Остеокальцин, білок у кістці
Кістка - це орган, якому здавна приписували функції рухливості та зберігання кальцію [1]. Кілька його білків відповідають за його активність, включаючи остеокальцин (OC), який використовується як біомаркер мінералізації кісток. Проте дослідження на тваринах показали важливий взаємозв'язок між OC та метаболізмом глюкози. Таким чином, вони припустили існування у людей узгодженої регуляції, ендокринної природи, метаболізму кісток та енергії [2] (→).
(→) Див. Синтез C.B. Confavreux та M. Ferron, m/s n ° 1, січень 2008 р., Сторінка 21
Ця гіпотеза підтверджується, зокрема, високими енергетичними потребами, необхідними кістці для свого функціонування [3]. За останнє десятиліття кілька досліджень досліджували цей взаємозв’язок між OC та метаболізмом глюкози у людей.
Остеокальцин, кістковий білок
OC, який спочатку називали BGP для кісткового GLA (багатий на гамма-карбоксиглутамінову кислоту] білок), є одним з найпоширеніших неколагенових білків у кістці. Це пептид, що складається з 49 амінокислот, що синтезуються та секретуються остеобластами, клітинами, відповідальними за формування кістки завдяки мінералізації матриксу [4]. Остеобласти синтезують кілька інших матричних білків, включаючи фібронектин, остеопонтин, остеонектин та сіалопротеїн, ролі яких ще не до кінця зрозумілі [5] (→).
(→) Див. Синтез П. Марі, m/s n ° 12, грудень 2001 р., Сторінка 1252
Синтез, карбоксилювання та декарбоксилювання остеокальцину. Синтез остеокальцину активується 1,25-дигідрокси-вітаміном D3, який зв'язується з рецептором вітаміну D в остеобластах. Синтезується попередній про-остеокальцин. Далі слід етап протеолізу з вивільненням пропептиду та утворенням простеокальцину, який, у свою чергу, карбоксилюється в ендоплазматичному ретикулумі гамма-глутамілкарбоксилазою та епоксидредуктазою вітаміну К. Цей етап дозволяє утворювати карбоксильований остеокальцин, кислотні групи якого з сильною спорідненістю зв'язуються з кістковим кальцієм. Остеокальцин може бути декарбоксильований з утворенням субкарбоксильованого остеокальцину, який виділяється з кісткового матриксу в кров. VDR: рецептор вітаміну D; ВКОР: епоксидредуктаза вітаміну К; GGCK: гамма-глутамілкарбоксилаза; OC: остеокальцин; OC-sc: субкарбоксильований остеокальцин; Ca: кальцій.
Роль OC у реконструкції кісток залишається суперечливою, особливо оскільки було виявлено, що делеція гена у мишей мало впливає на фенотип кісток [7]. Навпаки, циркулюючий ОК проявляє інші функції, які не пов’язані з гомеостазом кісток. Це дійсно може мати позитивний вплив на вироблення тестостерону та фертильність чоловіків, впливаючи на клітини яєчок [8, 9]. Це також робить позитивний вплив на розвиток когнітивних функцій та центральної нервової системи під час ембріогенезу шляхом перетину плацентарного бар'єру, а також у зрілому віці через перетин гематоенцефалічного бар'єру [10].
Дослідження OC та вуглеводного обміну показали, що це додатково сприяє підвищенню чутливості до інсуліну в органах-мішенях. OC насправді стимулює засвоєння глюкози м’язами, збільшує вироблення адипонектину жировою тканиною та зменшує накопичення ліпідів та запалення в печінці. Він також сприяє секреції інсуліну підшлунковою залозою [11 - 14] (Рисунок 2) .
Системні функції остеокальцину. Циркулюючий остеокальцин проявляє різні системні дії, не пов’язані з кістками: (1) він підвищує чутливість до інсуліну в периферичних органах, таких як м’язи, жирова тканина та печінка; (2) це збільшує вироблення інсуліну підшлунковою залозою; (3) він сприяє виробленню тестостерону та фертильності чоловіків, впливаючи на клітини яєчка; та (4) це також може сприяти когнітивному розвитку плода та дорослої людини. OC: остеокальцин; OC-sc: субкарбоксильований остеокальцин; GPRC6A: G-білковий рецептор, клас C, група 6, підтип A .
Остеокальцин, гормон, важливий для метаболізму глюкози Дослідження на тваринах
Інсулін може стимулювати секрецію ОК. Остеобласти, що продукують білок, справді експресують рецептор інсуліну [16]. В результаті зв’язування з рецептором інсулін не тільки індукує утворення кісток, але й зменшує експресію остеопротегерину, білка, який інгібує диференціювання та активацію остеокластів [16], клітин, відповідальних за резорбцію кісткового матриксу, що призводить до в підкисленні кісткового мінерального матриксу і, отже, декарбоксилюванні ОК. Таким чином, інсулін допомагає, стимулюючи резорбцію кісткової тканини, збільшити вироблення та біодоступність суб-карбоксильованого ОК (рис.3).
Регулювання продукції остеокальцину інсуліном в остеобластах. Зв'язування інсуліну з його рецептором на остеобластах індукує утворення кісток і вироблення остеокальцину, а також знижує експресію остеопротегерину, білка, який пригнічує резорбцію кісток остеокластами. Підвищена резорбція викликає закислення кісткового матриксу. Це кисле середовище сприяє декарбоксилюванню остеокальцину. У цій формі спорідненість остеокальцину до кісткового матриксу знижується, внаслідок чого він виділяється в кров. InsR: рецептор інсуліну; OC: остеокальцин; OC-sc: субкарбоксильований остеокальцин; OPG: остеопротегерин.
Дослідження у чоловіків остеокальцину та діабету
Співвідношення із метаболічними змінними в дослідженнях на людях. HbA1c: глікований гемоглобін; ЛПВЩ: ліпопротеїни високої щільності; HOMA-IR: оцінка моделі гомеостазу на інсулінорезистентність; ЛПНЩ: ліпопротеїди низької щільності .
Коротше кажучи, OC сприяє кращому глікемічному контролю у діабетиків типу 1 і 2. Однак вплив статі на рівень OC у сироватці ще слід перевірити. На сьогодні дослідження на людях є лише спостереженнями. Вони ще не підтверджують існування прямого причинно-наслідкового зв'язку між ОК та контролем цукру в крові.
Остеокальцин, ожиріння та метаболічний синдром
Ряд досліджень досліджував можливий зв’язок між ОК та неалкогольною жировою хворобою печінки (НАЖХП), хворобою печінки, при якій метаболізм глюкози та чутливість до інсуліну сильно порушені. Зокрема, у суб’єктів із ІХС та зі стеатозом або без нього рівень ОК у сироватці крові виявляється обернено пропорційним до рівня НАДН, рівня глюкози в крові та рівня HbA1c. Таким чином, було показано, що вони є незалежним провісником NASH [29]. Такі негативні кореляційні зв'язки між OC та NASH спостерігались також у різних популяцій: корейських чоловіків [30], китайських жінок у менопаузі [31] та жінок без остеопенії та остеопорозу, незалежно від їх менопаузального статусу [32].
Незважаючи на обмеження інтерпретації кореляційних досліджень, робота, проведена на людях, виявляє захисний ефект ОК проти ожиріння, метаболічного синдрому та NANH, сприяючи глікемічним та ліпідним параметрам, підтримуючи в цьому гіпотезу, згідно з якою кістка становить ендокринний орган.
Остеокальцин, потенційне лікування ендокринних захворювань ?
Автори заявляють, що не мають ніякого інтересу стосовно даних, опублікованих у цій статті.