osteocalcin er et peptidhormon, der findes i knogler med forskellige funktioner. Det er markant involveret i knoglemetabolisme og fungerer som en markør for forskellige knoglesygdomme i blodet. Men det spiller også en vigtig rolle i metabolismen af kulhydrater og fedt.
Hvad er osteocalcin?
Osteocalcin er et peptidhormon, der produceres i knogles osteoblaster eller tændernes odontoblaster. Som en del af den ekstracellulære knoglematrix binder den sig til mineralet hydroxyapatit. Der er det omkring en til to procent.
På grund af binding til mineralets calcium hindrer osteocalcin den uhæmmede mineralisering af knoglen. Det kodes af et gen på kromosom 1q25q31. I studier på mus førte mutationer i dette gen til øget mineralisering af knoglerne og dermed til udviklingen af marmorknogesygdom. Dette resulterede i øget knogledannelse og på samme tid forøget skrøbelighed. Syntesen af hormonet afhænger af vitamin D-metabolitten calcitriol (1,25 (OH) 2D3).
Bindingen til calcium katalyseres på sin side af enzymet glutamylcarboxylase. K-vitamin fungerer som en kofaktor. Osteocalcin fungerer som en markør for knoglestruktur. Det er allerede blevet isoleret fra overlevende neandertalerben. Det måles i blodet til diagnostiske formål.
Funktion, effekt og opgaver
Osteocalcin udfører flere funktioner i organismen. Det er et hormon, der kun syntetiseres i knogles osteoblaster eller tændernes odontoblaster.
Der er det markant involveret i knoglemetabolisme. Benopbygning og knoglededbrydelige processer foregår konstant i skelettet. Hvis de bennedbrydende processer dominerer, forekommer det, der kaldes osteoporose. Mens hormonet ikke forhindrer osteoporose, fungerer det som en vigtig markør for visse knoglesygdomme. Inden i knoglen er dens opgave at begrænse mineraliseringen af knoglerne. Det binder til hydroxyapatit i den ekstracellulære ikke-kollagenøse knoglematrix. Knoglerne udvikler sig normalt og får den nødvendige styrke mod brud. Matrixen indeholder op til to procent. For at være i stand til at binde til mineralens calciumatomer, skal glutamylresterne indeholdt i osteocalcin først fjernes ved hjælp af et enzym.
Dette enzym er glutamylcarboxylase, der igen aktiveres med kofaktor vitamin K. Ifølge de nyeste fund sænker osteocalcin også blodsukkeret og reducerer fedt. Blodsukkersænkningen sker på to måder. Osteocalcin stimulerer syntesen af hormonet insulin direkte ved at stimulere Langerhans holme i bugspytkirtlen. Det øger også indirekte insulinets effektivitet ved at stimulere hormonet adiponectin. I de senere år har det vist sig, at [[insulinresistens er forårsaget af en reduceret produktion af adiponectin.
Jo mere fedt der opbevares i adipocytterne, jo lavere er adiponectinsyntesen. Dette reducerer igen insulinets effektivitet. Derudover har dyreforsøg vist, at osteocalcin øger fedtforbrændingen. Mus med høje niveauer af osteocalcin udviklede ikke fedme eller diabetes. Baseret på denne forskning kunne fremtidige tilgange fremkomme for at bekæmpe fedme og type II-diabetes mere effektivt ved hjælp af osteocalcin.
Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier
Som nævnt tidligere syntetiseres osteocalcin i knogles osteoblaster og i tændernes odontoblaster. Dens produktionshastighed afhænger af vitamin K og stimuleres af vitamin D. Efter dannelsen er det derefter hovedsageligt inkorporeret som en komponent i den ekstracellulære knoglematrix. Kun der er det stabilt.
I fri form har den kun en kort halveringstid. I blodplasmaet for eksempel nedbrydes det halvt af de proteaser, det indeholder inden for fire minutter. Det frigives under knogleromsætningen og kommer i blodet. De målte koncentrationer i blod og urin giver information om knogles metaboliske aktivitet og er derfor en god markør for visse knoglesygdomme.
Sygdomme og lidelser
Niveauerne af osteocalcin i blod og urin afhænger af mange faktorer. Generelt kendetegner de knogleomsætningshastigheden. Under knogleromsætning brydes knogler konstant ned og genopbygges.
Når de bennedbrydende processer dominerer, falder knogletætheden på lang sigt, og skrøbeligheden øges. Naturligvis frigives flere stoffer, der er involveret i knogledannelse. Dette inkluderer også osteocalcin. Høje værdier i blodet betyder altid øgede nedbrydningsprocesser. For høje osteocalcinniveauer i blodet findes i osteoporose med en høj metabolisk hastighed, hyperparathyreoidisme, knoglemetastaser i maligniteter, Pagets sygdom, osteomalacia, hyperthyreoidisme eller nyreinsufficiens. Lave osteocalcinniveauer forekommer ved langvarig kortisonbehandling, osteoporose med lav knogleomsætning, reumatoid arthritis eller hypoparathyroidisme. Osteoporose kan især være forårsaget af mange forskellige årsager. Derfor kan knogleomsætningen være høj eller lav.
Hvad alle former for osteoporose har til fælles, er, at knogletab dominerer over knoglestrukturen. Hormonelle forstyrrelser, der er baseret på et overaktivt parathyreoideahormon, får osteocalcinniveauerne i blodet til at stige kraftigt. Parathyreoideahormonet regulerer niveauet af kalk i blodet ved at nedbryde knoglerne. Omvendt fører for lave parathyroidhormonkoncentrationer også til lave osteocalcinværdier i blodet. I forbindelse med Pagets sygdom forekommer uregelmæssige ombygningsprocesser i skelettet, hvilket også fører til øgede osteocalcinkoncentrationer.
Med generelt øgede stofskiftehastigheder i forbindelse med en overaktiv skjoldbruskkirtel stiger naturligvis knogleomsætningen med øgede osteocalcinniveauer. Kortisonbehandling bremser omsætningen af knogler Blodværdierne er typiske for visse sygdomme. Bestemmelsen af osteocalcin giver imidlertid kun et resultat i sammenhæng med den samlede diagnose.
