Introductie

Alkalische fosfatasen (ALP) zijn de metalloenzymen van het celmembraan en ze worden gesynthetiseerd in de darmen, lever, botten, placenta en in de proximale convolueerde tubuli van de nieren.1,2 De serum ALP activiteit is voornamelijk afkomstig van de lever en 50% van het bot3 Tumorspecifieke isoenzymen van ALP zoals Nago, Regan en Kasahara worden door tumoren uitgescheiden in plasma.4 Deze enzymen werken op in alkalische pH (pH≥ 10) en zijn slapend in het bloed. De precieze metabolische functies van het enzym zijn tot dusver niet begrepen. Het blijkt dat ALP verbonden is met het calcificatieproces in het bot en met het lipidentransport in de darm. Het katalyseert de hydrolyse van fosfaatesters in een alkalisch milieu, waarbij een organisch radicaal en anorganisch fosfaat worden gegenereerd uit moleculen zoals nucleotiden, eiwitten en alkaloïden1. ALP bestaat in talrijke vormen, waarvan sommige echte isoenzymen zijn, gecodeerd op verschillende genetische loci.5

De activiteit van het serum ALP wordt gewoonlijk gemeten om een toename van de activiteit ervan te detecteren. Verhoogde activiteit van ALP komt voor bij zwangerschap, kinderziekten, de ziekte van Paget, intra- en extrahepatische cholestatis en diverse andere botziekten. Het ALP-niveau is het hoogst in de eerste 6 levensmaanden, daalt daarna tot een redelijk stabiel niveau en begint na 9 jaar te stijgen als gevolg van de toegenomen osteoblastische activiteit. Het daalt tot een volwassen niveau na 20 jaar bij jongens en 17-18 jaar bij meisjes.6,7

Zeer weinig aandacht is besteed aan klinische condities die geassocieerd zijn met een lage of verlaagde ALP activiteit bij mensen. Verschillende oorzaken kunnen bijdragen aan een lage ALP-activiteit, zoals hypofosfatasie, hartchirurgie en cardiopulmonaire bypass, bloed afgenomen met EDTA of oxalaat anticoagulantia, hypothyreoïdie, vitamine C en B12-deficiëntie, melkalkalisyndroom, eiwit/ calorie ondervoeding, zink- en magnesiumdeficiëntie.8,9

Divalente ionen zoals Mg2+, Co2+& Mn2+ zijn activatoren van het ALP en Zn2+ is een constituerend metaalion. De juiste verhouding van Mg2+/ Zn2+ ionen is noodzakelijk om verdringing van Mg2+ te voorkomen en een optimale activiteit te verkrijgen.3 Magnesium in de voeding is in verband gebracht met een lage ALP activiteit en ratten die gevoed werden met een Mg deficiënt dieet vertoonden een verminderde ALP activiteit die omgekeerd werd door toevoeging van Mg in hun voeding.10 Vele studies hebben ook aangetoond dat een tekort aan Zn een drukkend effect heeft op bot-gerelateerde enzymen en mineralen zoals ALP en Ca, P en Mg.2

Met bovenstaande observaties is onze studie gericht op het vaststellen van de prevalentie van mineraaltekort bij mensen met een lage ALP-activiteit en tijdens routinecontroles voor LFT-schatting kan de omvang van mineraaltekort in verschillende sociale groepen worden verkregen.

Materialen en Methoden

Deze cross-sectionele studie werd uitgevoerd in Dept. of Biochemistry, Institute of Medical Sciences, Bhubaneswar onder auspiciën van Siksha ‘O’ Anusandhan University. De studie omvatte poliklinische en intramurale patiënten van de ziekenhuizen in de leeftijdsgroep van 20-50 jaar. De proefpersonen worden geselecteerd uit de patiënten die om welke reden dan ook bloed afstaan voor een schatting van de leverfunctietest (LFT).

Er wordt een gedetailleerde anamnese afgenomen en de ALP-activiteit in hun serum wordt gemeten met de Roche Cobas Integra 400 plus auto-analyzer met behulp van de International Federation of Clinical Chemistry (IFCC) Gen-2-methode.11 Een ALP-waarde van 45-115 eenheden/liter (U/L) in een volwassen populatie wordt als normaal beschouwd.2 De onderzoeksgroep omvat 42 personen met een lage ALP-activiteit (<45 U/L) als gevallen en 45 leeftijd- en geslachtgematchte gezonde controles met een normaal ALP als controlepopulatie. Het bloed van deze personen wordt onderworpen aan Zn- en Mg-schatting.

Serum Zn wordt geschat door 2-(5-Nitro-2-pyridylazo)-5-(N-n-propyl-N-(3-sulfopropyl)amino)fenol, dinatriumzout, dehydraat (Nitro-PAPs) methode en serum Mg wordt bepaald door Calmagite methode in semi-autoanalyzer (Photometer 5010) met behulp van in de handel verkrijgbare kits.12,13

Oorzaken van een laag Zn-niveau zoals cirrose, longkanker, acuut myocardinfarct (AMI), nierfalen, sikkelcelanemie, corticosteroïden en orale anticonceptietherapie en oorzaken van een verlaagd Mg-niveau zoals malabsorptie, behandelingsfase van diabetisch coma, chronische nierziekte, chronisch alcoholisme, pancreatitis en hyperthyreoïdie zijn ook uitgesloten van de studiegroep.

De gegevens werden geanalyseerd met SPSS 20.0 software. Continue gegevens werden uitgedrukt in termen van gemiddelde en standaardafwijking en verhoudingen in percentages. Gemiddelden werden vergeleken met behulp van studenten’t-test. Correlatie tussen continue variabelen werd gedaan met behulp van Pearson’s correlatietest. Wij beschouwen een p-waarde van <0,05 als statistisch significant.

De studie werd goedgekeurd door het ethisch comité van de instelling. Voorafgaand aan de studie werd een geïnformeerde schriftelijke toestemming gevraagd voor deelname aan de studie.

Resultaten en Discussie

Er werden in totaal 42 gevallen en 45 controles binnen de leeftijdsgroep van 20-50 jaar in de studiegroep opgenomen.

Tabel-1 laat zien dat 20 van de 42 gevallen een Zn-tekort hadden, waarbij 60-120 µg/dl als normaalbereik werd genomen. Bij de controlegroepen werd een Zn-tekort vastgesteld van 3 bij 45 personen. Er werd vastgesteld dat 22 van de 42 gevallen een Mg-tekort hadden, waarbij 1,3-2,5mEq/L als normaal werd beschouwd. Bij de controlegroepen werd een Mg-tekort vastgesteld bij 3 van de 45 personen.

Wanneer de Zn- en Mg-waarden in de onderzoeksgroep werden geschat, bleek de gemiddelde Zn-waarde bij de gevallen 59,21±17,1 µg/dl te zijn in vergelijking met 73,4±8,6 µg/dl bij de controlegroepen, wat statistisch significant was. Evenzo was de gemiddelde Mg-waarde 1,26±0,37 mEq/L in de gevallen en 1,8±0,56 mEq/L in de controles, wat ook statistisch significant was (Tabel-2).

Tabel 1: Percentage Zn- en Mg-deficiëntie bij de onderzoekspopulatie

	Controles			Gevallen
	Zn deficiënt	Mg deficiënt	totaal	Zn-tekort	Mg-tekort	totaal
Nummer	3	6	45	20	22	42
Percentage	6.67	13.34	100	47.62	52.38	100

Tabel 2: Mineraalgehalten in de onderzoeksgroep

Parameters	Controle (n=45)	Gevallen (n=42)	p-waarde
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

Correlatie tussen Zink en alkalische fosfatase (r=0.553, p<0,001) bleek statistisch significant te zijn (Fig-1). Toen de waarden van Mg werden gecorreleerd met alkalische fosfatase waarden met behulp van Pearson’s correlatie, was de r-waarde 0,491 en het was statistisch significant met de p-waarde <0,05 ( Fig-2).

Figuur 1: Correlatie tussen Zn en alkalische fosfatase Klik hier om figuur te bekijken

Figuur 1: Correlatie tussen Mg en alkalische fosfatase Klik hier om figuur te bekijken

ALP-enzym speelt een belangrijke onderzoeksrol bij leverziekten en botaandoeningen. Het speelt een belangrijke rol bij het onderscheid tussen parenchymale leverziekten en obstructieve leverziekten. De daling van ALP blijkt ook een diagnostische rol te spelen bij het opsporen van verschillende ziekten. Onze studie omvat de patiënten in de leeftijdsgroep 20-50 jaar. Dit sluit kinderen met cretinisme en achondroplasie en postmenopauzale vrouwen met osteoporose uit.

Er werd vastgesteld dat 17 van de 42 gevallen vrouwen waren, wat suggereert dat een laag ALP vaak voorkomt bij vrouwen.10

Wij vonden een significante daling van het Zn- en Mg-gehalte in onze groep gevallen, wat suggereert dat ALP een Zn-houdend metalloenzym is en dat Mg een belangrijke promotor van ALP is, hetgeen overeenkomt met de auteurs Naber, et al. en Arise, et al.,14,15

In deze studie hebben 52,38% van de gevallen een magnesiumtekort, terwijl 47,62% van de gevallen een Zn-tekort hebben, wat hoger is dan het percentage dat door andere auteurs werd gevonden.10

Er is een positieve correlatie tussen Zn en alkalische fosfatase in deze groepen, wat erop wijst dat Zn de activiteiten van alkalische fosfatasen verhoogt, met name van het bot. Het activeert ook osteoblast tyrosine kinase en RNA synthetase wat suggereert dat het een rol speelt bij botvorming. Dit is in overeenstemming met Peretz, e.a., en Yamaguchi, e.a.,16,17 De huidige studie toont een significante positieve correlatie aan tussen Mg en ALP, wat erop wijst dat het tweewaardige metaalion Mg een krachtige stimulator is van ALP. Mg bezet de structurele plaats op het ALP om het om te zetten in een meer actieve vorm.15 Femi J Olorunniji, et al toonden in hun studie aan dat Mg en Zn ionen interageren om het niet-specifieke weefsel alkalische fosfatase te activeren.18 Metaalionen nemen deel aan de katalyse, de stabilisatie van de eiwitstructuur en de regulatie van de activiteiten van metalloenzymen. De definitieve binding van Mg aan apo-ALP hangt af van zowel de coöperatieve effecten van Zn binding als van de pH. Mg reguleert het door Zn geïnduceerde herstel van de activiteit en de structurele integriteit van metaalbindende loci.18

Overigens hebben studies van andere auteurs een afname van de ALP activiteit aangetoond in het hemolyse monster met hoge Zn en Mg gehaltes. Dit zou te wijten kunnen zijn aan het feit dat Zn en Mg een terugkoppelingsremming op de ALP-activiteit uitoefenen.19 Lum, e.a., vonden ook andere belangrijke oorzaken voor de daling van de ALP-activiteit, waaronder hartchirurgie, ondervoeding, hypofosfatasie, hypothyreoïdie en vitamine B12-deficiëntie.19 Wij hebben deze criteria in deze studie buiten beschouwing gelaten.

Onze studie toont een sterke associatie aan van het Zn- en Mg-gehalte met de ALP-activiteit. Vandaar dat Zn- en Mg-suppletie het alkalische fosfatase niveau kan verhogen in deficiënte groepen.

Conclusie

Er werd geconcludeerd dat ALP activiteit niet alleen belangrijk is voor de toename van zijn activiteit, maar ook belangrijk is voor de afname van zijn activiteit. Zn- en Mg-deficiëntie zijn de belangrijkste oorzaken van een lage ALP-activiteit. Dit onderzoek stelt dus de prevalentie van mineralen tekort vast bij mensen met een lage ALP activiteit. Tijdens de gebruikelijke controle van de leverfunctietest kan de mate van mineraaltekort in verschillende sociale groepen worden vastgesteld. Aangezien Zn & Mg essentieel zijn voor de botgroei, de remodellering en diverse andere stofwisselingen in het lichaam, kan de vervanging ervan in de voeding op gang worden gebracht. Het dieet met fosfor, gezonde vetten, Zn, vitamine B12 en vitamine A kan worden gestart om het alkalische fosfatase niveau te verhogen.

Acknowledgements

We willen Mr.Abhijeet Senapati bedanken voor zijn bijdrage.

1. Warnes TW. Alkalische fosfatase. Gut. 1972;13(11):926-937.
   CrossRef
2. Young-Eun Cho, Ria-Ann R. Lomeda, Sang-HoonRyu, Ho-Yong Sohn, Hong-I Shin and John H. Beattie, et al. Zn-deficiëntie heeft een negatieve invloed op alkalische fosfatase en de concentratie van Ca, Mg en P bij ratten. Nutrition Research and Practice. 2007;2:113-119.
3. Tietz textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics, Burtis C.A.; 4th Edition: 608-612.
4. Rosalki SB and Mcintyre N. Biochemical investigations in the management of liver disease; Oxford textbook of clinical hepatology, 2nd ed. New York: Oxford University Press. 1999;503-521.
5. Moss DW. Perspectives in Alkaline phosphatase research. Chem. 1992;38:2486-92.
6. Schiele F, Henny J and Hitz J. Total bone and liver alkaline phosphatase in plasma: biological variations and reference limits. Chem. 1983;29:634-641.
7. Turan S, Topcu B, Gokce I, Guran T, Atay Z, Omar A, Akcay T and Bereket A. Serum alkalische fosfatase niveaus bij gezonde kinderen en evaluatie van alkalische fosfatase z-scores bij verschillende vormen van rachitis. Clin. Res. Pediatr. Endocrinol. 2011;3(1):7-11:.
   CrossRef
8. Simko V. Alkalische fosfatasen in biologie en geneeskunde. Dis. 1991;9:189-193.
   CrossRef
9. Lum G. Significance of Low Serum Alkaline Phosphatase activity in a predominantly adult male population. Chem. 1995;41(4):515-518.
10. Pimstone B, Eisenberg E and Stallone W. Decrease in Serum alkaline phosphatase activity produced by magnesium depletion in rats. Soc.Exp.Biol.; Med. 1966;123:201-3.
    CrossRef
11. Tietz NW et al. Clin.Chem.Clin.Biochem. 1983;21:731-740.
12. Tetsuo Makino. Chem.Acta. 1991;197:209-220.
    CrossRef
13. Clinical Chemistry, Principles, Procedures, Correlations, Michael L.Bishop, et al; 5th
14. Naber THJ, Baadenhuysen H, Jansen JBMJ, van den Hamer C en van den BroekNR. Serum alkalische fosfatase activiteit tijdens zinktekort en langdurige inflammatoire stress. Chim.Acta. 1996;249:109-127.
    CrossRef
15. Arise R. O., Davies F. F. and Malomo S. O. Onafhankelijk en interactief effect van Mg2+ en Co2+ op enkele kinetische parameters van alkalische fosfatase in rattennieren. Res. Ess. 2008;3:488-494.
16. Peretz A, Papadopoulos T, Willems D, Hotimsky A, Michiels N, Siderova V, Bergmann P and Neve J. Zink supplementatie verhoogt bot alkalische fosfatase bij gezonde mannen. Trace Elem. Med. Biol. 2001;15:175-178.
    CrossRef
17. Yamaguchi M and Inamoto K. Differential effects of calcium-regulating hormones on bone metabolism in weanling rats orally administered zinc sulfate. Metabolisme. 1986;35:1044-1047.
    CrossRef
18. Olorunniji FJ, Igunnu A, Adebayo JO, Arise RO and Malomo SO. Cofactor interactie in de activering van weefselspecifieke niet-specifieke Alkalische fosfatase: Synergetische effecten van Zn2+ en Mg2+ Biokemistri. 2007;19:43-48.
19. Farah, H, Al-Atoom, A and Shehab, G. Verklaring van de afname van alkalische fosfatase (ALKP) activiteit in hemolyzed bloedmonsters vanuit klinisch oogpunt: in vitro studie. Jordan J. BiolSci. 2012;5:125-128.

Dit werk is gelicenseerd onder een Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale Licentie.