Остеокальцин – еще один гормон стресса, или Новая функция костной системы

Общая характеристика

Основной неколлагеновый белок костной и зубной ткани. Синтезируется остеобластами и одонтобластами, отражает метаболическую активность остеобластов костной ткани. На синтез остеокальцина прямое влияние оказывают кальцитонин, паратиреоидный гормон. Процесс синтезирования зависит от витамина К, С и регулируется витамином Д3. Часть синтезированного остеокальцина, не включенная в костный матрикс, выводится почками, поэтому его уровень в крови зависит от функционального состояния почек. Уровень остеокальцина в крови может меняться в зависимости от характера метаболических нарушений в кости и подвержен большим суточным колебаниям. Наиболее целесообразно определять остеокальцин одновременно с b-Cross Laps, дезоксипиридинолином с целью определения скорости костного метаболизма (высокий или низкий), что даст возможность выбрать препарат для патогенетического лечения.

В первую очередь – о норме в крови

Норма маркера костного формирования в плазме (сыворотке) крови зависит от пола и возраста, поэтому целесообразно отразить ее значения в таблице:

У женщин для объективной оценки очень важно уточнять не только возраст, но и фазу менструального цикла, иначе результат может не удовлетворить врача и напугать пациентку. В конце лютеиновой фазы, то есть, за два-три дня до начала новых месячных, остеокальцин по сравнению с нормой, как правило, несколько повышен. У беременных женщин уровень данного белка, наоборот – понижен (гинекологи учитывают этот факт). Увеличение концентрации остеокальцина у детей и, особенно, подростков объясняется их интенсивным ростом в этот период жизни.

Кроме этого, при проведении анализа, следует учитывать и то обстоятельство, что уровень остеокальцина имеет широкий диапазон суточных колебаний, утвержденные нормы для каждого часа, конечно, отсутствуют, однако в целях получения объективных результатов, сопоставляемые образцы крови должны быть отобраны в одни и те же часы.

Показания для назначения

1. Как дополнение к диагностике заболеваний, связанных с повышенным обменом в кости: болезнь Педжета, остеомаляция, остеопороз, остеосаркома, метастатический рак предстательной железы или грудной железы с остеобластическим образованием кости, первичный гиперпаратиреоз, почечная остеодистрофия. 2. Мониторинг и оценка эффективности антирезорбтивной терапии (в т. год. гормональная заместительная терапия, применение бисфосфонатов). 3. В педиатрии дополнительный тест при диагностике рахита.

Однако что же он собой представляет?

образование активной формы остеокальцина

Остеокальцин (ОК) – витамин К-зависимый, неколлагеновый протеин, который образуется молодыми клетками костной ткани, но достигшими собственной

зрелости – остеобластами, и преимущественно содержится в межклеточном веществе (матриксе), также продуцируемом остеобластами, где выступает в роли главного белка, который связывает кальций с гидроксиапатитами. Однако некоторое количество данного протеина (≈10%) все же освобождается от матрикса, покидает место своего обычного пребывания и выходит в кровеносное русло. Этот уход происходит при участии витамина К, осуществляющего взаимосвязь между кальцием и кальциферолом (витамином D) и больших многоядерных клеток-макрофагов (остеокластов), растворяющих минеральный компонент костей и разрушающих коллаген. Освободившийся от межклеточного вещества остеокальцин, представляя собой остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты, впоследствии уйдет из организма через почки.

На интенсивность продукции описываемого протеина непосредственно влияют кальцийрегулирующие гормоны (гормон щитовидной железы – кальцитонин, гормон паращитовидной железы – паратирин или паратгормон) и кальциферол (Vit D). Кальцитриол ([1,25(OH)2D3] – метаболит витамина D) стимулирует продукцию GLA–protein в синтезируемых его клетках (остеобластах) и тем самым способствует увеличению его содержания в крови. При нарушении метаболической активности этих клеток концентрация остеокальцина в крови отклоняется от нормы, что свидетельствует об определенном патологическом процессе.

Интерпретация:

• Первичный и вторичный гиперпаратиреоз, болезнь Педжета, вторичная остеосаркома, период заживления переломов костей, почечная остеодистрофия, хроническая почечная недостаточность, опухоли и метастазы в кости, диффузный токсический зоб, быстрый рост у подростков
• Гиперкортицизм (болезнь и синдром Иценко — Кушинга), терапия глюкокортикоидными гормонами, гипопаратиреоз, первичный билиарный цирроз, беременность, дефицит соматотропина, рахит у детей раннего возраста

Образец результата (PDF)

В каких случаях уровень остеокальцина повышен?

Не считая увеличения концентрации ОК в силу физиологических причин (интенсивный рост у детей и подростков) или иных обстоятельств, не связанных с кальциевым обменом или содержанием кальцийрегулирующих гормонов (условия длительного пребывания в лежачем положении), уровень остеокальцина повышен в случаях:

• Ускорение метаболических процессов в костной ткани по различным причинам;
• Развития остеопороза в постменопаузе;
• Хронической почечной недостаточности (снижение фильтрации в канальцах почек), формирующей нефрогенную остеодистрофию (расстройство фосфорно-кальциевого обмена, развитие резистентности к паратгормону, нарушение ремоделирования костной ткани);
• Деформирующей остеодистрофии (болезни Педжета);
• После переломов костей (и трубчатых, и плоских) – уровень ОК повышен еще в течение года;
• Патологического состояния щитовидной железы с увеличением гормональной активности: при первичном гипертиреозе (диффузный токсический зоб или базедова болезнь) либо вторичной патологии, обусловленной опухолевым процессом, локализованном в гипофизе;
• Нарушения функциональных способностей передней доли гипофиза и увеличения выработки СТГ – соматотропного гормона (акромегалия);
• Злокачественных новообразований, зарождающихся в костной ткани (первичная опухоль) или пришедших в виде метастазов из других органов;
• Недостаточной минерализации костной ткани (остеомаляция);
• Приема представителей некоторых групп фармацевтических препаратов: кальциферола (витамин D) и его метаболитов (кальцитриол), витамина В7 (биотин), противоэпилептических лекарственных средств.

Изменение количества остеокальцина (в сторону увеличения) наблюдается при активном формировании костной ткани, в том числе, вызванном злокачественным процессом. Однако здесь ОК повышен за счет того, что имеет место излишнее разрастание ненормальной (патологической) ткани, которая слишком активно начинает продуцировать данный белок.

Повышен уровень остеокальцина и тогда, когда затормаживается процесс ремоделирования. Например, при остеопорозе за счет кумулятивного ослабления костной ткани (часто в силу возрастных изменений) разрушение старой костной ткани – катаболизм, начинает преобладать над процессом костеобразования, поэтому новая ткань не успевает заменить старую. В связи с этим снижается минеральная плотность кости (МПК), нарушается микроархитектоника костной ткани, появляется повышенная хрупкость и ломкость, увеличивая риск переломов даже при малейшем травмировании.

А когда остеокальцин понижен?

Между тем, бывают обстоятельства, когда уровень описываемого белка в крови понижен. При беременности он более низкий в силу физиологических причин, поэтому подобные особенности гестационного периода можно опустить, не причисляя их к каким-либо нарушениям здоровья. А понижен остеокальцин в крови бывает еще и при таких состояниях:

1. Рахит у маленьких детей;
2. Высокая концентрация ПТГ (паратиреоидного гормона, паратгормона), но низкий уровень кальция и кальцитонина по причине формирования определенных патологических процессов;
3. Гиперкортицизм – синдром и болезнь Иценко-Кушинга, причем, чем сильнее выражена симптоматика – тем более низкий уровень остеокальцина наблюдается в крови;
4. Генералиованная плазмоцитома (миеломная болезнь);
5. Первичный билиарный цирроз;
6. Недостаточная продукция соматотропина (СТГ);
7. Гипофункция паращитовидных желез.

Кроме перечисленных причин, снизить концентрацию GLA-протеина может применение глюкокортикоидов.

Остеокальцин

Остеокальцин

— маркёр метаболизма костной ткани. Это основной витамин К-зависимый неколлагеновый белок костного матрикса, связывающий кальций и гидроксиапатиты. Он высвобождается остеобластами в процессе остеосинтеза и частично поступает в кровоток.
Метаболизм остеокальцина
Остеокальцин вырабатывается остеобластами и одонтобластами костной ткани. Основная часть синтезированного белка входит в состав внеклеточного матрикса костной ткани, который затем минерализуется с образованием новой кости, а оставшаяся часть попадает в кровоток. При резорбции костной ткани под воздействием остеокластов остеокальцин высвобождается из костного матрикса и попадает в кровь в виде неиммунных фрагментов. Они выводятся почками в виде метаболитов гамма-карбоксиглутаминовой кислоты (Gla), поэтому уровень остеокальцина в крови зависит от функционального состояния почек.

Уровень остеокальцина в крови

Уровень остеокальцина в крови отражает метаболическую активность остеобластов костной ткани, поскольку остеокальцин крови — результат нового синтеза, а не освобождения его при резорбции кости. Предполагается участие остеокальцина в регуляции процесса резорбции. При высоких уровнях остеокальцина высока и резорбция кости. Это показатель уровня костного метаболизма в целом, а также возможный прогностический индикатор усиления заболевания костей.

Более 90% синтезируемого остеобластами остеокальцина у молодых и около 70% у взрослых людей включается в костный матрикс, а остальная часть попадает в кровоток. Эта доля ОК может меняться в зависимости от характера метаболических нарушений в кости. Выводится ОК из кровотока почками (посредством клубочковой фильтрации и деградации в почечных канальцах), поэтому его уровень в крови зависит от функционального состояния почек. Уровень ОК в крови подвержен большим суточным колебаниям.

Пределы определения: 0,5 нг/мл–1500 нг/мл.

Показания:

• диагностика остеопороза;
• мониторинг антирезорбтивной терапии у больных с остеопорозом;
• гиперкальцемический синдром;

Подготовка
Кровь рекомендуется сдавать утром, в период с 8 до 12 часов. Взятие крови производится натощак или спустя 6–8 часов голодания. Допускается употребление воды без газа и сахара. Накануне сдачи исследования следует избегать пищевых перегрузок.

Интерпретация результатов

Единицы измерения: нг/мл.

Повышение уровня остеокальцина:

• постменопаузальный остеопороз;
• остеомаляция;
• первичный и вторичный гиперпаратиреоз;
• болезнь Педжета;
• почечная остеодистрофия;
• опухоли, метастазы в кости;
• диффузный токсический зоб;
• быстрый рост у подростков;
• хроническая почечная недостаточность.

Внимание!
При выраженном снижении клубочковой фильтрации, в частности, при хронической почечной недостаточности, уровень ОК в крови может быть завышенным. Наличие в кровотоке фрагментов ОК вследствие либо частичного его разрушения в сосудистом русле под воздействием циркулирующих протеаз, либо вследствие его разрушения в процессе резорбции кости также может приводить к завышенным значениям при определении ОК.

Понижение уровня остеокальцина:

• гиперкортицизм (болезнь и синдром Иценко-Кушинга);
• терапия глюкокортикоидными гормонами;
• гипопаратиреоз;
• первичный билиарный цирроз;
• беременность;
• дефицит соматотропина.