Биохимический анализ крови при рахите необходим для правильной постановки диагноза. Какие показатели необходимо оценить?
Подробнее о полном списке обследований для подтверждения диагноза в статье «Диагностика рахита».
Витамин Д
Витамин Д — важный витамин, который необходим для:
- эффективного всасывания кальция и фосфора, поступающих с пищей
- стимуляции работы клеток, синтезирующих компоненты костной ткани
- снижения потерь кальция с мочой.
В норме витамин Д синтезируется в коже и поступает с пищей, однако в условиях недостаточной инсоляции и/или его малого содержания в пище в организме возникает его недостаток. Наиболее часто возникшая недостаточность или гиповитаминоз витамина Д на первых порах никак не проявляется [1]. Однако спустя время нарастающий дефицит витамина Д приводит к развитию рахита у детей и остеомаляции у взрослых.
Для того чтобы определить уровень витамина Д в организме достаточно измерить его концентрацию в крови, а именно концентрацию 25-OH Витамина Д (он же кальцидиол, 25-гидроксихолекальциферол, vitamin D, Calcidiol, 25-hydroxycholecalciferol). 25-OH Витамин Д отражает суммарное количество витамина Д, синтезированного в коже и поступившего с пищей.
Пороговое значение витамина Д в крови до сих пор не определено [2]. Однако нижним пределом нормы считается концентрация 30—50 нмоль/л (12—20 нг/мл) [1].
Измерение витамина Д показано только при подозрении на метаболические расстройства костной ткани или при наличии факторов риска. Определять уровень 25(ОН)Д здоровым детям не рекомендуется [3].
При алиментарном рахите отмечается низкий уровень витамина Д, однако в некоторых случаях он может оставаться в пределах нормы, например, если причиной рахита является недостаточность кальция — его низкое содержание в пище [2].
Определение витамина Д позволяет подтвердить причину рахита — недостаточность витамина Д. Однако, если причиной является недостаток кальция, этот анализ бесполезен [4].
1,25(ОН)Д — поможет выявить причину рахита. При недостатке кальция будет повышен, при недостатке витамина Д — снижен. Но стоит помнить, что часто имеет место сочетанная недостаточность нутриентов [5].
Недостаточность витамина Д распространена во многих странах, поэтому его сниженный уровень может отмечаться и при других метаболических заболеваниях костей, и при рахите, не связанном с недостатком витамина Д [6].
Кальций крови
Кальций играет важную роль в организме: является составным элементом гидроксиапатита кальция — главного минерала костной ткани, а также участвует в процессах мышечного сокращения (включая сокращение сердечной мышцы), проведения нервных импульсов, свёртывания крови и многих других.
В организме взрослого человека 99% кальция сосредоточено в костях и около 1% в тканях, межклеточной жидкости и крови, где он представлен тремя фракциями [7]:
- Ионизированный кальций (составляет около 50%).
- Кальций, связанный с белками, в основном с альбумином (составляет около 40—50%).
- Кальций, входящий в состав комплексных соединений, например, цитрата кальция, сульфата кальция и пр. (составляет оставшиеся несколько процентов).
Наиболее важное значение имеет уровень ионизированного кальция, так как именно он определяет нормальную функцию многих систем организма.
Ионизированный кальций крови
Концентрация ионизированного кальция колеблется в узких пределах и находится под контролем эндокринной системы и ряда гормонов: паратгормона, кальцитриола и прочих. Норма ионизированного кальция составляет 1,1—1,3 ммоль/л или 4,4—5,2 мг/дл [8].
Уровень ионизированного кальция можно определить при помощи газового анализатора (анализ на газы крови) или биохимического анализа крови. Однако, при выполнении биохимического анализа во многих лабораториях количество ионизированного кальция не определяется напрямую, а рассчитывается на основании полученных концентраций общего кальция крови и альбумина. Для расчёта используется формула:
CaCorr = CaTotal в ммоль/л + (41 — Alb (г/л)) x 0.017).
Если значение кальция, приведённое в анализе, измеряется в мг/дл, то для перевода в единицы измерения ммоль/л необходимо использовать коэффициент 0,068 [8].
Концентрация ионизированного кальция не изменяется, если снижается концентрация общего кальция крови, например, что может быть при снижении уровня альбумина [8].
Определение ионизированного кальция важно для диагностики и дифференциальной диагностики рахита, а также других метаболических заболеваний костной системы. При алиментарном рахите уровень ионизированного кальция обычно остаётся в пределах нормы, но в некоторых случаях может быть сниженным или, наоборот, повышенным, например, в финальной стадии заболевания.
На сегодняшний день не существует ни одного биохимического показателя, который бы отражал содержание кальция в костях и тканях организма. Для оценки достаточности кальция рекомендуется ориентироваться на количество потребляемого ребёнком кальция, или при наличии показаний обращаться к методам инструментальной диагностики, например, дуплексной рентгенографии [1,3].
Нормальный уровень кальция и фосфора в крови у детей с активным рахитом встречается редко [9].
Фосфор крови
В организме взрослого человека содержится около 700 грамм фосфора: 80% сосредоточено в костях, остальное — в мышцах и органах, и лишь незначительное количество — в межклеточной жидкости и крови. Бо́льшая часть фосфора, которая определяется в крови, представлена фосфолипидами и эфирами, и только некоторая часть (примерно 1/3), имеющая наибольшее клиническое значение, представлена неорганическими фосфатами (РО4-3 или Pi) [8,10].
По сравнению с кальцием концентрация фосфора не является одинаковой в течение всей жизни и различается у лиц разного возраста: наибольшая отмечается у детей и достигает пика в периоды их интенсивного роста.
Норма фосфора крови составляет: у доношенных детей — 2,3—3,5 ммоль/л (5,6—8,4 мг/дл), у недоношенных 1,7—3,3 ммоль/л (4—8 мг/дл), у детей старше года — 1,3—2,0 ммоль/л (4,2—6,4 мг/дл), у взрослых — 0,7—1,3 ммоль/л (2,2—4,3 мг/дл) [8].
Если у ребёнка концентрация неорганического фосфора крови сопоставима со значением нормальным для взрослого, то это значит, что у ребёнка присутствует дефицит фосфора [10].
Концентрация фосфора крови подвержена изменениям не только в зависимости от возраста, но и в зависимости от циркадных ритмов. Наибольшая концентрация фосфора в течение суток отмечается ночью, точнее в полночь [10].
И также концентрация фосфора изменяется при приёме пищи (поэтому фосфор крови необходимо измерять натощак) [11].
Концентрация фосфора крови, так же как и кальция, находится под контролем гормонов, наиболее значимо влияние паратгормона и фактора роста фибробластов (FGF-23), продуцируемого остеобластами и остеоцитами. Оба гормона поступают в кровь при нарастании уровня фосфора и способствуют его выведению из организма — блокируют реабсорбцию фосфора в канальцах почек из первичной мочи.
Концентрация неорганического фосфора (фосфатов) крови необходима для диагностики метаболических заболеваний костей. При алиментарном рахите может оставаться в пределах нормы.
Паратгормон
Паратгормон является одним из основных гормонов, участвующих в регуляции уровня ионизированного кальция и неорганического фосфора в крови и внеклеточной жидкости [12]. Кроме того, гормон стимулирует активность остеокластов — клеток, ответственных за резорбцию костей, и остеобластов — клеток, ответственных за синтез компонентов костной ткани, и способствует превращению витамина Д в его активную форму 1,25(ОН)Д.
Паратгормон вырабатывается главными клетками паращитовидных желёз, интенсивная его секреция происходит при снижении уровня кальция и/или повышения уровня фосфора в крови. Секреция паратгормона также подвержена влиянию циркадных ритмов: наибольшая концентрация отмечается в 14.00—16.00, наименьшая — в 8.00 [12].
Норма паратгормона составляет 1—6 пмоль/л (10—60 пг/мл) [8].
Обычно определение паратгормона необходимо для уточнения причины повышения концентрации кальция крови. При рахите концентрация паратгормона необходима для различения между рахитом, обусловленным недостатком кальция (кальципеническим), уровень гормона будет повышен, и рахитом, обусловленным недостатком фосфора (фосфопеническим), уровень гормона будет нормальным или повышен только незначительно [2,13].
Измерение точной концентрации паратгормона в некоторых учреждениях может быть проблематичным, так как после забора крови образец незамедлительно должен поступать в лабораторию. Это необходимо потому, что гормон нестабилен в образце крови и быстро подвергается деградации. Кровь для анализа рекомендуется забирать в охлаждённую пробирку и транспортировать образец в холодной среде (на льду) [12].
Приём высоких доз витамина Д или витамина А накануне может повлиять на результат анализа [12].
Повышение паратгормона отмечается у детей с рахитом в 90—100% случаев [9].
Ранним признаком недостаточности кальция является повышение уровня паратгормона и снижение уровня кальция, выделяемого с мочой. По уровню изменений можно судить о давности и серьёзности процесса [4].
Щелочная фосфатаза
Щелочная фосфатаза (ЩФ) — фермент, который присутствует во многих органах и тканях организма и ответственен за высвобождение фосфора из различных органических молекул: белков, нуклеиновых кислот, витаминов и пр. В костной ткани этот фермент осуществляет расщепление пирофосфатов, тем самым обеспечивая необходимую концентрацию фосфора для оптимального протекания локальных процессов минерализации во вновь образующейся костной ткани.
Щелочная фосфатаза называется щелочной потому, что наибольшей активности достигает в щелочной среде — при рН более 9.0 [12].
Различают несколько изоформ фермента: интестинальную (синтезируется клетками кишечника), плацентарную (синтезируется клетками плаценты) и неспецифическую. Источниками неспецифической изоформы являются остеобласты (клетки костной ткани), клетки печени и почек [8]. Бо́льшая часть циркулирующей в кровотоке щелочной фосфатазы происходит из клеток костей и печени.
Дефицит ЩФ является причиной гипофосфатазии.
Так как щелочная фосфатаза костного происхождения вырабатывается остеобластами, то её концентрация в крови напрямую зависит от активности этих клеток. Наибольшая активность остеобластов, следовательно, и большая концентрация щелочной фосфатазы в крови отмечается у детей, особенно в периоды их интенсивного роста, наименьшая активность остеобластов и концентрация щелочной фосфатазы в крови отмечается у пожилых.
Подробнее об изменениях костной ткани при рахите в статье «Симптомы рахита у детей».
Стоит отметить, что для измерения уровня щелочной фосфатазы могут использоваться разные методы, а это значит, что при оценке результатов лучше ориентироваться на референсные значения лаборатории, в которой проводился анализ [12]. Кроме того, интерпретация результата при диагностике метаболической патологии костей должна проводиться при исключении других причин, ведущих к повышению уровня фермента, например, патологии печени, острых заболеваний, приёма каких-либо лекарств, влияющих на активность фермента [2].
Считается, что уровень фосфатазы коррелирует со скоростью образования и минерализации костной ткани, однако фермент не является достоверным индикатором этих процессов.
Как правило, при алиментарном рахите уровень щелочной фосфатазы повышен. Степень повышения щелочной фосфатазы не коррелирует с выраженностью патологических изменений костей, обнаруживаемых при рентгенографии. По данным некоторых исследований, повышение уровня щелочной фосфатазы может свидетельствовать о рахите даже при отсутствии изменений по данным рентгенодиагностики [14].
Повышение ЩФ при рахите случается в 80—90% случаев. ЩФ один из ранних маркеров [11].
ЩФ может оставаться и в пределах нормы у некоторых детей [15].
Кроме того, если клиническая картина и результаты анализов нетипичны для алиментарного рахита, если даже при лечении рахита отмечается недостаточная реакция на проводимую терапию или если возраст ребёнка слишком мал, и вы подозреваете наследственную патологию, то для постановки правильного диагноза могут потребоваться дополнительные исследования: определение 1,25(ОН)2Д, FGF 23, генетическое тестирование и пр.