osteocalcin

osteocalcin er et peptidhormon som finnes i bein med forskjellige funksjoner. Det er betydelig involvert i benmetabolismen og fungerer som en markør for forskjellige beinsykdommer i blodet. Men det spiller også en stor rolle i metabolismen av karbohydrater og fett.

Hva er osteocalcin?

Osteocalcin er et peptidhormon som produseres i osteoblastene i beinene eller i odontoblaster i tennene. Som en del av den ekstracellulære beinmatrisen binder den seg til mineralhydroksyapatitt. Der er det omtrent en til to prosent.

På grunn av bindingen til kalsiumet i mineralet, hemmer osteocalcin den uhemmete mineraliseringen av beinet. Det er kodet av et gen på kromosom 1q25q31. I studier på mus førte mutasjoner i dette genet til økt mineralisering av bein og dermed til utvikling av marmorbeinsykdom. Dette resulterte i økt beindannelse og samtidig økt skjørhet. Syntese av hormonet avhenger av D-vitaminmetabolitten calcitriol (1,25 (OH) 2D3).

Bindingen til kalsium blir igjen katalysert av enzymet glutamylkarboksylase. K-vitamin fungerer som en kofaktor. Osteocalcin fungerer som en markør for beinstruktur. Det har allerede blitt isolert fra overlevende neandertaler bein. Det måles i blodet til diagnostiske formål.

Funksjon, effekt og oppgaver

Osteocalcin utfører flere funksjoner i organismen. Det er et hormon som bare syntetiseres i beinets osteoblaster eller tennens odontoblaster.

Der er det betydelig involvert i benmetabolismen. Benbygnings- og bennedbrytende prosesser foregår kontinuerlig i skjelettet. Hvis de bennedbrytende prosessene dominerer, oppstår det som kalles osteoporose. Mens hormonet ikke forhindrer osteoporose, fungerer det som en viktig markør for visse beinsykdommer. Innenfor beinet er det jobben å begrense mineraliseringen av beinene. Det binder seg til hydroksyapatitten i den ekstracellulære ikke-kollagenøse beinmatrisen. Benene utvikler seg normalt og får nødvendig styrke mot brudd. Matrisen inneholder opptil to prosent. For å kunne binde seg til kalsiumatomer i mineralet, må glutamylrestene i osteocalcin først fjernes ved hjelp av et enzym.

Dette enzymet er glutamylkarboksylase, som igjen aktiveres med kofaktor vitamin K. I følge de siste funnene senker osteocalcin også blodsukkeret og reduserer fett. Blodsukkersenkingen skjer på to måter. Osteocalcin stimulerer syntesen av hormonet insulin direkte ved å stimulere holmer av Langerhans i bukspyttkjertelen. Det øker også indirekte effektiviteten av insulin ved å stimulere hormonet adiponectin. De siste årene har det blitt funnet at [[insulinresistens er forårsaket av redusert produksjon av adiponectin.

Jo mer fett lagres i adipocyttene, jo lavere er adiponectinsyntese. Dette reduserer igjen insulinets effektivitet. I tillegg har dyreforsøk vist at osteocalcin øker fettforbrenningen. Mus med høye nivåer av osteocalcin utviklet ikke overvekt eller diabetes. Basert på denne forskningen kan fremtidige tilnærminger dukke opp for å bekjempe overvekt og diabetes type II mer effektivt ved hjelp av osteocalcin.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Som nevnt tidligere syntetiseres osteocalcin i osteoblastene i beinene og i odontoblastene i tennene. Produksjonshastigheten avhenger av vitamin K og stimuleres av vitamin D. Etter dannelsen blir den hovedsakelig innlemmet som en komponent i den ekstracellulære beinmatrisen. Bare der er den stabil.

I fri form har den bare en kort halveringstid. I blodplasmaet er det for eksempel halvparten nedbrutt av proteasene det inneholder i løpet av fire minutter. Den frigjøres under beinomsetningen og kommer i blodet. De målte konsentrasjonene i blod og urin gir informasjon om den metabolske aktiviteten til beinene og er derfor en god markør for visse beinsykdommer.

Sykdommer og lidelser

Nivåene av osteocalcin i blod og urin avhenger av mange faktorer. Generelt preger de beinomsetningshastigheten. Under beinomsetningen blir bein kontinuerlig nedbrutt og gjenoppbygd.

Når de bennedbrytende prosessene dominerer, synker bentettheten på lang sikt og skjørheten øker. Naturligvis frigjøres flere stoffer som er involvert i beindannelse. Dette inkluderer også osteocalcin. Høye verdier i blodet betyr alltid økte nedbrytningsprosesser. For høye osteokalcinnivåer i blodet finnes i osteoporose med høy metabolsk rate, hyperparatyreoidisme, benmetastaser i maligne sykdommer, Pagets sykdom, osteomalacia, hypertyreoidisme eller nyreinsuffisiens. Lave osteokalcinnivåer forekommer ved langvarig kortisonbehandling, osteoporose med lav benomsetning, revmatoid artritt eller hypoparathyroidism. Benskjørhet spesielt kan være forårsaket av mange forskjellige årsaker. Derfor kan beinomsetningen være høy eller lav.

Det alle former for osteoporose har til felles er at bentap dominerer over beinstrukturen. Hormonelle forstyrrelser basert på et overaktivt paratyreoideahormon får osteokalcin-nivåene i blodet til å stige kraftig. Parathyreoideahormonet regulerer nivået av kalsium i blodet ved å bryte ned benene. Motsatt fører for lave konsentrasjoner av parathyreoideahormoner også til lave osteokalcinverdier i blodet. I sammenheng med Pagets sykdom oppstår uregelmessige ombyggingsprosesser i skjelettsystemet, noe som også fører til økte osteokalcinkonsentrasjoner.

Med generelt økte metabolske hastigheter i sammenheng med en overaktiv skjoldbruskkjertel øker selvfølgelig benomsetningen med økte osteokalcinnivåer. Kortisonbehandling bremser beinomsetningen. Blodverdiene er typiske for visse sykdommer. Imidlertid gir bestemmelsen av osteocalcin bare ett resultat i sammenheng med den generelle diagnosen.