Osteocalcin

Osteocalcin (Synonym: "bone γ-carboxylglutamic acid-containing protein" oder kurz: "Bone-Gla-Protein" oder noch kürzer: "BGP") ist ein 1975 entdecktes Protein im menschlichen und tierischen Körper. Es wird im Knochen durch die Osteoblasten und im Zahn durch Odontoblasten gebildet. Es ist Teil der extrazellulären nichtkollagenen Knochenmatrix. Osteocalcin ist ein Marker des Knochenaufbaues und inhibiert die Mineralisierung des Knochens. Osteocalcin wurde noch in vollständig erhaltener Form aus den Knochen des Neanderthalers extrahiert.

Aufbau und Funktion

Das Osteocalcin des Menschen besteht aus 49 Aminosäuren. Osteocalcin wird beim Menschen durch ein Gen auf dem Chromosom 1q25-q31 codiert. Seine Synthese wird in Osteoblasten von 1,25(OH)VitD₃ induziert. Die Ausschaltung des Gens führt im Experiment bei Mäusen zu einer abnorm erhöhten Knochenmineralisierung und Zunahme der Knochensubstanz bei gleichzeitig verminderter Bruchfestigkeit und Einengung des Markraumes, ein Merkmal der Osteoporose (Marmorknochenkrankheit).

Osteocalcin enthält Glutamylreste, welche mithilfe des Kofaktors Vitamin K und des Enzyms Γ-Glutamylcarboxylase γ-carboxyliert werden müssen, bevor Osteocalcin im Knochen aktiv Calcium binden kann. Die Knochenmatrix enthält ca. 2% Osteocalcin. Die calciumbindende Eigenschaft hat Osteocalcin mit anderen Calcium-bindenden Proteinen (z.B. Calbindin oder spezifischen Faktoren der Gerinnung) gemeinsam.

Laborwerte

Osteocalcin ist ein Marker der Knochenbildung mit guter diagnostischer Spezifität. Osteocalcin kann im Blut und Urin nachgewiesen werden. Die dazu genutzte Bestimmungsmethode ist ein Chemilumineszenz-Immunoassay. Man bestimmt das Osteocalcin zur Beurteilung des Knochenumsatzes bei Osteoporose oder Plasmozytom. Mit dem Osteocalcinspiegel kann man auch die Wirksamkeit einer Calcitriol-Therapie überprüfen. Osteocalcin hat eine Plasmahalbwertszeit von 4 Minuten. Es wird über die Niere ausgeschieden. Bei einer reduzierten Nierenfunktion können erhöhte Ossteocalcinwerte nur bedingt verwertet werden.

erhöhte Werte

Primärer und sekundärer Hyperparathyreoidismus,
high-turnover Osteoporose,
Knochenmetastasen bei Malignomen,
Osteodystrophia deformans,
Osteomalazie,
Hyperthyreose,
Niereninsuffizienz

erniedrigte Werte

Hypoparathyreoidismus,
low-turnover Osteoporose,
längere Cortisontherapie,
rheumatoide Arthritis

Normalbereich:

Kinder 2 - 17 Jahre
- 2.8 - 41 µg/l
  - starker Anstieg während des pubertären Wachstumsschubes
Erwachsene
- 3 - 14 µg/l

Siehe auch

Literatur:

Muyzer G., Sandberg P. Knapen M.H.J., Vermeer C., Collins M.J., and Westbroek P. (1992) Preservation of bone protein osteocalcin in dinosaurs. Geology 20, 871-874.
Methods Enzymol. 1984;107:516-44.
- Osteocalcin: isolation, characterization, and detection.
  - Gundberg CM, Hauschka PV, Lian JB, Gallop PM.
J Bone Miner Res. 1994 Feb;9(2):143-52.
- Transcriptional activation of the human osteocalcin gene by basic fibroblast growth factor.
  - Schedlich LJ, Flanagan JL, Crofts LA, Gillies SA, Goldberg D, Morrison NA, Eisman JA.
Nielsen-Marsh C., Ostrom P.H., Gandhi H., Shapiro B., Cooper A., Hauschka P.V., Collins M.J. Sequence preservation of osteocalcin protein and mitochondrial DNA in bison bones older than 55ka Geology 30:1099-1102(2002)
Nielsen-Marsh C. Biomolecules in fossil remains The Biochemist: 12-14(2002)
Christina M. Nielsen-Marsh, Michael P. Richards, Peter V. Hauschka, Jane E. Thomas-Oates, Erik Trinkaus, Paul B. Pettitt, Ivor Karavanic, Hendrik Poinar, and Matthew J. Collins Osteocalcin protein sequences of Neanderthals and modern primates PNAS published March 7, 2005, 10.1073/pnas.0500450102

Links