Einführung

Alkalische Phosphatasen (ALP) sind Metalloenzyme der Zellmembran und werden im Darm, in der Leber, in den Knochen, in der Plazenta und in den proximalen Konvolut-Tubuli der Niere synthetisiert.1,2 Die Serum-ALP-Aktivität stammt primär aus der Leber und wird zu 50 % vom Knochen abgegeben.3 Tumorspezifische ALP-Isoenzyme wie Nago, Regan und Kasahara werden von Tumoren ins Plasma sezerniert.4 Diese Enzyme wirken im alkalischen pH-Bereich (pH≥ 10) und sind im Blut ruhend. Die genauen Stoffwechselfunktionen des Enzyms sind bisher nicht verstanden. Es hat sich herausgestellt, dass ALP mit dem Kalzifizierungsprozess im Knochen und mit dem Lipidtransport im Darm verbunden ist. Es katalysiert die Hydrolyse von Phosphatestern in einer alkalischen Umgebung und erzeugt dabei ein organisches Radikal und anorganisches Phosphat aus Molekülen wie Nukleotiden, Proteinen und Alkaloiden1 ALP existiert in zahlreichen Formen, von denen einige echte Isoenzyme sind, die an verschiedenen genetischen Loci kodiert werden.5

Die ALP-Aktivität im Serum wird normalerweise gemessen, um Erhöhungen ihrer Aktivität festzustellen. Erhöhte ALP-Aktivität tritt in der Schwangerschaft, in der Kindheit, bei Morbus Paget, intra- und extrahepatischer Cholestase und verschiedenen anderen Knochenerkrankungen auf. Der ALP-Spiegel ist in den ersten 6 Lebensmonaten am höchsten, sinkt danach auf ein einigermaßen konstantes Niveau und beginnt nach 9 Jahren aufgrund erhöhter osteoblastischer Aktivität zu steigen. Er sinkt bei Jungen nach 20 Jahren und bei Mädchen nach 17-18 Jahren in den Erwachsenenbereich.6,7

Sehr wenig Aufmerksamkeit wurde den klinischen Bedingungen gewidmet, die mit einer niedrigen oder verminderten ALP-Aktivität beim Menschen verbunden sind. Verschiedene Ursachen können für eine niedrige ALP-Aktivität verantwortlich sein, wie z. B. Hypophosphatasie, Herzchirurgie und kardiopulmonaler Bypass, Blut, das mit EDTA- oder Oxalat-Antikoagulanzien entnommen wurde, Hypothyreose, Vitamin-C- und B12-Mangel, Milch-Alkali-Syndrom, Protein-/Kalorien-Mangelernährung, Zink- und Magnesiummangel.8,9

Divalente Ionen wie Mg2+, Co2+& Mn2+ sind Aktivatoren der ALP und Zn2+ ist ein konstituierendes Metallion. Das genaue Verhältnis von Mg2+/ Zn2+-Ionen ist notwendig, um eine Verdrängung von Mg2+ zu vermeiden und eine optimale Aktivität zu erhalten.3 Ein niedriger Magnesiumgehalt in der Nahrung wurde mit einer niedrigen ALP-Aktivität in Verbindung gebracht, und Ratten, die mit einer Mg-defizienten Diät gefüttert wurden, zeigten eine depressive ALP-Aktivität, die durch die Zugabe von Mg in der Nahrung umgekehrt wurde.10 Viele Studien haben auch gezeigt, dass ein Zn-Mangel knochenbezogene Enzyme und Mineralien wie ALP und Ca, P und Mg depressiv beeinflusst.2

Mit den oben genannten Beobachtungen zielt unsere Studie darauf ab, die Prävalenz von Mineralstoffmangel bei Menschen mit niedriger ALP-Aktivität festzustellen und bei Routineuntersuchungen zur LFT-Bestimmung das Ausmaß des Mineralstoffmangels in verschiedenen sozialen Gruppen zu ermitteln.

Materialien und Methoden

Diese Querschnittsstudie wurde in der Abteilung für Biochemie, Institut für medizinische Wissenschaften, Bhubaneswar unter der Schirmherrschaft der Siksha ‚O‘ Anusandhan Universität durchgeführt. Die Studie umfasst ambulante und stationäre Patienten des Krankenhauses in der Altersgruppe von 20-50 Jahren. Die Probanden werden aus den Patienten ausgewählt, die aus irgendeinem Grund Blut zur Bestimmung des Leberfunktionstests (LFT) abgeben.

Eine detaillierte Anamnese wird von ihnen erhoben und die ALP-Aktivität in ihrem Serum wird mit dem Roche Cobas Integra 400 plus Autoanalysator unter Verwendung der Gen-2-Methode der International Federation of Clinical Chemistry (IFCC) gemessen.11 Ein ALP-Wert von 45-115 Einheiten/Liter (U/L) in der erwachsenen Bevölkerung gilt als normal.2 Die Studiengruppe umfasst 42 Personen mit niedriger ALP-Aktivität (<45 U/L) als Fälle und 45 alters- und geschlechtsgleiche gesunde Kontrollen mit normaler ALP als Kontrollpopulation. Das Blut dieser Personen wird einer Zn- und Mg-Bestimmung unterzogen.

Das Serum-Zn wird mit der 2-(5-Nitro-2-pyridylazo)-5-(N-n-propyl-N-(3-sulfopropyl)amino)phenol, Dinatriumsalz, Dehydrat (Nitro-PAPs)-Methode und das Serum-Mg mit der Calmagite-Methode im Semi-Autoanalyzer (Photometer 5010) unter Verwendung handelsüblicher Kits bestimmt.12,13

Ursachen für einen niedrigen Zn-Spiegel wie Zirrhose, Lungenkrebs, akuter Myokardinfarkt (AMI), Nierenversagen, Sichelzellenanämie, Kortikosteroide und orale Kontrazeptivatherapie und Ursachen für einen erniedrigten Mg-Spiegel wie Malabsorption, Behandlungsphase des diabetischen Komas, chronische Nierenerkrankung, chronischer Alkoholismus, Pankreatitis und Hyperthyreose wurden ebenfalls aus der Studiengruppe ausgeschlossen.

Die Daten wurden mit der Software SPSS 20.0 ausgewertet. Kontinuierliche Daten wurden in Form von Mittelwert und Standardabweichung und Proportionen in Form von Prozentsätzen ausgedrückt. Die Mittelwerte wurden mit dem t-Test für Studenten verglichen. Die Korrelation zwischen kontinuierlichen Variablen wurde mit dem Pearson-Korrelationstest durchgeführt. Wir betrachten einen p-Wert von <0,05 als statistisch signifikant.

Die Studie wurde von der institutionellen Ethikkommission genehmigt. Vor der Studie wurde eine schriftliche Einverständniserklärung zur Teilnahme an der Studie eingeholt.

Ergebnisse und Diskussion

Insgesamt wurden 42 Fälle und 45 Kontrollen in der Altersgruppe von 20-50 Jahren in die Studie eingeschlossen.

Tabelle-1 zeigt, dass 20 von 42 Fällen einen Zn-Mangel aufwiesen, wobei 60-120 µg/dl als Normalbereich gelten. Der Zn-Mangel in der Kontrollgruppe wurde bei 3 von 45 Personen festgestellt. Es wurde festgestellt, dass 22 von 42 Fällen einen Mg-Mangel aufwiesen, wobei 1,3-2,5 mEq/L als Normalbereich angenommen wurde. Bei den Kontrollgruppen wurde ein Mg-Mangel bei 3 von 45 Personen festgestellt.

Bei der Schätzung der Zn- und Mg-Werte in der Studiengruppe wurde festgestellt, dass der mittlere Zn-Wert bei den Fällen 59,21±17,1 µg/dl im Vergleich zu 73,4±8,6 µg/dl bei den Kontrollen betrug, was statistisch signifikant war. In ähnlicher Weise betrug der mittlere Mg-Wert 1,26±0,37 mEq/L in den Fällen und 1,8±0,56 mEq/L in den Kontrollen, was ebenfalls statistisch signifikant war (Tabelle-2).

Tabelle 1: Prozentualer Anteil des Zn- und Mg-Mangels in der Studienpopulation

	Kontrollen			Fälle
	Zn mangelhaft	Mg mangelhaft	insgesamt	Zn-Mangel	Mg-Mangel	insgesamt
Anzahl	3	6	45	20	22	42
Prozentsatz	6.67	13.34	100	47.62	52.38	100

Tabelle 2: Mineralstoffwerte in der Studiengruppe

Parameter	Kontrolle (n=45)	Fälle (n=42)	P-Wert
Zn (µg/dl)	73.4±8.6	59.21±17.1	<0.001
Mg (mEq/L)	1,8±0,56	1,26±0.37	<0.05

Korrelation zwischen Zink und alkalischer Phosphatase (r=0.553, p<0,001) wurde als statistisch signifikant befunden (Abb. 1). Als die Werte von Mg mit den Werten der alkalischen Phosphatase mit Hilfe der Pearson-Korrelation korreliert wurden, betrug der r-Wert 0,491 und er war statistisch signifikant mit dem p-Wert <0,05 ( Abb-2).

Abb. 1: Korrelation von Zn und alkalischer Phosphatase Klicken Sie hier, um die Abbildung zu sehen

Abb. 1: Korrelation von Mg und alkalischer Phosphatase Klicken Sie hier, um die Abbildung zu sehen

Das Enzym ALP spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung von Leber- und Knochenerkrankungen. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von parenchymatösen Lebererkrankungen zu obstruktiven Lebererkrankungen. Die Abnahme von ALP hat auch eine diagnostische Rolle bei der Erkennung verschiedener Krankheiten. Unsere Studie schließt die Patienten innerhalb der Altersgruppe von 20-50 Jahren ein. Dies schließt Kinder mit Kretinismus und Achondroplasie sowie postmenopausale Frauen mit Osteoporose aus.

Es wurde festgestellt, dass 17 von 42 Fällen weiblich waren, was darauf hindeutet, dass niedriges ALP in der weiblichen Bevölkerung häufig ist.10

Wir fanden eine signifikante Abnahme des Zn- und Mg-Spiegels in unserer Fallgruppe, was darauf hindeutet, dass ALP ein Zn-haltiges Metalloenzym ist und Mg ein wichtiger Promotor von ALP ist, was in Übereinstimmung mit den Autoren Naber, et al. und Arise, et al. steht,14,15

In dieser Studie weisen 52,38 % der Fälle einen Magnesiummangel auf, während 47,62 % der Fälle einen Zn-Mangel aufweisen, was höher ist als der von anderen Autoren gefundene Prozentsatz.10

Es besteht eine positive Korrelation zwischen Zn und der alkalischen Phosphatase in diesen Gruppen, was darauf hindeutet, dass Zn die Aktivitäten der alkalischen Phosphatasen, insbesondere der Knochen, erhöht. Es aktiviert auch die Osteoblasten-Tyrosinkinase und die RNA-Synthetase, was auf seine Rolle bei der Knochenbildung hindeutet. Dies steht in Übereinstimmung mit Peretz, et al. und Yamaguchi, et al.16,17 Die vorliegende Studie zeigt eine signifikante positive Korrelation zwischen Mg und ALP, was darauf hindeutet, dass das zweiwertige Metallion Mg ein potenter Stimulator von ALP ist. Mg besetzt die strukturelle Stelle auf ALP, um es in eine aktivere Form umzuwandeln.15 Femi J Olorunniji, et al. zeigten in ihrer Studie, dass Mg- und Zn-Ionen interagieren, um die unspezifische alkalische Phosphatase des Gewebes zu aktivieren.18 Metallionen sind an der Katalyse, der Stabilisierung der Proteinstruktur und der Regulierung der Aktivitäten von Metalloenzymen beteiligt. Die eindeutige Bindung von Mg an apo-ALP hängt sowohl von den kooperativen Effekten der Zn-Bindung als auch vom pH-Wert ab. Mg reguliert die Zn-induzierte Wiederherstellung der Aktivität und der strukturellen Integrität der Metallbindungsstellen.18

Umgekehrt haben Studien anderer Autoren eine Abnahme der ALP-Aktivität in der hämolysierten Probe mit hohen Zn- und Mg-Werten gezeigt. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass Zn und Mg eine Rückkopplungshemmung auf die ALP-Aktivität ausüben.19 Lum, et al. fanden auch andere wichtige Ursachen für eine Abnahme der ALP-Aktivität, von denen Herzchirurgie, Mangelernährung, Hypophosphatasie, Hypothyreose und Vitamin-B12-Mangel wichtig sind.19 Wir haben diese Kriterien in dieser Studie nicht berücksichtigt.

Unsere Studie zeigt eine starke Assoziation von Zn- und Mg-Spiegeln mit der ALP-Aktivität. Daher kann eine Zn- und Mg-Supplementierung den Spiegel der alkalischen Phosphatase in defizitären Gruppen erhöhen.

Schlussfolgerung

Es wurde festgestellt, dass die ALP-Aktivität nicht nur für die Erhöhung, sondern auch für die Verringerung der Aktivität wichtig ist. Zn- und Mg-Mangel sind die wichtigsten Ursachen für eine niedrige ALP-Aktivität. So stellt diese Untersuchung die Prävalenz des Mineralmangels bei Menschen mit niedriger ALP-Aktivität fest. Während der üblichen Kontrolluntersuchung für den Leberfunktionstest kann der Grad des Mineralmangels in verschiedenen sozialen Gruppen ermittelt werden. Da Zn & Mg für das Knochenwachstum, den Knochenumbau und verschiedene andere Stoffwechselvorgänge im Körper unentbehrlich sind, kann ihr Ersatz in der Ernährung in Gang gesetzt werden. Die Diät, die Phosphor, gesunde Fette, Zn, Vitamin B12 und Vitamin A enthält, kann begonnen werden, um den Spiegel der alkalischen Phosphatase zu erhöhen.

Acknowledgements

Wir möchten Herrn Abhijeet Senapati für seinen Beitrag danken.

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