Abstrakt
Nekolagenní protein produkovaný osteoblasty a obsažený
ve skeletu, slouží k vazbě minerální složky (kalcium a hydroxylapatit) na organickou
(zbytek kyseliny glutamové v molekule osteokalcinu). Používá se jako specifický
marker osteoformační činnosti osteoblastů. Je-li zachováno spřažení osteoformace
a osteorezorpce, odráží oba děje.
Terminologie
Osteokalcin
Synonyma
Gla-protein
Klasifikační kódy
Odkazy na jiné relevantní
dokumenty, další informace
Chemická a fyzikální
charakteristika, struktura a povaha analytu
Hlavní nekolagenní protein (m.h. přibližně 5800 s
udávaným rozmezím 5700-6500) vážící kalcium a hydroxylapatit v kostech, dependentní na
·
vitaminu
K (vitamin K dependentní mikrozomální glutamát karboxyláza řídí posttranslační
gama-karboxylaci kyseliny glutamové v poloze 17, 21 a 24, tj. tzv. gla doméně,
gama-karboxyglutamová kyselina váže kalcium),
·
vitaminu
C (pro hydroxylaci prolinu) a
·
vitaminu
D (kalcitriol, pro stimulaci syntézy).
Složen z 49 aminokyselinových zbytků, terciární
struktura je dána dvěma antiparalelními alfa-helixy stabilizovanými disulfidickou vazbou a
beta-sheet strukturou poblíž C-terminální části. Karboxylace kyseliny glutamové
v poloze gama nemusí být úplná, že struktura dekarboxylovaného osteokalcinu je
pravděpodobně podobná struktuře osteokalcinu plně karboxylovaného, ale s navázaným kalciem. Tato
skutečnost může vysvětlovat specifitu některých protilátek vůči konformačnímu uspořádání
molekuly osteokalcinu. Možnost vazby kalcia a hydroxyapatitu na
subkarboxylovaný osteokalcin je snížena, ale pro hydroxyapatit mohou existovat i jiná
vazebná místa, mimo gla doménu. Možnost odlišit obě frakce jsou založeny na vazbě
karboxylovaného osteokalcinu na hydroxyapatit nebo síran barnatý, kdy
subkarboxylovaný (nebo proteolyticky modifikovaný bez gla domény) osteokalcin zůstává v
supernatantu (Sokoll, 1995). Sukarboxylovaný osteokalcin se méně inkorporuje do kostní matrix a
soupravy nerozlišující karboxylovaný a subkarboxylovaný osteokalcin tak mohou nadhodnocovat
osteoformaci. Množství subkarboxylovaého osteokalcinu se zvyšuje s věkem jako
pravděpodobný následek snížené dostupnosti vitaminu K.
Role v metabolismu
Po kolagenu je druhým nejdůležitějším proteinem kostní
matrix (představuje více než 20 % nekolagenních proteinů v kosti). Prokázán byl v kostech, zubním
dentinu, plazmě a patologicky kalcifikovaných tkáních, např. v močových
kamenech a kalcifikovaných aterosklerotických plátech. Průkaz subkarboxylovaného
osteokalcinu v kosti se považuje za rizikový faktor fraktur.
Zdroj (syntéza, příjem)
Produkován osteoblasty, většina syntetizovaného osteokalcinu
se deponuje v kostech, jen malá část (nově syntetizovaný podíl) se dostává přímo do
cirkulace a je obrazem tvorby kostní matrix a její mineralizace. Při rezorpci
kosti se plazmatická hladina osteokalcinu nezvyšuje, ale určitý vliv na rezorpci
kosti má osteokalcin prostřednictvím ovlivnění přeměny monocytů na osteoklasty.
Distribuce v organismu, obsah
ve tkáních
Způsob vylučování nebo
metabolismus
Vylučování přednostně ledvinami, současně probíhá
degradace. Změna hladiny v krvi je dána poruchou syntézy, změnou degradace nebo clearance.
Biologický poločas
Sérový poločas eliminace kolem 90 minut (u krysy jen 5
minut).
Kontrolní (řídící) mechanismy
Vitamin K je potřebný pro uvolňování osteokalcinu z
osteoblastů a pro jeho posttranslační karboxylaci. Při nedostatku vitaminu K se zvyšuje podíl
subkarboxylovaného nebo dekarboxylovaného osteokalcinu (Sokoll, 1995).
Gundberg prokázal při akutním podání citrátu s rozvojem
hypokalcémie a zvýšených koncentrací PTH vzestup osteokalcinu. Vzhledem k závislosti mezi
koncentrací osteokalcinu, PTH a ionizovaného kalcia (s poklesem kalcia stoupá
PTH a osteokalcin) se uvažuje o možnostech, že a. osteokalcin se podílí na
regulaci kalciové homeostázy, b. koncentrace osteokalcin u není pouze funkcí aktivity
osteoblastů, ale i dalších faktorů,
přinejmenším PTH a ionizovaného kalcia (Gundberg, 1991). Autoři ovšem nesledovali
možnosti ovlivnění výsledků na analytické úrovni (role antikoagulancia a deficitu kalcia na stanovení,
resp. fragmentaci osteokalcinu).
In vitro byla prokázána stimulace sekrece osteokalcinu
růstovým hormonem a somatomedinem C.
Literatura
Gundberg, C.M., Grant, F.D., Conlin, P.R., Chen, C.J.,
Brown, E.M., Johnson, P.J., LeBoff, M.S.: Acute changes in serum osteocalcin during induced
hypocalcemia in humans. J. Clin. Endocrinol. Metab., 72, 1991, s. 438 - 443.
Piedra, de la, C. et al.: Osteocalcin and urinary
hydroxyproline /creatininu ratio in the differential diagnosis of primary hyperparathyreoidism
and hypercalcaemia of malignancy. Scand. J. Lab. Invest., 47, 1987, s. 587 -
592.
Sokoll, L.J., O´Brien, M.E., Camilo, M.E., Sadowski,
J.A.: Undercarboxylated osteocalcin and development of a method to determine vitamin K status.
Clin. Chem., 41, 1995, č. 8, s. 1121 - 1128.
Poznámky
Appendixy
Autorské poznámky