尿液中的钙盐，否则测定结果可能偏低。,【参考区间】,尿钙的排泄量随饮食不同有较大幅度的变化。低钙饮食时尿钙3.75mmol/24h；一般钙饮食时尿钙6.75mmol/24h；高钙饮食时尿钙可达10mmol/24h。,【临床意义】,1、尿钙增高主要见于甲状旁腺功能亢进症、维生素D中毒、维生素A中毒、肾上腺皮质功能亢进症、肢端肥大症、肝豆状核变性、特发性高尿钙症等。2、尿钙降低主要见于甲状旁腺功能减退、维生素D缺乏、乳糜泻、尿毒症晚期、阻塞性黄疸等。,（二）血清无机磷和尿磷的检测,人体内的磷元素尚不能直接测定。通常测定的磷是指血浆中无机磷酸盐（H2PO4-、HPO4 2-）所含的磷。测定血清磷的决定性方法是放射性核素稀释质谱法（ID-MS法），WHO推荐的常规方法是比色法，我国卫生部临床检验中心（1997年）推荐的常规方法是以硫酸亚铁或对甲氨基酚硫酸盐（米吐尔）做还原剂的还原钼蓝法，实验室现多采用紫外分光光度法。,1.血清磷的检测,紫外分光光度法,原理：血清中无机磷在酸性溶液中与钼酸铵反应生成的磷钼酸铵复合物，在340nm或325nm处的吸光度值与无机磷含量成正比，与同样处理的标准品比较，即可计算出标本中无机磷的含量。评价：本法反应快速，操作简便，可用于自动化生化分析测定。但黄疸、溶血、高脂血清在340nm波长处有吸收，必须做标本空白对照。,硫酸亚铁磷钼蓝比色法,还原剂磷酸盐+钼酸 磷钼酸 钼蓝(无色)（蓝色）还原剂有：硫酸亚铁铵、米吐尔、邻苯二胺、氯 化亚锡等。无蛋白血滤液法：三氯乙酸沉淀蛋白质。不除蛋白法：表面活性剂Triton X100。,米吐尔直接显色法,无机磷在酸性溶液中与钼酸铵反应生成磷钼酸铵复合物，用还原剂对甲氨基酚硫酸盐（米吐尔）还原生成钼蓝。在试剂中加入吐温-80以抑制蛋白质的干扰。,（4）酶法,嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）和黄嘌呤氧化酶（XOD）偶联并以过氧化物酶（POD）为指示剂的方法，可用于常规标本的自动分析。PNPHPO42-/H2PO4-+次黄嘌呤核苷 核苷-1-磷酸+次黄嘌呤 XOD次黄嘌呤+2O2+2H2O 尿酸+2H2O2 POD2H2O2+4-AAP+EMAE 醌亚胺,【参考区间】,紫外分光光度法：0.91.34mmol/L 硫酸亚铁磷钼蓝比色法：健康成年人：0.96 1.62mmol/L 儿 童：1.45 2.10mmol/L,【临床意义】,血清无机磷增高：甲状旁腺功能减退症；慢性肾炎晚期；维生素D过多；多发性骨髓瘤及骨折愈合期。血清无机磷降低：甲状旁腺功能亢进症；佝偻病或软骨病伴有继发性甲状旁腺增生；连续静脉注入葡萄糖并同时注入胰岛素或胰腺瘤伴有胰岛素过多症，；肾小管重吸收磷功能发生障碍。,2.尿磷的检测,尿磷的检测方法与血磷相同，取24小时混合尿，并在尿样收集容器中预先加入浓度为6mmol/L的HCl120ml，以防碱性尿磷酸盐沉淀析出，分析之前应对尿液进行稀释、过滤。【参考区间】硫酸亚铁磷钼蓝比色法：16.1441.98mmol/24h【临床意义】从尿中排出的磷为无机磷，主要是HPO42-及H2PO4-的混合物。尿磷排泄增多见于甲状旁腺功能减退、甲状旁腺切除、肾衰竭、伴有酸中毒的肾炎等患者。,（三）血清镁和尿镁的检测,参考方法：原子吸收分光光度法常用方法：分光光度法（MTB、Calmagite法）分光光度法准确度和精密度较好，且适宜自动化分析，在临床实验室广泛使用。最近又发展了酶学方法用于血清镁的测定。,1、血清镁的测定,原子吸收分光光度法,原理：镁的空心阴极灯（镁灯）发射特征性的285.2nm光谱，在通过火焰时被待测标本中处于基态的镁原子蒸汽所吸收，其光吸收的量与火焰中镁离子的浓度成正比。在相同条件下，本法可对同一份标本同时进行钙、镁的测定。因其特异性强，灵敏度和准确性高，已成为镁测定的参考方法。特别适宜测定生物体液中镁的浓度，在临床上被广泛使用。,MTB法,原理：在碱性条件下，MTB可与镁络合成蓝紫色复合物，由于MTB还可与钙络合，故需加入特殊的钙螯合剂乙二醇双（-氨基乙醚）N，N，N，N-四乙酸（Ethylene glycol-bis-aminoethylether）-N，N，N，N-tetra acetic acid(简称EGTA)以掩蔽钙的干扰。本法与原子吸收分光光度法相关性好，已被国家卫生部临床检验中心推荐为测定镁的常规方法。,Calmagite染料比色法,Calmagite俗称钙镁试剂。在碱性条件下，血清中镁与Calmagite染料生成紫红色复合物，吸收峰在520nm波长处。应用EGTA去除Ca2+的干扰，使用表面活性剂可使蛋白质胶体稳定，不必去除血清蛋白质即可直接测定。本法反应迅速，显色性好，适合于手工操作及大多数自动分析仪。,酶法,根据Mg 2+是多种酶的辅因子，现已建立了多种根据这些酶的活性测定离子镁的方法，其原理是基于下列反应：己糖激酶 葡萄糖+MgATP 葡萄糖-6磷酸+MgADP G6PDH 葡萄糖-6-磷酸+NADP+葡萄糖-6-磷酸内酯+NADPH+H 在340nm处，监测NADPH的生成速率，即可求出血清镁的浓度。该法有可能成为新的自动化方法，但由于试剂较贵，目前尚未广泛使用。,【参考区间】,甲基麝香草酚蓝比色法：0.671.04mmol/LCalmagite染料比色法：0.71.10mmol/L原子吸收分光光度法：0.61.10mmol/L,【临床意义】,血清镁增高：肾脏疾病，如急性或慢性肾衰竭；内分泌疾病，如甲状腺功能减退症、阿狄森病和糖尿病昏迷；多发性骨髓瘤、严重脱水症等血清镁也增高。血清镁降低：镁由消化道丢失，如长期禁食、吸收不良或长期丢失胃肠液者，慢性腹泻、吸收不良综合征、长期吸引胃液者等；镁由尿路丢失，如慢性肾炎多尿期，或长期用利尿药治疗者；内分泌疾病，如甲状腺功能亢进症、甲状旁腺功能亢进症、糖尿病酸中毒、醛固酮增多症等，以及长期使用皮质醇激素治疗者。,2.尿镁的检测,用于检测血镁的方法均可尿镁的测定。测定的尿液标本应当HCl酸化至pH=1，如果有沉淀形成，可摇动、混合、酸化或加温至60，以重新溶解。【参考区间】3.005.0mmol/24h,【临床意义】,尿镁排泄增多见于各种原因的多尿，包括长期服用利尿剂、原发性醛固酮增多症、皮质醇增多症、肾小管性酸中毒、糖尿病治疗后期、甲状旁腺功能亢进症、皮质激素治疗以及肿瘤骨转移等。尿镁排泄减少见于长期禁食、厌食及吸收不良者。甲状旁腺功能减退、肾上腺皮质功能减退时也可减少。,第三节,微量元素代谢与检测,微量元素（trace elements）的定义：是指含量占体重0.01以下，每日需要量在100以下的元素。,微量元素的分类,必需的无害的有害的,人体内必需微量元素有：铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、钴（Co）、钼（Mo）、镍（Ni）、钒（V）、硅（Si）、锡（Sn）、铯（Se）、碘（I）、氟（F）等；无害的微量元素有：钛（Ti）、钡（Ba）、铌（Nb）、锆（Zr）等；有害的微量元素有：镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铝（Al）等。,一、微量元素对人体各种生命活动的影响,1促进机体的生长发育,2对神经系统结构和功能的影响,3内分泌系统的影响,4对免疫系统的影响,5对心血管疾病及创伤的影响。,6对肿瘤发生、发展的影响。,7对胚胎及胎儿发育的影响,二、微量元素与疾病,微量元素缺乏或过多，可导致某些地方病的发生。如缺碘与地方性甲状腺肿及呆小病有关；低硒与克山病和大骨节病有关。即使是必需微量元素如铁、铜、锌、钴、锰、铬等进入机体过多也会引起急性或慢性中毒，如接触六价铬可引起特征鹰眼状铬溃疡及鼻中隔穿孔；还有铁中毒、锌中毒、锰中毒等。接触或吸收过量的有害微量元素可导致各种职业病。,（一）必需微量元素,在体内分布很广，几乎所有的组织都含有铁。铁在体内分两类，即功能铁和储存铁。功能铁是指在体内具有重要生理功能的铁，包括血红蛋白、肌红蛋白、少量含铁酶及运铁蛋白中所含的铁；储存铁有分为铁蛋白及含铁血黄素，铁蛋白的铁是可以被立即动用的储存铁。,1.铁（iron，Fe）,影响铁吸收的因素,与铁在胃肠道存在的状态有关，只有溶解状态的铁才能被吸收；酸性环境有利于铁盐的溶解，故胃酸可促进铁的吸收，而柠檬酸、氨基酸、胆汁酸等能与铁形成不溶性盐，使铁的吸收受到影响；食物的铁多为Fe3+，而Fe3+不如Fe2+易吸收，食物中的还原性物质如维生素C、谷胱甘肽、半胱氨酸等，能使Fe3+还原成Fe2+，增加铁的吸收。,Fe2+从小肠进入血液后，首先在铜蓝蛋白（CER）的催化下，氧化成Fe3+，然后与血浆中运铁蛋白结合而运输。铁主要用于合成血红素，进而合成各种含铁蛋白质，如血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化氢酶等，只有少量用于合成非血红素化合物铁硫蛋白等，铁广泛参与机体的物质代谢，并对机体发育及免疫功能产生影响。,2.锌（zinc，Zn）,锌在体内可通过多种途径发挥作用：与多种酶的合成和活性有关，如DNA聚合酶、RNA聚合酶、胸腺核苷酸酶、谷氨酸脱氢酶、乳酸脱氢酶等，它们在蛋白质、脂肪、糖和核酸代谢以及组织呼吸中都起着重要作用；可促进机体生长发育。锌是调节基因表达即调节DNA复制、转录的DNA聚合酶的必需组成部分，因此，锌缺乏会导致创伤组织的愈合困难、性器官发育不全或减退、生长发育不良，儿童出现缺锌性侏儒症；,可促进维生素A的正常代谢和生理功能。锌参与维生素A还原酶和视黄醇结合蛋白的合成，促进视黄醛的合成和变构，以维持血浆维生素A的正常水平；与巨噬细胞的释放、白细胞的吞噬、趋化和杀菌等作用有关，故锌缺乏可引起免疫功能障碍。,3.铜（cuprum，Cu）,铜在体内的主要生理功能：参与许多酶的组成，如赖氨酸氧化酶、细胞色素酶、超氧化物歧化酶、多巴胺-羟化酶等，对细胞内代谢、神经传导和内分泌功能均有重要作用；CER促进Fe3+还原为Fe2+，增强小肠对体铁的吸收，加速血红蛋白及铁卟啉的合成，从而促进幼稚红细胞的成熟，维持正常的造血功能。,4硒（selenium，Se）,硒的主要生理功能：硒是体内多种酶的组成成分，其中谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）是体内重要的含硒酶，硒的抗氧化功能与人类衰老、癌变、心血管疾病、中枢系统疾病的关系日益受到重视；硒参与辅酶A和辅酶Q的合成，并可增强丙酮酸、-酮戊二酸氧化系统的酶活性，在三羧酸循环及呼吸链电子传递中发挥重要作用；硒具有保护视器官健全的功能。,硒具有拮抗和降低机体内许多重金属的毒性作用，它与银、镉、汞、铅等形成不溶性盐，减低重金属对机体的毒害作用；硒能促进淋巴细胞产生抗体，增强机体对疾病的抵抗力；硒参与保护细胞膜的稳定性及正常通透性，消除自由基的毒害作用，抑制脂质的过氧化反应，从而保护心肌的正常结构和功能；硒能调节维生素A、维生素C、维生素E、维生素K的吸收与消耗，并 能与维生素E起协同作用，加强维生素的抗氧化作用。,5铬（chromium，Cr）,铬的主要生理功能：增强胰岛素的作用及调节血糖。铬可增加胆固醇的分解和排泄。因此缺铬可造成胰岛素生物学效应降低，糖代谢及脂代谢紊乱，出现高胆固醇血症，从而易诱发动脉粥样硬化和冠心病。铬可与机体中核蛋白、蛋氨酸、丝氨酸等结合，故缺铬可影响蛋白质代谢及生长发育。,6钴（cobalt，Co）,体内钴主要以维生素B12的形式发挥作用，维生素B12 参与机体一碳单位代谢，影响细胞增殖和分化。因此，钴的缺乏可导致叶酸利用率下降，骨髓造血功能降低，造成巨幼红细胞性贫血。维生素B12 能促进铁的吸收及储存铁的动员，也能促进锌的吸收和利用。,7锰（manganese，Mn）,锰是体内多种酶如精氨酸酶、丙酮酸羟化酶和超氧化物歧化酶等多种酶的的组成成分，锰与多糖聚合酶和糖基转移酶的活性有关。锰缺乏时黏多糖合成受到干扰，影响软骨和骨骼生长，导致骨骼畸形。此外，锰也与造血、生殖和中枢神经系统功能有关。,8氟（fluorum，F）,氟对骨、牙的形成有重要作用，可增加骨硬度和牙齿的耐酸蚀能力。氟缺乏时易发生龋齿，氟过量常引起氟中毒而使牙齿呈斑斑釉状。,9碘（iodine，I）,碘主要用于甲状腺激素T3、T4的合成。甲状腺激素在调节机体能量的转换和利用，维持正常生长发育和智力发育方面发挥着重要作用。甲状腺能主动聚集碘，某些地方性甲状腺肿与当地土壤及水中缺碘有关。,有害的微量元素,铅是对人体有毒性作用的重金属，主要引起以神经、消化、造血系统障碍为主的全身性疾病。铅中毒机制中最主要的是引起卟啉代谢紊乱，使血红蛋白合成障碍；铅可致血管痉挛、直接作用于成熟红细胞而引起溶血、可使大脑皮质兴奋和抑制的正常功能产生紊乱，从而引起一系列的神经系统症状等。,1铅（plumbum，Pb）,2汞（mercury，Hg）,金属汞及其化合物主要以蒸气和粉尘形式经呼吸道侵入机体，还可直接经消化道、皮肤侵入。汞主要经肾、肠道排出，还可由肺呼出，汗液、乳汁、唾液也可排出少量。汞对机体的毒性作用，主要是因为汞与酶的巯基（SH）结合后，使酶的活性丧失，影响细胞的正常代谢而出现中毒症状。,3镉（cadmium，Cd）,镉主要通过呼吸道、皮肤吸收，分布到全身各个器官。镉的排泄主要通过粪便排出，其次是经肾由尿排出，少量可随胆汁排出。镉化合物可抑制肝细胞线粒体氧化磷酸化过程，对各种氨基酸脱羧酶、过氧化物酶、脱氢酶等均有抑制作用，从而使组织代谢发生在障碍。镉还可直接损伤组织细胞和血管，引起水肿、炎症和组织损伤。,4砷（arsenic，As）,砷及其化合物主要经呼吸道、消化道和皮肤吸收，吸收入血后主要与血红蛋白结合，随血液分布到全身组织和器官。砷的毒性作用主要表现在：砷对细胞中的巯基（SH）有很强的亲和力，进入机体的砷可与许多含巯基的酶结合，特别是易与丙酮酸氧化酶的巯基结合，使酶丧失活性，丙酮酸不能进一步氧化，从而影响细胞的正常代谢。,三、血清铁、铜、锌和全血铅的检测,微量元素检测的样本主要有血液、尿液、毛发、胃液、脑脊液、唾液、精液、汗液、担汁及肝、肾、肺、肠、脑、心、肌肉等脏器组织，样本的采集应遵循三大原则：针对性、适时性和代表性。在收集样本及整个分析过程中，均需严格防止离子的污染。,（一）血清铁与TIBC的检测,血清中铁的含量很低，均以Fe3+形式与运铁蛋白结合。故血清铁测定的同时要进行总铁结合力（TIBC）测定。正常情况下，仅有2055的运铁蛋白与血清铁结合，其余的运铁蛋白处于不饱和状态。当血清蛋白全部被饱和后，其结合铁的含量就是TIBC。,1.比色法,是临床实验室测定血清铁使用最广的一种方法，其原理是与运铁蛋白结合的铁在酸性介质中从运铁蛋白中解离出来，高铁离子（Fe3+）在还原剂的作用下被还原成亚铁离子（Fe2+），Fe2+与发色试剂发生络合反应，再进行比色测定。常用的还原剂有：肼、维生素C、巯基乙酸或羟基胺等。常用的络合剂有3-（2-吡啶基）-5,6-双（苯磺酸）-1,2,4-三嗪（亚铁嗪）、红菲绕嗪和三吡啶基三啉（TPZ）。,亚铁嗪比色法,H+还原剂 Fe3+-pr Fe2+pr H+Fe2+亚铁嗪 紫红色复合物,应用比色法测定TIBC时，首先在血清标本中加入足量的高铁化合物使运铁蛋白被铁饱和，剩余的未与运铁蛋白集合的铁，用碳酸镁吸附除去，然后再按血清铁的方法测定铁的含量，即为TIBC。,TIBC的测定,2.电化学法,原理是基于库仑测定的原理，首先加入乙醇盐酸溶液将铁离子从铁蛋白上解离下来，游离的铁离子暴露在一个多电极传感器的不同的特点电位中，这样在Fe2+与Fe3+之间的电子转移就产生了一个电流，它与铁的浓度相关。该法样品用量少，分析时间短，但需专门的仪器，故临床应用较少。,铁饱和度,铁饱和度=,100%,【参考区间】,血清铁（亚铁嗪比色法）：男性：11 30mol/L；女性：9 27mol/L血清总铁结合力 48.3 71.6mol/L铁饱和度 20%55%,【临床意义】,血清铁增高见于：红细胞破坏增多时，如溶血性贫血；红细胞的再生或成熟障碍，如再生障碍性贫血、巨幼细胞贫血；铁的利用率低，如铅中毒或维生素B6缺乏引起的造血功能减退；铁贮存释放增加，如血红蛋白沉着症、含铁血黄素沉着症、反复输血治疗或肌内注射铁剂引起急性中毒症等。,血清铁降低见于：机体摄取不足，如营养不良、胃肠道病变、消化道溃疡等；机体失铁增加，如肾炎、肾结核、胃肠道出血等；体内铁的需要量增加有未及时补充，如妊娠、婴儿生长期等；体内贮存铁释放减少，如急性和慢性感染、尿毒症等。血清总铁结合力增高见于缺铁性贫血、急性肝炎等。血清总铁结合力降低见于肝硬化、肾病、尿毒症和血色素沉着症。,（二）血清铜的检测,血清铜的检测方法包括原子吸收分光光度法、分光光度法、中子活化分析法和阳极溶出伏安法等。目前，尚无血清铜测定的参考方法，首选方法为原子吸收分光光度法，当不能采用原子吸收分光光度法时，可采用双环己酮草酰二腙（Cuprizone）比色法。,1.原子吸收分光光度法,用等量去离子水稀释血清，吸入原子化器（火焰），标本中的铜在高温下离解成铜原子蒸气。铜的空心阴极灯发射的324.5nm谱线中，部分发射光被蒸气中基态铜原子吸收，光吸收的量与火焰中铜离子的浓度成正比。用10甘油水溶液做标准液的稀释剂，使标准液的黏度与血清相近，在同样的试验条件下制成标准曲线，可得出标本中铜的含量。,2.双环己酮草酰二腙比色法,血清经稀盐酸处理后，与清蛋白结合的铜释放，用三氯醋酸沉淀蛋白，滤液中的铜离子与双环己酮草酰二腙反应，生成稳定的蓝色化合物。本法十分灵敏，所有试剂要求高纯度，试验中所用器材都要避免铜的污染。,【参考区间】,血清铜：原子吸收分光光度法：男性：11.0 22.0mol/L 女性：12.6 24.4mol/L比色法：男性：10.99 21.98mol/L 女性：12.56 23.55mol/L尿 铜:0.240.47mol/24h,【临床意义】,血浆铜增高见于：霍奇金氏病、白血病及其他许多恶性病变、巨幼细胞贫血、再生障碍性贫血、色素沉着病，风湿热、雌激素治疗及口服避孕药等。血清铜降低见于：肝豆状核变性（Wilson disease）、Menkes或丝卷综合征、烧伤患者、某些缺铁性贫血、蛋白质营养不良以及慢性局部缺血性心脏病等。,（三）血清锌的检测,测定方法包括原子吸收分光光度法、比色法、络合滴定法、荧光光度法、极谱法、阳性溶出伏安法和中子活化法等。目前临床实验室常用的测定方法是原子吸收分光光度法和吡啶偶氮萘酚比色法。,1.原子吸收分光光度法,标本在高温下反应，离子锌被还原并转化为锌原子蒸气。锌的空心阴极灯发射的213.8nm 谱线中，部分发射光被蒸气中基态锌原子吸收，光吸收的量与火焰中锌离子的浓度成正比。用50ml/L甘油水溶液稀释锌标准液，使标准液的黏度与血清相近，在同样的试验条件下制成标准曲线，可得出标本中锌的含量。,2.吡啶偶氮萘酚比色法,用三氯乙酸等沉淀剂去除血浆或血清中的蛋白质，用维生素C将高价铁、铜还原成Fe2+和Cu 2+，和其他金属离子一起被氰化物络合而掩蔽。二价锌离子也可以与氰化物络合，但水合氯醛能选择性地释放锌，使锌暴露并与吡啶偶氮萘酚反应生成亮红色的复合物，在555nm波长处比色即可测定锌的浓度。该反应在碱性条件下pH89时显色最佳。,【参考区间】,血清锌：原子吸收分光光度法：11.623.0mol/L吡啶偶氮萘酚比色法：9.020.7mol/L尿 锌：2.319.9mol/24h,【临床意义】,血清锌增高：工业污染引起的急性锌中毒。血清锌降低：酒精中毒性肝硬化、肺癌、心肌梗死、慢性感染、营养不良、恶性贫血、胃肠吸收障碍、妊娠、肾病综合征及部分慢性肾衰竭患者。儿童缺锌可出现嗜睡、生长迟缓、食欲低下、男性性腺发育不全和皮肤改变。,（四）全血铅的检测,全血铅的检测方法主要有原子吸收光谱法、溶出伏安法和二硫腙络合法三类。在各种原子吸收光谱法中石墨炉原子吸收光谱应用最广，目前已被推荐为参考方法。溶出伏安法中的微分电位溶出法具有灵敏度高、精密度好的优点，且价格适中，易于推广使用。,1.石墨炉原子吸收光谱法,血样用TritonX-100做基体改进剂，溶血后用硝酸处理，在283.3nm波长处用石墨炉原子吸收光谱法测定铅的含量。本法的最低检出浓度为3g/L，精密度CV=3.7%5.0%，回收率为95.1%103.2%，血铅标准品符合率达99.1%。,2.微分电位溶出法,在酸性介质中，在选定的电位上，将Hg2+和Pb 2+电沉积在预镀汞膜玻碳工作电极上，断开恒电位电路，利用溶液中溶解氧使沉积在汞齐中铅氧化溶出，并记录溶出的（dt/dE）-E曲线（以峰高为纵坐标，加入铅量为横坐标），以溶出峰高进行定量测定。,【参考区间】,全血铅测定 成人：0.97mmol/L（200g/L）儿童：0.48mmol/L（100g/L）,临床意义,铅可以铅烟、铅尘和各种氧化物形式等被人体经呼吸