Osteokalsin er et peptidhormon som finnes i bein med forskjellige funksjoner. Det er betydelig involvert i benmetabolismen og fungerer som en markør for ulike bein sykdommer i blod. Imidlertid spiller den også en viktig rolle i karbohydrat eller fett metabolisme.
Hva er osteocalcin?
Osteokalsin er et peptidhormon produsert i osteoblaster av bein eller odontoblaster av tenner. Som en del av den ekstracellulære beinmatrisen binder den seg til mineralet hydroksyapatitt. Der er den til stede i omtrent en til to prosent. På grunn av sin binding til kalsium av mineralet, osteokalsin hemmer uhemmet mineralisering av bein. Den er kodet av en gen på kromosom 1q25q31. I studier på mus, mutasjoner av dette gen førte til økt mineralisering av bein og dermed til utvikling av marmorbeinsykdom. Dette resulterte i økt beindannelse med samtidig økt sprøhet. Syntese av hormonet er avhengig av vitamin D metabolitten kalsitriol (1,25 (OH) 2D3). Binder til kalsium er i sin tur katalysert ved hjelp av enzymet glutamylkarboksylase. Vitamin K fungerer som en medvirkende faktor i denne prosessen. Osteocalcin fungerer som en markør for beindannelse. Den har allerede blitt isolert fra bevart neandertaler bein. For diagnostiske formål måles det i blod.
Funksjon, effekter og roller
Osteocalcin oppfyller flere funksjoner i organismen. Det er et hormon som bare syntetiseres i osteoblaster av bein eller odontoblaster av tenner. Der er det betydelig involvert i beinmetabolismen. Innen skjelettsystemet foregår det kontinuerlig å bygge bein og nedbryte prosesser. Når benresorpsjonsprosesser dominerer, osteoporose inntreffer. Selv om hormonet ikke forhindrer det osteoporose, fungerer den som en viktig markør for visse bein sykdommer. Innen beinet har det til oppgave å begrense mineraliseringen av bein. Ved å gjøre det binder den seg til hydroksyapatitten i den ekstracellulære ikke-kollagene benmatrisen. Benene dannes normalt og oppnår det nødvendige styrke mot brudd. Det er tilstede i matrisen opptil to prosent. For å binde seg til kalsium atomer av mineralet, må glutamylrestene i osteocalcin først fjernes ved hjelp av et enzym. Dette enzymet er glutamylkarboksylase, som igjen aktiveres av kofaktoren vitamin K. Enzymet er også kjent som osteocalcin. I følge de siste funnene har osteocalcin også en blod sukker-senkende og fettreduserende effekt. Senking av blodsukker forekommer på to måter. Osteocalcin stimulerer syntesen av hormonet insulin direkte ved å stimulere "øyene i Langerhans" i bukspyttkjertelen. Videre øker det også insulin effekt indirekte ved å stimulere hormonet adiponectin. De siste årene har det blitt funnet at [[insulin resistens er forårsaket av redusert produksjon av adiponectin. Jo mer fett lagres i adipocyttene, jo lavere er adiponectinsyntese. Dette reduserer igjen effektiviteten av insulin. I tillegg har det også blitt funnet i dyreforsøk at osteocalcin øker fettforbrenning. Mus med høye osteokalcinnivåer utviklet seg ikke fedme or diabetes. Basert på denne forskningen kan fremtidige tilnærminger dukke opp for å bekjempe mer effektivt fedme og type II diabetes ved hjelp av osteocalcin.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Som nevnt ovenfor syntetiseres osteocalcin i osteoblaster av bein og i odontoblaster av tenner. Produksjonshastigheten er avhengig av vitamin K og stimuleres av vitamin D. Etter dannelsen blir den deretter hovedsakelig innlemmet som en komponent i den ekstracellulære beinmatrisen. Bare der er det stabilt. I fri form har den bare en kort halveringstid. I blodplasma brytes det for eksempel ned halvparten i løpet av fire minutter av proteasene som finnes der. Det frigjøres under beinomsetning og kommer inn i blodet i prosessen. De målte konsentrasjonene i blod og urin gir informasjon om metabolismen av bein og er derfor en god markør for visse bein sykdommer.
Sykdommer og lidelser
Nivåene av osteocalcin i blod og urin avhenger av mange faktorer. I veldig generelle termer karakteriserer de hastigheten på beinomsetningen. Under beinomsetning brytes og gjenoppbygges bein kontinuerlig. Hvis benresorpsjonsprosesser dominerer, Bein tetthet avtar på lang sikt og sprøheten øker. Naturligvis resulterer dette også i økt frigjøring av stoffer som er involvert i beindannelse. Dette inkluderer også osteocalcin. Høye nivåer i blodet betyr alltid økte nedbrytingsprosesser. Osteocalcin nivåer i blodet som er for høye er funnet i osteoporose med høy metabolsk hastighet, hyperparatyreoidisme, bein metastaser i ondartede lidelser, Pagets sykdom, osteomalasi, hypertyreose or nyreinsuffisiens. Osteocalcin-nivåer som er for lave oppstår ved langvarig kortison terapi, osteoporose med lav beinomsetning, revmatoid gikt, eller hypoparathyroidism. Spesielt osteoporose kan være forårsaket av mange forskjellige ting. Derfor kan beinomsetningen være høy eller lav. Felles for alle former for osteoporose er at beinresorpsjon oppveier beindannelse. Hormonlidelser basert på en overaktivitet av parathormonet, får osteokalcinnivået i blodet til å stige kraftig. Parathyroid hormon regulerer kalsiumnivået i blodet ved å bryte ned bein. Omvendt for lavt parathyreoideahormon konsentrasjoner også føre til lave osteocalcin-nivåer i blodet. I Pagets sykdom, forekommer uregelmessige ombyggingsprosesser i skjelettsystemet, noe som også fører til økte osteokalsinkonsentrasjoner. Selvfølgelig, med generelt økte metabolske hastigheter i sammenheng med hypertyreose, øker beinomsetningen også med økte osteocalcin-nivåer. Kortison terapi bremser beinomsetningen. Blodverdiene er typiske for visse sykdommer. Imidlertid gir osteokalcinbestemmelse bare ett funn som en del av den samlede diagnosen.
