Osteocalcine is een peptidehormoon dat voorkomt in botten met verschillende functies. Het is significant betrokken bij het botmetabolisme en dient als marker voor verschillende botziekten in het bloed. Maar het speelt ook een grote rol bij de stofwisseling van koolhydraten en vetten.
Wat is osteocalcine?
Osteocalcine is een peptidehormoon dat wordt geproduceerd in de osteoblasten van de botten of de odontoblasten van de tanden. Als onderdeel van de extracellulaire botmatrix bindt het zich aan het mineraal hydroxyapatiet. Daar is het ongeveer één tot twee procent.
Door de binding aan het calcium van het mineraal remt osteocalcine de ongeremde mineralisatie van het bot. Het wordt gecodeerd door een gen op chromosoom 1q25q31. In studies bij muizen leidden mutaties in dit gen tot een verhoogde mineralisatie van de botten en dus tot de ontwikkeling van marmerbotziekte. Dit resulteerde in verhoogde botvorming en tegelijkertijd verhoogde kwetsbaarheid. De synthese van het hormoon is afhankelijk van de vitamine D-metaboliet calcitriol (1,25 (OH) 2D3).
De binding aan calcium wordt op zijn beurt gekatalyseerd door het enzym glutamylcarboxylase. Vitamine K werkt als een cofactor. Osteocalcine werkt als een marker van de botstructuur. Het is al geïsoleerd uit de overgebleven Neanderthaler-botten. Het wordt voor diagnostische doeleinden in het bloed gemeten.
Functie, effect en taken
Osteocalcine vervult verschillende functies in het organisme. Het is een hormoon dat alleen wordt aangemaakt in de osteoblasten van de botten of de odontoblasten van de tanden.
Daar is het significant betrokken bij het botmetabolisme. In het skeletstelsel vinden voortdurend botopbouwende en botafbrekende processen plaats. Als de botafbrekende processen overheersen, treedt er zogenaamde osteoporose op. Hoewel het hormoon osteoporose niet voorkomt, fungeert het als een belangrijke marker voor bepaalde botziekten. Binnen het bot is het zijn taak om de mineralisatie van de botten te beperken. Het bindt zich aan het hydroxyapatiet van de extracellulaire niet-collagene botmatrix. De botten ontwikkelen zich normaal en krijgen de nodige stevigheid tegen breuken. De matrix bevat maximaal twee procent. Om zich te kunnen binden aan de calciumatomen van het mineraal, moeten de glutamylresten in osteocalcine eerst met behulp van een enzym worden verwijderd.
Dit enzym is glutamylcarboxylase, dat op zijn beurt wordt geactiveerd met de cofactor vitamine K. Volgens de laatste bevindingen verlaagt osteocalcine ook de bloedsuikerspiegel en vermindert het vet. De bloedsuikerverlaging komt op twee manieren tot stand. Osteocalcine stimuleert de synthese van het hormoon insuline rechtstreeks door de "eilandjes van Langerhans" in de pancreas te stimuleren. Het verhoogt ook indirect de effectiviteit van insuline door het hormoon adiponectine te stimuleren. In de afgelopen jaren is gevonden dat [[insulineresistentie wordt veroorzaakt door een verminderde productie van adiponectine.
Hoe meer vet er in de adipocyten wordt opgeslagen, hoe lager de adiponectinesynthese. Dit vermindert op zijn beurt de effectiviteit van de insuline. Bovendien hebben dierproeven aangetoond dat osteocalcine de vetverbranding stimuleert. Muizen met hoge osteocalcinespiegels ontwikkelden geen obesitas of diabetes. Op basis van dit onderzoek zouden toekomstige benaderingen kunnen ontstaan om obesitas en diabetes type II effectiever te bestrijden met behulp van osteocalcine.
Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Zoals eerder vermeld, wordt osteocalcine gesynthetiseerd in de osteoblasten van de botten en in de odontoblasten van de tanden. De productiesnelheid is afhankelijk van vitamine K en wordt gestimuleerd door vitamine D. Na zijn vorming wordt het dan voornamelijk als component opgenomen in de extracellulaire botmatrix. Alleen daar is het stabiel.
In vrije vorm heeft het slechts een korte halfwaardetijd. In het bloedplasma wordt het bijvoorbeeld binnen vier minuten voor de helft afgebroken door de proteasen die het bevat. Het komt vrij tijdens de botomzetting en komt in het bloed terecht. De gemeten concentraties in bloed en urine geven informatie over de metabolische activiteit van de botten en zijn daarom een goede marker voor bepaalde botziekten.
Ziekten en aandoeningen
De hoeveelheid osteocalcine in het bloed en de urine is afhankelijk van veel factoren. Over het algemeen karakteriseren ze de snelheid van botvernieuwing. Tijdens botvernieuwing worden botten voortdurend afgebroken en opnieuw opgebouwd.
Wanneer de botafbrekende processen overheersen, neemt de botdichtheid op de lange termijn af en neemt de kwetsbaarheid toe. Uiteraard komen er meer stoffen vrij die betrokken zijn bij botvorming. Dit omvat ook osteocalcine. Hoge waarden in het bloed betekenen altijd verhoogde afbraakprocessen. Te hoge osteocalcinespiegels in het bloed worden gevonden bij osteoporose met een hoge stofwisseling, hyperparathyreoïdie, botmetastasen bij maligniteiten, de ziekte van Paget, osteomalacie, hyperthyreoïdie of nierinsufficiëntie. Lage osteocalcinespiegels treden op bij langdurige corticosteroïdtherapie, osteoporose met een lage botomzetting, reumatoïde artritis of hypoparathyreoïdie. Vooral osteoporose kan door veel verschillende oorzaken worden veroorzaakt. Daarom kan de botomzetting hoog of laag zijn.
Wat alle vormen van osteoporose gemeen hebben, is dat botverlies overheerst boven botstructuur. Hormonale stoornissen op basis van een overactief bijschildklierhormoon zorgen ervoor dat de osteocalcinespiegels in het bloed sterk stijgen. Het bijschildklierhormoon reguleert het calciumgehalte in het bloed door de botten af te breken. Omgekeerd leiden te lage concentraties bijschildklierhormoon ook tot lage osteocalcinewaarden in het bloed. In de context van de ziekte van Paget treden onregelmatige remodelleringsprocessen op in het skeletstelsel, wat ook leidt tot verhoogde osteocalcine-concentraties.
Natuurlijk, met in het algemeen verhoogde metabolische snelheden in de context van een overactieve schildklier, neemt de botombouw toe met verhoogde osteocalcinespiegels. Cortison-therapie vertraagt de botomzetting. De bloedwaarden zijn typerend voor bepaalde ziekten. De bepaling van osteocalcine levert echter slechts één resultaat op in de context van de algemene diagnose.
