Osteokalcin

Osteokalcin je peptidový hormon nalezený v kostech s různými funkcemi. Významně se podílí na metabolismu kostí a slouží jako marker různých onemocnění kostí v krvi. Hraje však také hlavní roli v metabolismu uhlohydrátů a tuků.

Co je osteokalcin?

Osteokalcin je peptidový hormon, který je produkován v osteoblastech kostí nebo v odontoblastech zubů. Jako součást extracelulární kostní matrice se váže na minerální hydroxyapatit. Tam je to asi jedno až dvě procenta.

V důsledku vazby na vápník minerálu, osteokalcin inhibuje neinhibovanou mineralizaci kosti. Je kódován genem na chromozomu 1q25q31. Ve studiích na myších vedly mutace v tomto genu ke zvýšené mineralizaci kostí a tím k rozvoji mramorové kostní choroby. To mělo za následek zvýšenou tvorbu kostí a současně zvýšenou křehkost. Syntéza hormonu závisí na metabolitu vitamínu D kalcitriolu (1,25 (OH) 2D3).

Vazba na vápník je zase katalyzována enzymem glutamylkarboxyláza. Vitamín K působí jako kofaktor. Osteokalcin působí jako marker struktury kostí. Bylo již izolováno od přežívajících neandertálských kostí. Měří se v krvi pro diagnostické účely.

Funkce, efekt a úkoly

Osteokalcin plní v organismu několik funkcí. Je to hormon, který je syntetizován pouze v osteoblastech kostí nebo v odontoblastech zubů.

Tam se významně podílí na metabolismu kostí. V kosterním systému neustále probíhají procesy budování kostí a degradace kostí. Pokud převládají procesy odbourávání kostí, dochází k tzv. Osteoporóze. Zatímco hormon nezabraňuje osteoporóze, působí jako důležitý marker určitých onemocnění kostí. Jeho úkolem je v rámci kosti omezit mineralizaci kostí. Naváže se na hydroxyapatit extracelulární nekogenní kostní matrice. Kosti se vyvíjejí normálně a dostávají nezbytnou sílu proti zlomeninám. Matice obsahuje až dvě procenta. Aby se mohly vázat na atomy vápníku minerálu, musí být glutamylové zbytky obsažené v osteokalcinu nejprve odstraněny pomocí enzymu.

Tímto enzymem je glutamylkarboxyláza, která je zase aktivována kofaktorovým vitaminem K. Podle posledních zjištění osteokalcin také snižuje hladinu cukru v krvi a redukuje tuk. Snížení hladiny cukru v krvi nastává dvěma způsoby. Osteokalcin stimuluje syntézu hormonálního inzulínu přímo stimulací ostrůvků Langerhansových v pankreatu. Rovněž nepřímo zvyšuje účinnost inzulínu stimulací hormonu adiponektinu. V posledních letech bylo zjištěno, že [[inzulinová rezistence je způsobena sníženou produkcí adiponektinu.

Čím více tuku je uloženo v adipocytech, tím nižší je syntéza adiponektinu. To zase snižuje účinnost inzulínu. Experimenty na zvířatech navíc prokázaly, že osteokalcin podporuje spalování tuků. U myší s vysokou hladinou osteokalcinu se nevyvinula obezita nebo diabetes. Na základě tohoto výzkumu by se mohly objevit budoucí přístupy k účinnějšímu boji proti obezitě a diabetu typu II pomocí osteokalcinu.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Jak již bylo zmíněno, osteokalcin je syntetizován v osteoblastech kostí a v odontoblastech zubů. Jeho produkční rychlost závisí na vitamínu K a je stimulována vitaminem D. Po jeho tvorbě je pak hlavně začleněn jako složka do extracelulární kostní matrix. Pouze je stabilní.

Ve volné formě má pouze krátký poločas. Například v krevní plazmě je napůl rozdělena proteázami, které obsahuje, do čtyř minut. Uvolňuje se během přeměny kosti a dostává se do krve. Naměřené koncentrace v krvi a moči poskytují informace o metabolické aktivitě kostí, a jsou proto dobrým markerem některých onemocnění kostí.

Nemoci a poruchy

Hladiny osteokalcinu v krvi a moči závisí na mnoha faktorech. Obecně charakterizují míru kostního obratu. Během kostního obratu jsou kosti neustále rozkládány a obnovovány.

Když převládají procesy degradace kostí, hustota kostí dlouhodobě klesá a křehkost se zvyšuje. Samozřejmě se uvolňuje více látek, které se podílejí na tvorbě kostí. To také zahrnuje osteokalcin. Vysoké hodnoty v krvi vždy znamenají zvýšené procesy rozkladu. Příliš vysoké hladiny osteokalcinu v krvi se vyskytují u osteoporózy s vysokou mírou metabolismu, hyperparatyreózy, kostních metastáz u malignit, Pagetovy choroby, osteomalacie, hypertyreózy nebo renální nedostatečnosti. Nízké hladiny osteokalcinu se vyskytují při dlouhodobé léčbě kortikosteroidy, osteoporóze s nízkým obratem kostí, revmatoidní artritidě nebo hypoparatyreoidismu. Obzvláště osteoporóza může být způsobena mnoha různými příčinami. Proto může být kostní obrat vysoký nebo nízký.

Všechny společné formy osteoporózy mají společné to, že úbytek kosti převládá nad strukturou kosti. Hormonální poruchy založené na hyperaktivní parathormonu způsobují prudké zvýšení hladiny osteokalcinu v krvi. Hormon příštítných tělísek reguluje hladinu vápníku v krvi tím, že rozkládá kosti. Naopak příliš nízké koncentrace parathormonu také vedou k nízkým hodnotám osteokalcinu v krvi. V souvislosti s Pagetovou chorobou dochází v kosterním systému k nepravidelným přestavbám, což také vede ke zvýšeným koncentracím osteokalcinu.

Při obecně zvýšených rychlostech metabolismu v souvislosti s hyperaktivní štítnou žlázou se samozřejmě zvyšuje kostní obrat se zvýšenou hladinou osteokalcinu. Kortizonová terapie zpomaluje kostní obrat. Krevní hodnoty jsou typické pro určité nemoci. Stanovení osteokalcinu však poskytuje pouze jeden výsledek v kontextu celkové diagnózy.