專欄 | 歷時(shí)9年,維生素D家族的系統(tǒng)研究
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SCIEX的“臨床質(zhì)譜先鋒應(yīng)用專欄”,將持續(xù)為大家?guī)?lái)創(chuàng)新的具有開拓性的質(zhì)譜臨床應(yīng)用資訊,讓質(zhì)譜更好更多的為臨床服務(wù)。
本期內(nèi)容:
維生素D家族的臨床意義和檢測(cè)方法探討
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科多年的系統(tǒng)性研究
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維生素D的家族成員
日常生活中我們經(jīng)常聽到維生素D,幾乎是維生素中耀眼的明星,簡(jiǎn)直就是成功跨界維生素和激素圈的*!
其實(shí)維生素D的家族非常龐大,還有諸多家族成員可能大家都很少聽過(guò),北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科對(duì)維生素D家族做了全面的研究和探討。今天就讓我們近距離來(lái)解讀維生素D家族及他們的作用。
(注:排名按照體內(nèi)代謝通路的先后順序)
01
大哥——維生素D
維生素D包括維生素D3和維生素D2兩種形式。皮膚中的7-脫氫膽甾醇受到日光照射后,經(jīng)由維生素D3前體轉(zhuǎn)化成維生素D3;另有一小部分維生素D3可通過(guò)食用動(dòng)物性食品而直接攝入。維生素D2不能由機(jī)體自主合成,但可通過(guò)對(duì)一些植物性或菌類食物的攝取來(lái)補(bǔ)充。
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圖1. 維生素D的化學(xué)結(jié)構(gòu)(圖片來(lái)源于維基百科)
02
二哥——25-羥基維生素D
機(jī)體內(nèi)維生素D2和D3的代謝方式一致,他們與維生素D結(jié)合蛋白(DBP)結(jié)合,在肝臟中進(jìn)一步代謝,產(chǎn)生25-羥基維生素D(25(OH)D)。
03
雙胎三哥——1,25-雙羥基維生素D,
24,25-雙羥基維生素D
25(OH)D在近端腎小管中,1位進(jìn)一步羥基化,產(chǎn)生具有激素性質(zhì)的1,25-雙羥基維生素D(1,25(OH)2D);25(OH)D在腎24-羥化酶(CYP24A1 )的作用下,產(chǎn)生24,25-雙羥基維生素D(24,25(OH)2D),雙胞胎的性格竟然迥異,這位幾乎不與維生素D受體(VDR)親和。
04
四弟——1,24,25-三羥基維生素D
在腎24-羥化酶(CYP24A1 )的作用下, 1,25(OH)2D進(jìn)一步羥基化產(chǎn)生1,24,25-三羥基維生素D(1,24,25(OH)3D),四弟也比較有個(gè)性,幾乎不與維生素D受體(VDR)親和。
05
影子兄弟——C3異構(gòu)化的維生素D兄弟
上述所有兄弟們(代謝產(chǎn)物)都有C3異構(gòu)化的傾向,異構(gòu)化之后性情大變,與VDR和DBP的親和力降低,和原來(lái)的兄弟們(非異構(gòu)化狀態(tài))相比,活性也降低,真是自由的影子們。
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圖2. 維生素D在體內(nèi)的代謝途徑(圖片來(lái)源于維基百科)
維生素D家族成員的臨床意義
五兄弟在體內(nèi)互助友愛(ài),但有時(shí)也會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)。
大哥維生素D
在維持鈣磷濃度穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用,他的缺乏會(huì)導(dǎo)致兒童佝僂病及成人軟骨病等。體循環(huán)中的大哥維生素D主要有3種存在形式:約85%-90%的維生素D與維生素D結(jié)合蛋白(DBP)結(jié)合;10%-15%與白蛋白(Alb)結(jié)合;僅有少于0.1%的維生素D以游離形式存在 。其中,與白蛋白結(jié)合型和游離型又被稱為“生物可利用型”,各型態(tài)在體內(nèi)會(huì)迅速變身為其他兄弟形式,非常難以檢測(cè)。
二哥25(OH)D——反映維生素D狀態(tài)的
優(yōu)質(zhì)指標(biāo)
25(OH)D是血清總25(OH)D為25(OH)D2與25(OH)D3之和,是大哥的主要循環(huán)代謝物,體內(nèi)含量較高(ng/ml),易于檢測(cè)。機(jī)體中總維生素D水平會(huì)受到機(jī)體肝、腎功能,激素水平,不同種族等多因素影響。在建立檢測(cè)參考區(qū)間時(shí),須綜合考慮上述因素。
而血清中游離25(OH)D水平則不易受到上述因素影響。游離激素假說(shuō)認(rèn)為:與血清中總25(OH)D相比,以游離或生物可利用的25(OH)D作為維生素D功能標(biāo)志物更有意義。其水平更能準(zhǔn)確反映機(jī)體是否缺乏維生素D 的狀態(tài)。
雙胎三哥之一1,25(OH)2D——
*明確的具生物學(xué)活性代謝產(chǎn)物
1,25(OH)2D是維生素D的具有生物學(xué)活性代謝產(chǎn)物,其合成代謝受到多重因子的嚴(yán)格調(diào)控,即便在機(jī)體表現(xiàn)出維生素D缺乏的不良反應(yīng)時(shí),1,25(OH)2D水平也被嚴(yán)格控制在限制范圍內(nèi)。但仍存在一些疾病會(huì)擾亂維生素D 代謝產(chǎn)生1,25(OH)2D,使1,25(OH)2D的濃度超出正常范圍,而通常25(OH)D濃度水平不會(huì)變化。
所以對(duì)1,25(OH)2D的有效檢測(cè),可以對(duì)這些疾病進(jìn)行鑒別診斷:
(1)1α羥化酶缺乏癥的判定;
(2)判定低血磷綜合征是否由成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF23)介導(dǎo);
(3)揭示維生素D抗性佝僂病,早發(fā)性佝僂病等;
(4)預(yù)防骨骼疾病并發(fā)癥。
雙胎三哥之二24,25(OH)2D——
有些神秘的三哥
到目前為止,有關(guān)24,25(OH)2D的生理活性作用,以及是否存在特異的受體,始終沒(méi)有明確的認(rèn)識(shí)。
有相關(guān)研究表明,25(OH) D/24,25(OH)2D比值是維生素D分解代謝的明確標(biāo)志物,該比值的升高也可作為維生素D缺乏的潛在指標(biāo),用以預(yù)測(cè)維生素D的補(bǔ)充效果。
同時(shí),該比值還可用來(lái)鑒別CYP24A1突變繼發(fā)性高鈣血癥患者,如特發(fā)性嬰兒高鈣血癥(IIH),一種罕見的遺傳性疾病。
此外,有文獻(xiàn)報(bào)道,高水平的24,25(OH)2D和較高的25(OH)D/24,25(OH)2D比值與較低的髖部骨折風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),盡管25(OH)D本身與髖部骨折無(wú)關(guān)。
還有一些隱世高手——其他代謝物
除了25(OH)D、1,25(OH)2D和24,25(OH)2D之外,還有更多的維生素D家族成員(代謝物)被發(fā)現(xiàn),但這些代謝物很少被檢測(cè)。以目前的技術(shù)水平,許多濃度低于1,25(OH)2D濃度水平的代謝物無(wú)法被量化,而這些代謝物對(duì)疾病診斷的意義也仍然難以解釋。然而,未來(lái)的研究可能會(huì)找到檢測(cè)和使用這些代謝物的方法,為臨床診斷提供新的指標(biāo)工具。
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科利用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)進(jìn)行維生素D家族歷時(shí)9年的檢測(cè)研究
1. 二哥——25(OH)D
二哥——25(OH)D的檢測(cè)方法中有兩種占主導(dǎo)地位:自動(dòng)免疫測(cè)定法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)。在健康個(gè)體中,這些檢測(cè)方法有很好的相關(guān)性,然而在患者組中,25(OH)D的不同檢測(cè)方法間存在一定的偏差。
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表1. 25(OH)D的主流檢測(cè)方法
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科在質(zhì)譜系統(tǒng)上建立了一種快速檢測(cè)血清中24,25(OH)2D2, 24,25(OH)2D3, 25(OH)D2, 和 25(OH)D3水平的LC-MS/MS方法,能夠有效區(qū)分非活性的C3差向異構(gòu)體。實(shí)驗(yàn)者對(duì)23,695例樣本(2015-2017年)中25(OH)D2 和 25(OH)D3含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,闡述分別檢測(cè)25(OH)D2 和 25(OH)D3的必要性。(表3中文獻(xiàn)編號(hào)1, 2, 3, 4, 6, 7)
2. 游離二哥——游離型25(OH)D
目前,游離型25(OH)D的檢測(cè)可以分為直接檢測(cè)法和間接計(jì)算法兩種。
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表2. 游離型25(OH)D的不同檢測(cè)方法
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科采用超濾法對(duì)血清進(jìn)行前處理,針對(duì)血清中游離25(OH)D3建立了一種基于LC-MS/MS技術(shù)的直接檢測(cè)方法。并對(duì)300余例老年人體內(nèi)游離25(OH)D3含量,比較了其與總25(OH)D3、肝、腎功能的相關(guān)性。(表3中文獻(xiàn)編號(hào)11)
3. 雙胎三哥之一——1,25(OH)2VD
1,25(OH)2VD體內(nèi)濃度較低(pg/ml),對(duì)檢測(cè)平臺(tái)要求相對(duì)較高。北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科在質(zhì)譜系統(tǒng)上建立了一種快速檢測(cè)血清中1,25(OH)2D2和1,25(OH)2D3水平的LC-MS/MS方法。該方法前處理簡(jiǎn)單,靈敏度高,滿足相關(guān)方法學(xué)驗(yàn)證要求。(表3中文獻(xiàn)編號(hào)5)
4. 雙胎三哥之二——24,25(OH)2VD
目前,尚無(wú)免疫學(xué)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)24,25(OH)2VD的檢測(cè)。24, 25(OH)2D3的濃度約為25(OH)D濃度的10%-15%。國(guó)內(nèi)外學(xué)者建立了24,25(OH)2VD檢測(cè)的質(zhì)譜方法。
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科在質(zhì)譜系統(tǒng)上建立了一種快速檢測(cè)血清中24,25(OH)2D2和24,25(OH)2D3水平的LC-MS/MS方法。該方法準(zhǔn)確可靠,且能夠有效區(qū)分C3差向異構(gòu)體。對(duì)中國(guó)6個(gè)不同省市的1211例樣本中24,25(OH)2VD水平及25(OH)VD/24,25(OH)2VD比值進(jìn)行評(píng)估。比較了不同性別,年齡,區(qū)域?qū)τ谠摻Y(jié)果的影響。(表3中文獻(xiàn)編號(hào)8, 9, 10)。2022年,再次發(fā)表文章建立了一個(gè)穩(wěn)健的可同時(shí)進(jìn)行十種維生素D及其異構(gòu)體檢測(cè)的方法(包括 25(OH)D, 1.25(OH)2D, 24,25(OH)2D 及其3位異構(gòu)體等)(表3中文獻(xiàn)編號(hào)12)。
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科質(zhì)譜平臺(tái)介紹
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科成立于1958年,是中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院·北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院檢驗(yàn)學(xué)系所在地。于2008年通過(guò)國(guó)家合格評(píng)定認(rèn)可委員會(huì)組織的專家評(píng)審并獲得ISO15189認(rèn)可證書;于2014年通過(guò)美國(guó)臨床病理家學(xué)會(huì)(CAP)的實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可;近十余年來(lái)承擔(dān)了自然科學(xué)基金、科技部,衛(wèi)生部公益行業(yè)基金,世界衛(wèi)生組織等多項(xiàng)科研項(xiàng)目。
北京協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科關(guān)注學(xué)科發(fā)展方向,著力打造臨床質(zhì)譜平臺(tái)。2012年9月,由國(guó)家臨床重點(diǎn)??平ㄔO(shè)項(xiàng)目支持,引進(jìn)了第一臺(tái)液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS),之后在醫(yī)院的大力扶持下,又先后購(gòu)置了一臺(tái)ICP-MS和兩臺(tái)LC-MS/MS,不斷擴(kuò)展臨床服務(wù)項(xiàng)目,滿足臨床疑難雜癥及精準(zhǔn)診斷的需求,并發(fā)表了數(shù)篇LC-MS/MS技術(shù)相關(guān)文章。
表3. 協(xié)和檢驗(yàn)歷時(shí)9年發(fā)表維生素D家族相關(guān)文章列表
及內(nèi)容釋義(按發(fā)表時(shí)間排序)
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文末寄語(yǔ)
解決臨床診療難題一直都是醫(yī)療界的目標(biāo),SCIEX愿與您同行,讓臨床質(zhì)譜發(fā)揮更大的作用,為開拓為改變而努力!
主要參考文獻(xiàn):
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