Маркеры костного метаболизма
Костное ремоделирование происходит в организме человека на протяжении всей жизни и представлено последовательными процессами разрушения (рассасывания) костной ткани (костная резорбция) и последующего синтеза нового костного матрикса и его минерализации (костное формирование). Более того, костное ремоделирование является такой же частью системы кальциевого гомеостаза, как функции почек и кишечника, направленные на регуляцию кальций-фосфорного обмена.
В настоящее время описан широкий спектр новых маркеров костной деятельности (ранее основными показателями костного обмена считались активность ЩФ и ее костного изофермента, экскреция оксипролина и экскреция кальция с мочой натощак). Было показано, что уровни этих маркеров в крови или моче тесно коррелируют с показателями костного метаболизма, измеренными гистоморфометрически. Хотя одна часть маркеров специфична для костного формирования, а другая - для костной резорбции, в большинстве клинических ситуаций оба эти процесса имеют тенденцию меняться в одном направлении.
Таблица
Нормативные значения показателей минерального обмена и капьцийрегулирующих гормонов
| Показатель | Источник образца и метод определения | Контингент обследуемых | Среднее значение или колебания |
| Кальций ионизированный | Сыворотка или плазма; ионселективный проточный электрод | Новорожденные: 3-24 ч жизни 24-48 ч жизни Взрослые Лица старше 60 лет | 1,07-1,29 ммоль/л 1,00-1,17ммоль/л 1,05-1,29 ммоль/л 1,12-1,32 ммоль/л |
| Кальций общий | Сыворотка; биохимический автоанализатор Моча суточная: свободная кальциевая диета диета с низким содержанием кальция | Дети Взрослые | 2,25-2,75 ммоль/сут 2,2-2,6 ммоль/сут 2,5-7,5 ммоль/суг 1,25-3,8 ммоль/суг |
| Магний | Сыворотка Суточная моча | Взрослые Взрослые | 0,65-0,95 ммоль/суг 3,0-5,0 ммоль/суг |
| Фосфор неорганический | Сыворотка | Дети Взрослые | 1,5-1,8 ммоль/суг 0,8-1,55 ммоль/сут |
| фосфор | Моча суточная: свободная диета диета с содержанием 29-48 ммоль фосфора и 0,25 ммоль кальция на 1 кг массы тела | Взрослые Взрослые | 13-42 ммоль/сут Менее 32 ммоль/сут |
| Максимальная тубулярная реабсорбция фосфата | Сыворотка и моча; по формуле Bijvoet | Взрослые | 0,9-1,5моль/дл |
| 250HD | Плазма; наборы фирмы "Roche" (Швейцария) | Взрослые: лето зима | 20-65 нг/мл, или 40-180нмоль/л 14-42 нг/мл, или 35-105нмоль/л |
| 1,25(ОН) 20 3 | Сыворотка; наборы фирмы "Roche" (Швейцария) | Взрослые | 25-45 пг/мл, или 12-46мкмоль/л |
| Кальцитонин | Сыворотка; "Byk Malincrodt" (ФРГ) CIS (Франция) "Nichols RIA" (США) | Взрослые Взрослые Мужчины Женщины | 10-100 пг/мл 0-10 пг/мл Менее 36 пг/мл Менее 17 пг/мл |
| Паратиреоидный гормон | Сыворотка: "Byk Malincrodt" (ФРГ) CIS (Франция) "Nichols intact" (США) "Nichols Mid-molecule" (США) | Взрослые | 0.15-0.6 пг/мл 15-76 пг/мл 10-65 пг/мл 50-330 пг/мл |
В табл. 4 представлены маркеры костного ремоделирования в зависимости от их специфической функции.
Маркеры костного формирования
Идеальный маркер костного формирования это структурный белок, высвобождающийся в кровь со скоростью, пропорциональной его инкорпорации в кость. Важно, чтобы уровень свободной фракции его не изменялся при различных заболеваниях. Он должен иметь четко очерченные функции и не высвобождаться неизмененным в процессе костной резорбции. Необходимо знать его метаболические превращения и время полужизни. Хотя ни один из определяемых маркеров полностью не отвечает таким требованиям, некоторые из них хорошо отражают остеобластическую функцию.
Таблица 4. Биохимические маркеры костного ремоделирования
| Показатели остеобластической активности (костного формирования) | Показатели остеокластической активности (костной резорбции) |
| Активность ЩФ (в крови), ОЩФ; костный изофермент ЩФ | Экскреция кальция с мочой натощак по отношению к концентрации креатинина в этой же порции |
| Остеокальцин сыворотки крови | Экскреция оксипролина с мочой |
| Карбоксиконцевой пропептид проколлагена I типа (Р1СР) и аминоконцевой пропептид проколлагена 1 типа | Экскреция свободных пиридиновых поперечных соединений коллагена (collagen pyridinium cross-links): пиридинолина (Руг, Pyrilink) и деоксипиридинолина (D-Pyr, Pyrilink-D) |
| Поперечно-связывающие пептиды коллагена 1 типа (Type I collagen cross-linked peptides): М-телопептиды в моче (NTX); С-телопептид в крови (1СТР); продукты распада С-телопептида в моче (СТХ, CrossLaps) | |
| ГОЛ в моче | |
| ТРКФ в крови |
Щелочная фосфатаза
В клинической практике до сих пор широко используют определение общей щелочной фосфатазы (ОЩФ) как маркера костного обмена. В крови обнаружены три изофермента ОЩФ: печеночный, костный и почечный. Определены кишечная и плацентарная ЩФ, однако они представлены очень малыми количествами. Три главных изоэнзима закодированы отдельными генами. Печеночная и костная изоформы имеют незначительные различия в гликозилировании. ЩФ может иметь несколько физиологических субстратов. Она расщепляет органический фосфат до неорганического, увеличивая продукцию фосфата кальция, и способствует минерализации.
Мутации в функциональной области фермента ответственны за развитие гипофосфатазии и обуславливают некоторые варианты остеомаляции и рахита. Костная ЩФ составляет приблизительно 50% от общей. Период ее полужизни 24-48 ч. ЩФ метаболизируется главным образом в печени. Ее выведение из организма нарушается при таких заболеваниях печени, как билиарный цирроз. Активность ЩФ в крови измеряется спектрографически, костная и печеночная формы разделяются электрофоретически. Уровень костного изофермента можно измерить также с помощью наборов системы ELISA и иммунорадиометрическим методом. При первичном остеопорозе, как правило, ОЩФ находится в пределах нормальных значений. Повышение у больных остеопорозом активности ЩФ может быть проявлением новых переломов костей или сочетания с остеомаляцией. Значительное увеличение содержания ОЩФ наблюдается при первичном и вторичном гиперпаратиреозе, остеомаляции, связанной с дефицитом витамина D. Резкое повышение ее уровня характерно для болезни Педжета и костных метастазов.
Остеокальцин
Остеокальцин - белок, содержащий карбоксиглутаминовую кислоту, состоящий из 49 аминокислот. Он составляет большую часть неколлагенового белкового костного матрикса (1-2% от общего количества белка кости). Уникальность остеокальцина в том, что благодаря трем остаткам глутаминовой кислоты они карбоксилируются посредством витамин К-зависимого процесса в у-карбоксиглутаминовую кислоту. Этим обеспечивается высокую аффинность (способность к связыванию) его молекулы к гидроксиапатиту. Остеокальцин вырабатывается главным образом остеобластами и одонтобластами и является наиболее специфическим маркером остеобластической активности. На основании исследований in vitro, а также также лабораторных данных полученных при исследовании пациентов с остеомаляцией, было высказано предположение, что этот белок тесно связан с процессами минерализации. Он замедляет преципитацию гидроксиапатита и может быть вовлечен в регуляцию минерализации матрикса. Остеокальцин путем хемотаксиса притягивает предшественников остеокластов. Резорбция же кости, лишенной остеокальцина, задерживается. На этом основании предполагают, что он может участвовать в регуляции костной резорбции. Секреция остеокальцина в значительной степени зависит от кальцитриола, который увеличивает транскрипциональную активность. Наличие остеокальцина в сыворотке крови является результатом синтеза de novo, а не интактного остеокальцина, который высвобождался бы при костной резорбции. Остеокальцин метаболизируется и выводится почками, поэтому его уровень зависит от их функционального состояния. Период полужизни у него короткий - 15-70 мин.
Сывороточный остеокальцин может быть измерен как радиоиммунным методом (RIA), так и ферментсвязывающим адсорбентным методом (ELISA). Его уровень подвержен влиянию многих факторов, таких, как насыщенность организма витамином D, менструальный цикл, циркадный ритм, алкоголь, сезон года. При первичном остеопорозе выявляется как нормальный, так и слегка повышенный уровень остеокальцина. Повышенное содержание его при первичном остеопорозе обнаруживают у лиц с высоким уровнем костного обмена. Согласно недавнему сообщению, повышенный уровень декарбоксилированного остеокальцина может сигнализировать об увеличении риска переломов бедра при сенильном остеопорозе.
Диагностическое значение имеет определение уровня остеокальцина в крови при эндокринных заболеваниях. Нами показано, что самый высокий его уровень (превышающий нормальные значения в 3-15 раз) наблюдается при первичном гиперпаратиреозе, причем, в отличие от ОЩФ, после удаления парааденомы его уровень быстро снижается параллельно снижению активности ПТГ. Повышенные значения остеокальцина, свидетельствующие о высоком уровне костного метаболизма, мы наблюдали у больных гипертиреозом и акромегалией. При постменопаузальном остеопорозе, гипогонадизме и нервной анорексии он находился в пределах нормальных значений. Достоверное снижение его уровня в 1,5-2 раза нами выявлено при эндогенном гиперкортицизме и гиперпролактинемическом гипогонадизме [214]. Если у пациентов с болезнью Иценко-Кушинга мы редко наблюдали повышение уровня остеокальцина при ремиссии заболевания, то при успешном лечении гиперпролактинемии определялось его достоверное повышение. При остеомаляции и почечной остеодистрофии содержание остеокальцина уменьшено, что обусловлено дефицитом витамина D. Подобно ОЩФ, остеокальцин отражает уровень костного обмена и степень вторичного гиперпаратиреоза. Отмечено, что оценка продукции остеокальцина при различных метаболических заболеваниях скелета более информативна, чем исследование ОЩФ и определение пропептида коллагена I типа (Type I procollagen propeptide -PICP), исключая случаи остеомаляции.