Osteocalcine
Osteocalcine, ook bekend als bot-γ-carboxyglutaminezuur-bevattend eiwit (BGP), is een klein 49 aminozuren lang [1]) eiwithormoon dat wordt aangetroffen in bot en dentine en voor het eerst werd geïdentificeerd als een calciumbindend eiwit. Het maakt deel (één tot twee procent) uit van de extracellulaire niet-collageenachtige botmatrix. Het wordt snel gemetaboliseerd in de lever en de nieren. Ongeveer 20% van de gesynthetiseerde osteocalcine wordt niet in het bot opgenomen, komt in de bloedcirculatie terecht en kan in het serum worden gemeten. Bij normale vrouwen en bij vrouwen met osteoporose correleren de osteocalcinespiegels positief met het botvormingsquotiënt, gemeten met behulp van histomorfometrie. Osteocalcine zou in een volledig geconserveerde vorm kunnen worden gewonnen uit de botten van Neanderthalers.
Verhogingen van osteocalcine worden waargenomen bij die pathologieën waarbij sprake is van een toename van de botvorming of, met andere woorden, een toename van de osteoblastische activiteit. In deze gevallen correleren de concentraties osteocalcine goed met andere markers zoals alkalische fosfatase en bothistomorfometrie. Het neemt ook toe bij acuut nierfalen, gezien het niermetabolisme.
Omdat osteocalcine gla-domeinen heeft, is de synthese ervan afhankelijk van vitamine K. Bij mensen wordt osteocalcine gecodeerd door het BGLAP-gen.[2][3] De receptoren omvatten GPRC6A, GPR158 en mogelijk een derde, nog te identificeren receptor.[4][5] Er zijn aanwijzingen dat GPR37 de derde osteocalcinereceptor zou kunnen zijn.[6]
Functie
bewerkenOsteocalcine wordt uitsluitend uitgescheiden door osteoblasten en in de tanden door odontoblasten en speelt vermoedelijk een rol in de metabolische regulatie van het lichaam.[7] In zijn gecarboxyleerde vorm bindt het zich aan calcium en concentreert zich dus in het bot. Daarnaast kan het zich binden aan hydroxyapatiet.
In zijn niet-gecarboxyleerde vorm werkt osteocalcine als een hormoon in het lichaam, met signalering in de alvleesklier, het vet, de spieren, de testikels en de hersenen.[8]
- In de alvleesklier werkt osteocalcine in op bètacellen, waardoor bètacellen in de alvleesklier meer insuline vrijgeven.[7]
- In vetcellen veroorzaakt osteocalcine de afgifte van het hormoon adiponectine, wat de gevoeligheid voor insuline verhoogt.[7]
- In de spieren werkt osteocalcine in op myocyten om de beschikbaarheid en het gebruik van energie te bevorderen en op deze manier de inspanningscapaciteit te bevorderen.[9][10]
- In de testikels werkt osteocalcine in op Leydigcellen, waardoor de biosynthese van testosteron wordt gestimuleerd en daardoor de mannelijke vruchtbaarheid wordt beïnvloed.[11]
- In de hersenen speelt osteocalcine een belangrijke rol bij de ontwikkeling en het functioneren, inclusief ruimtelijk leren en geheugen.[12]
Een acute stressreactie (ASR), in de volksmond bekend als de vecht-of-vluchtreactie, stimuleert de afgifte van osteocalcine uit het bot binnen enkele minuten bij muizen, ratten en mensen. Injecties met hoge concentraties osteocalcine alleen kunnen een ASR veroorzaken in de aanwezigheid van bijnierinsufficiëntie.[13]
Gebruik als biochemische marker voor botvorming
bewerkenOmdat osteocalcine wordt geproduceerd door osteoblasten, wordt het vaak gebruikt als marker voor het botvormingsproces. Er is waargenomen dat hogere serum-osteocalcinespiegels relatief goed gecorreleerd zijn met een toename van de botmineraaldichtheid tijdens behandeling met anabole botvormende geneesmiddelen voor osteoporose, zoals teriparatide (een parathormoon). In veel onderzoeken wordt osteocalcine gebruikt als voorlopige biomarker voor de effectiviteit van een bepaald medicijn op de botvorming. In een onderzoek dat tot doel had de effectiviteit van een glycoproteïne genaamd lactoferrine op de botvorming te bestuderen, werd bijvoorbeeld osteocalcine gebruikt als maatstaf voor de activiteit van osteoblasten.
Laboratoriumwaarden
bewerkenOsteocalcine is een marker voor botvorming met goede diagnostische specificiteit. Osteocalcine kan worden gedetecteerd in bloed en urine. De bepalingsmethode die hiervoor wordt gebruikt is een chemoluminescentie-immunoassay. Osteocalcine wordt bepaald om de botafbraak bij osteoporose of plasmocytoom te beoordelen. De effectiviteit van de behandeling met calcitriol kan ook worden gecontroleerd aan de hand van het osteocalcineniveau. Osteocalcine heeft een plasmahalfwaardetijd van 4 minuten. Het wordt via de nieren uitgescheiden. Als de nierfunctie verminderd is, kunnen verhoogde osteocalcinespiegels slechts in beperkte mate worden toegepast. Erfelijke factoren (varianten van de vitamine D-receptor) kunnen ook verantwoordelijk zijn voor veranderde waarden bij individuele mensen.
- verhoogde waarden
- Primaire en secundaire hyperparathyreoïdie,
- hoge omzet osteoporose,
- Botmetastasen in kwaadaardige tumoren,
- Botziekte van Paget,
- Osteomalacie,
- Hyperthyreoïdie,
- Nierfalen,
- Herstel van botbreuken,
- Renale osteodystrofie (chronisch nierfalen)
- acromegalie
- verlaagde waarden
- Hypoparathyreoïdie,
- Low-turnover osteoporose,
- bij langere cortison-therapie,
- Reumatoïde artritis
- Groeihormoon tekort,
- Cirrose
Het normale bereik voor kinderen en adolescenten tussen 2 en 17 jaar is 2,8 tot 41 µg/l, waarbij een scherpe stijging optreedt tijdens de puberteit groeispurt. Bij volwassenen is het normale bereik 3 tot 14 µg/l.
- ↑ Hauschka, P. V., Carr, S. A., Biemann, K. (1982). Primary structure of monkey osteocalcin. Biochemistry 21 (4): 638–42. PMID 6978733. DOI: 10.1021/bi00533a006.
- ↑ Puchacz E, Lian JB, Stein GS, Wozney J, Huebner K, Croce C (May 1989). Chromosomal localization of the human osteocalcin gene. Endocrinology 124 (5): 2648–50. PMID 2785029. DOI: 10.1210/endo-124-5-2648.
- ↑ Cancela L, Hsieh CL, Francke U, Price PA (September 1990). Molecular structure, chromosome assignment, and promoter organization of the human matrix Gla protein gene. The Journal of Biological Chemistry 265 (25): 15040–8. PMID 2394711. DOI: 10.1016/S0021-9258(18)77221-9.
- ↑ Pi M, Wu Y, Quarles LD (July 2011). GPRC6A mediates responses to osteocalcin in β-cells in vitro and pancreas in vivo. Journal of Bone and Mineral Research 26 (7): 1680–3. PMID 21425331. PMC 5079536. DOI: 10.1002/jbmr.390.
- ↑ Berger JM, Singh P, Khrimian L, Morgan DA, Chowdhury S, Arteaga-Solis E, Horvath TL, Domingos AI, Marsland AL, Kumal Yadav V, Rahmouni K, Gao XB, Karsenty G (September 2019). Mediation of the Acute Stress Response by the Skeleton. Cell Metabolism 30 (5): 890–902.e8. PMID 31523009. PMC 6834912. DOI: 10.1016/j.cmet.2019.08.012.
- ↑ Qian Z, Li H, Yang H, Yang Q, Lu Z, Wang L, Chen Y, Li X (October 2021). Osteocalcin attenuates oligodendrocyte differentiation and myelination via GPR37 signaling in the mouse brain. Science Advances 7 (43): eabi5811. PMID 34678058. PMC 8535816. DOI: 10.1126/sciadv.abi5811.
- ↑ a b c Lee NK, Sowa H, Hinoi E, Ferron M, Ahn JD, Confavreux C, Dacquin R, Mee PJ, McKee MD, Jung DY, Zhang Z, Kim JK, Mauvais-Jarvis F, Ducy P, Karsenty G (augustus 2007). Endocriene regulatie van het energiemetabolisme door het skelet: 456–69. PMID 17693256. PMC 2013746. DOI: 10.1016/j.cell.2007.05.047.
- ↑ Karsenty G, Olson NL (maart 2016). Endocriene functies van botten en spieren: onverwachte paradigma's van communicatie tussen organen: 1248–1256. PMID 26967290. PMC 4797632. DOI: 10.1016/j.cell.2016.02.043.
- ↑ Mera P, Laue K, Ferron M, Confavreux C, Wei J, Galán-Díez M, Lacampagne A, Mitchell SJ, Mattison JA, Chen Y, Bacchetta J, Szulc P, Kitsis RN, de Cabo R, Friedman RA, Torsitano C, McGraw TE, Puchowicz M, Kurland I, Karsenty G (juni 2016). Osteocalcine-signalering in myofibers is noodzakelijk en voldoende voor optimale aanpassing aan inspanning. Celmetabolisme 23: 1078–1092. PMID 27304508. PMC 4910629. DOI: 10.1016/j.cmet.2016.05.004.
- ↑ Dans, Amber (23 februari 2022). -bones-more-just-scaffolding Leuke weetjes over botten: meer dan alleen maar steigers. Knowable Magazine. DOI: 10.1146/knowable-022222-1. Geraadpleegd op 8 maart 2022.
- ↑ Karsenty G, Oury F (januari 2014). Regulatie van de mannelijke vruchtbaarheid door het bot-afgeleide hormoon osteocalcine. Moleculaire en cellulaire endocrinologie 382: 521–526. PMID: 24145129. PMC: 3850748. DOI:10.1016/j.mce.2013.10.008.
- ↑ Obri A, Khrimian L, Karsenty G, Oury F (maart 2018). Osteocalcine in de hersenen: van embryonale ontwikkeling tot leeftijdsgebonden achteruitgang in cognitie. Natuurrecensies. Endocrinologie: 174–182. PMID 29376523. PMC 5958904. DOI: 10.1038/nrendo.2017.181.
- ↑ Meyer-Berger J, Singh P, Khrimian L, Morgan D, Chowdhury S, Arteaga-Solis E, Horvath T, Domingos A, Marsland A, Yadav V, Rahmouni K, Gao X, Karsenty G (2019). Bemiddeling van de acute stressreactie door het skelet. Celmetabolisme: 890–902.e8. PMID 31523009. PMC 6834912. DOI: 10.1016/j.cmet.2019.08.012.
