Osteocalcin: Pengertian, Fungsi, Komposisi, Uji, Nilai dan Interpretasi
Kita berbicara tentang protein yang diproduksi oleh osteoblas selama pembentukan tulang.
Tulang dikenal karena perannya yang mapan sebagai jaringan ikat yang tidak hanya memberikan dukungan dan perlindungan bagi organ vital tetapi juga mobilitas tubuh.
Fungsi-fungsi ini diketahui dilakukan oleh tiga jenis utama sel rangka: osteoblas, osteoklas, dan osteosit.
Osteoblas, yang berasal dari sel induk rangka, bertanggung jawab atas sintesis dan sekresi kolagen tipe I untuk mensintesis dan mempertahankan matriks ekstraseluler dan dapat mengontrol diferensiasi osteoklas.
Selain peran yang dipelajari sepenuhnya ini, sebuah penelitian baru telah muncul dalam beberapa tahun terakhir, menunjukkan bahwa osteoblas mensekresikan faktor-faktor yang memiliki fungsi hormonal dan oleh karena itu dapat mengontrol organ-organ lain.
Berdasarkan hal ini, banyak penelitian telah dilakukan yang mengusulkan bahwa tulang adalah organ endokrin penting yang mengontrol berbagai proses fisiologis, seperti metabolisme energi, adipogenesis, perkembangan saraf, pertumbuhan otot, dan kesuburan pria.
Salah satu pemain kunci dalam endokrinologi tulang adalah osteokalsin, atau protein asam -karboksiglutamat tulang, suatu faktor yang diekspresikan dan disekresikan hanya oleh osteoblas.
Setelah sintesis protein, peptida matang pertama-tama mengalami beberapa peristiwa penyambungan dan kemudian -karboksilasi pada tiga residu, menghasilkan peptida dengan afinitas tinggi untuk tulang dan matriks ekstraseluler.
Namun, karena pH rendah di dalam kompartemen reabsorpsi osteoklas, osteokalsin didekarboksilasi lagi, mengurangi afinitasnya terhadap tulang dan memicu pelepasan osteokalsin non-karboksilasi ke dalam peredaran.
Awalnya, osteocalcin diasumsikan bekerja pada mineralisasi matriks ekstraseluler dan digunakan sebagai penanda serum untuk pembentukan tulang osteoblastik.
Namun, pada akhir 1990-an, penipisan osteocalcin ditemukan memiliki efek kecil pada kepadatan tulang dan mineralisasi pada tikus.
Sejak itu, upaya besar telah dilakukan untuk menentukan fungsi sebenarnya dari protein ini.
Fungsi osteokalsin
Sejauh ini, berbagai peran osteocalcin telah terungkap dan laporan terkini menunjukkan bahwa bentuk non-karboksilasi dari osteocalcin mengontrol jalur fisiologis secara endokrin.
Fungsi utama osteocalcin yang diketahui saat ini adalah perannya dalam metabolisme glukosa dan adaptasi terhadap olahraga, perkembangan saraf, kesuburan pria dan ada hipotesis terbaru yang menghubungkan osteocalcin dengan tumorigenesis.
Sekresi insulin
Pada mamalia, metabolisme glukosa dikenal sebagai sumber utama pembangkit energi. Untuk waktu yang lama, tidak dapat dijelaskan mengapa hormon yang disekresikan oleh kerangka akan terlibat dalam jalur metabolisme ini.
Namun, melihat lebih dekat proses yang sedang berlangsung di tulang, seperti pembentukan tulang selama masa kanak-kanak, perbaikan patah tulang setelah cedera, atau recaraling kerangka yang konstan pada orang dewasa, ini jelas menunjukkan bahwa tulang membutuhkan sejumlah energi yang signifikan untuk melaksanakannya. fungsinya.
Sebuah penyelidikan menunjukkan bahwa osteocalcin non-karboksilasi yang disekresikan menginduksi produksi insulin di pulau-pulau pankreas, serta ekspresi adiponektin dalam adiposit.
Penelitian lain memberikan konfirmasi lebih lanjut dari mekanisme ini, dan mengusulkan bahwa pembersihan reseptor insulin dalam osteoblas meniru fenotipe yang diamati dari pembersihan osteokalsin.
Temuan ini mendukung gagasan sirkuit endokrin tulang-pankreas di mana pensinyalan insulin menginduksi ekspresi osteocalcin dalam osteoblas, yang selanjutnya merangsang sekresi insulin dari sel-sel pulau pankreas.
Yang penting, mengkonfirmasikan peran osteocalcin selama metabolisme glukosa pada manusia mungkin memiliki implikasi terapeutik langsung untuk pasien dengan diabetes mellitus tipe 2.
Secara keseluruhan, peran osteokalsin dalam metabolisme glukosa belum sepenuhnya didukung oleh penelitian pada manusia karena kesulitan yang disebutkan di atas.
Perkembangan otak dan fungsi kognitif
Selain peran osteokalsin yang telah dipelajari dengan baik dalam homeostasis energi, ia juga telah ditemukan untuk mengatur perkembangan dan fungsi otak yang tepat.
Osteocalcin telah dijelaskan untuk mengatur sintesis neurotransmiter di otak, seperti dopamin, serotonin, atau norepinefrin.
Fakta bahwa osteocalcin dapat menyelamatkan kehilangan memori dan gangguan perkembangan saraf telah memicu minat di bidang medis.
Mempertimbangkan fakta bahwa masyarakat Barat menua secara tidak proporsional dan semakin banyak orang menderita penurunan kognitif, osteocalcin mungkin merupakan agen terapi baru yang menjanjikan untuk meringankan gejala-gejala ini.
Kesuburan pria dan pencegahan kanker
Karena hormon seks dikenal sebagai pengatur penting kekuatan tulang selama berbagai tahap kehidupan, seperti masa remaja atau menopause, tampaknya osteokalsin juga dapat berfungsi dalam lingkaran umpan balik dalam proses metabolisme ini.
Pensinyalan osteocalcin aktif dapat menunjukkan kekuatan dan kesehatan tulang, yang bersama dengan banyak penanda kebugaran fisik lainnya dalam tubuh dapat berkontribusi pada kesuburan. Dari perspektif evolusi, ini akan mendukung individu yang sehat dan kuat untuk menghasilkan keturunan.
Osteocalcin dalam adaptasi optimal untuk berolahraga
Sejak osteocalcin telah dilaporkan mengatur metabolisme glukosa, yang menyediakan energi untuk otot selama latihan, mungkin terlibat dalam komunikasi antara dua jaringan ini.
Ini menunjukkan bahwa osteocalcin dan reseptornya mungkin menjadi target yang menjanjikan untuk memerangi penurunan kekuatan otot yang berkaitan dengan usia atau untuk meringankan penyakit otot.
Mempertimbangkan bahwa peran osteokalsin ini telah dilaporkan hanya baru-baru ini, studi klinis lebih lanjut diperlukan untuk menarik kesimpulan definitif tentang kemungkinan aplikasi terapeutik dalam komunikasi tulang-otot.
Komposisi
Osteocalcin, protein non-kolagen paling signifikan dalam matriks tulang, mewakili sekitar 1% dari total protein dalam tulang manusia.
Ini adalah protein asam amino 49 dengan berat molekul sekitar 5800 dalton.
Osteocalcin mengandung hingga 3 residu asam gamma-karboksiglutamat sebagai hasil dari karboksilasi enzimatik pasca-translasi yang bergantung pada vitamin K.
Produksinya bergantung pada vitamin K dan dirangsang oleh 1,25 dihidroksi vitamin D.
Osteocalcin diproduksi oleh osteoblas dan diterima secara luas sebagai penanda aktivitas osteoblastik tulang.
Osteocalcin, dimasukkan ke dalam matriks tulang, dilepaskan ke dalam peredaran dari matriks selama resorpsi tulang dan oleh karena itu dianggap sebagai penanda pergantian tulang, daripada penanda spesifik pembentukan tulang.
Kadar osteokalsin meningkat pada penyakit tulang metabolik dengan peningkatan pembentukan tulang atau osteoid, termasuk osteoporosis , osteomalacia, rakhitis, hiperparatiroidisme, osteodistrofi ginjal, tirotoksikosis, dan pada orang dengan patah tulang, akromegali, dan metastasis tulang.
Dengan pengukuran osteokalsin, adalah mungkin untuk memantau terapi dengan agen antiresorptif (bifosfonat atau terapi penggantian hormon), misalnya, pada pasien dengan osteoporosis atau hiperkalsemia.
Penurunan osteokalsin juga terlihat pada beberapa gangguan (seperti hipoparatiroidisme, hipotiroidisme, dan defisiensi hormon pertumbuhan).
Tes osteokalsin
Tes osteocalcin digunakan untuk:
Pemantauan dan evaluasi efektivitas terapi antiresorptif pada pasien yang dirawat karena osteopenia, osteoporosis, penyakit Paget atau gangguan lain di mana kadar osteokalsin meningkat.
Sebagai tambahan dalam diagnosis kondisi medis yang terkait dengan peningkatan pergantian tulang, termasuk penyakit Paget, kanker yang disertai dengan metastasis tulang, hiperparatiroidisme primer, dan osteodistrofi ginjal.
Studi imunokimia dan kromatografi telah menunjukkan heterogenitas yang cukup besar dalam konsentrasi osteokalsin yang berperedaran pada individu normal dan pada pasien dengan osteoporosis, gagal ginjal kronis, dan penyakit Paget.
Baik osteokalsin utuh (asam amino 1-49) dan fragmen besar N-terminal / middle region (N-MID) (asam amino 1-43) ada di dalam darah.
Nilai referensi
Di bawah 18 tahun: tidak ditetapkan.
Di atas 18 tahun: 9-42 ng / mL.
Penafsiran
Peningkatan kadar osteocalcin menunjukkan peningkatan pergantian tulang.
Pada pasien yang memakai agen antiresorptif (bifosfonat atau terapi penggantian hormon), penurunan 20% tingkat osteokalsin dasar (yaitu, sebelum memulai terapi) setelah 3 sampai 6 bulan terapi, menunjukkan respon yang efektif terhadap pengobatan.
Pasien dengan kondisi seperti hiperparatiroidisme, yang dapat disembuhkan, harus mendapatkan kembali kadar osteokalsin dalam kisaran referensi dalam waktu 3 sampai 6 bulan setelah penyembuhan total.
Perhatian
Dua belas jam sebelum tes darah ini, jangan mengonsumsi multivitamin atau suplemen makanan yang mengandung biotin atau vitamin B7 yang biasa ditemukan pada suplemen dan multivitamin rambut, kulit, dan kuku.
Pengukuran penanda pergantian tulang tidak berguna untuk diagnosis osteoporosis; Diagnosis osteoporosis harus dibuat berdasarkan kepadatan tulang atau riwayat klinis fraktur trauma rendah.
Osteocalcin dieliminasi oleh ginjal, oleh karena itu peningkatan dapat terlihat pada pasien dengan gagal ginjal tanpa peningkatan bone turnover.
Osteokalsin serum mungkin tidak mencerminkan pembentukan tulang pada pasien yang diobati dengan hormon 1,25 dihidroksivitamin D atau mereka yang memiliki kelainan pada hormon ini karena osteokalsin diatur oleh 1,25 dihidroksivitamin D.
Dalam kasus yang jarang terjadi, gangguan dapat terjadi karena titer antibodi yang sangat tinggi terhadap rutenium atau streptavidin.