Hablamos de una proteína producida por los osteoblastos durante la formación ósea.
El hueso es conocido por su papel establecido como tejido conectivo que proporciona no solo soporte y protección para órganos vitales sino también movilidad al cuerpo.
Se sabe que estas funciones son ejercidas por los tres tipos principales de células del esqueleto: osteoblastos, osteoclastos y osteocitos.
Los osteoblastos, que se originan a partir de células madre esqueléticas, son responsables de la síntesis y secreción de colágeno tipo I para sintetizar y mantener la matriz extracelular y pueden controlar la diferenciación de osteoclastos.
Además de este papel completamente estudiado, una nueva línea de investigación ha surgido en los últimos años, lo que sugiere que los osteoblastos secretan factores que poseen una función hormonal y, por lo tanto, pueden controlar otros órganos.
En base a esto, se han realizado numerosos estudios que proponen que el hueso es un órgano endocrino esencial que controla una gama de procesos fisiológicos, como el metabolismo energético, la adipogénesis, el desarrollo neuronal, el crecimiento muscular y la fertilidad masculina.
Uno de los jugadores clave en la endocrinología ósea es la osteocalcina, o proteína del ácido γ-carboxiglutámico óseo, un factor expresado y secretado únicamente por los osteoblastos.
Después de la síntesis de proteínas, el péptido maduro primero sufre varios eventos de empalme y luego se carboxila γ en tres residuos, lo que resulta en un péptido con alta afinidad hacia el hueso y la matriz extracelular.
Sin embargo, debido al bajo pH dentro de los compartimientos de reabsorción de osteoclastos, la osteocalcina se descarboxila nuevamente, lo que reduce su afinidad por el hueso y desencadena la liberación de osteocalcina no carboxilada en la circulación.
Inicialmente, se supuso que la osteocalcina actuaba en la mineralización de la matriz extracelular y se usó como marcador sérico de la formación de hueso osteoblástico.
Sin embargo, a finales de los años 90, se descubrió que el agotamiento de la osteocalcina tenía efectos menores sobre la densidad ósea y la mineralización en ratones.
Desde entonces, se han realizado grandes esfuerzos para determinar la función real de esta proteína.
Función de la osteocalcina
Hasta ahora, se han revelado varios roles de la osteocalcina y los informes actuales, sugieren que la forma no carboxilada de la osteocalcina controla las vías fisiológicas de manera endocrina.
Las funciones clave actualmente conocidas de la osteocalcina, son su papel en el metabolismo de la glucosa y la adaptación al ejercicio, el desarrollo neuronal, la fertilidad masculina y hay una hipótesis muy reciente que vincula la osteocalcina con la tumorigénesis.
La secreción de insulina
En los mamíferos, se sabe que el metabolismo de la glucosa es la principal fuente de generación de energía. Durante mucho tiempo, no se pudo explicar por qué una hormona secretada por el esqueleto estaría involucrada en esta vía metabólica.
Sin embargo, al observar más de cerca los procesos en curso en el hueso, como la formación de hueso durante la infancia, la reparación de fracturas tras una lesión o la remodelación constante del esqueleto en adultos, esto indica claramente que el hueso requiere una cantidad significativa de energía para cumplir sus funciones.
Una investigación demostró que la osteocalcina secretada no carboxilada induce la producción de insulina en los islotes pancreáticos, así como la expresión de adiponectina en los adipocitos.
Otra investigación proporcionó una confirmación adicional de este mecanismo, y propuso que la eliminación del receptor de insulina en los osteoblastos imita los fenotipos observados de la eliminación de osteocalcina.
Estos hallazgos respaldan la idea de un circuito endocrino de hueso-páncreas donde la señalización de la insulina induce la expresión de osteocalcina en los osteoblastos, lo que estimula aún más la secreción de insulina en las células de los islotes pancreáticos.
Es importante destacar que confirmar el papel de la osteocalcina durante el metabolismo de la glucosa en humanos puede tener implicaciones terapéuticas directas para los pacientes con Diabetes mellitus tipo 2.
En general, el papel de la osteocalcina en el metabolismo de la glucosa aún no está totalmente respaldado por los estudios en humanos debido a las dificultades mencionadas anteriormente.
El desarrollo cerebral y la función cognitiva
Además del papel bien estudiado de la osteocalcina en la homeostasis energética, también se descubrió que regula el desarrollo y la función cerebral adecuados.
La osteocalcina se describió para regular la síntesis de neurotransmisores en el cerebro, como la dopamina, la serotonina o la noradrenalina.
El hecho de que la osteocalcina pueda rescatar la pérdida de memoria y el desarrollo neuronal defectuoso ha despertado interés en el campo de la medicina.
Teniendo en cuenta el hecho de que la sociedad occidental está envejeciendo de manera desproporcionada y un número cada vez mayor de personas sufren de deterioro cognitivo, la osteocalcina puede ser un agente terapéutico novedoso y prometedor para aliviar estos síntomas.
La fertilidad masculina y la prevención del cáncer
Dado que se sabe que las hormonas sexuales son reguladores importantes de la resistencia ósea durante varias etapas de la vida, como la adolescencia o la menopausia, parece probable que la osteocalcina también pueda funcionar en un ciclo de retroalimentación en este proceso metabólico.
La señalización activa de osteocalcina podría indicar fortaleza y salud ósea, lo que junto con muchos otros marcadores de aptitud física en el cuerpo pueden contribuir a la fertilidad. Desde una perspectiva evolutiva, esto favorecería a individuos sanos y fuertes para generar descendencia.
La osteocalcina en la adaptación óptima al ejercicio
Dado que se ha informado que la osteocalcina regula el metabolismo de la glucosa, que proporciona energía a los músculos durante el ejercicio, puede estar involucrada en la comunicación entre estos dos tejidos.
Esto sugiere que la osteocalcina y su receptor pueden ser un objetivo prometedor para combatir la disminución de la fuerza muscular relacionada con la edad o para aliviar enfermedades musculares.
Teniendo en cuenta que este papel de la osteocalcina se ha informado solo muy recientemente, se necesitan más estudios clínicos para sacar conclusiones definitivas sobre posibles aplicaciones terapéuticas en la comunicación hueso-músculo.
Composición
La osteocalcina, es la proteína no colágena más significativa en la matriz ósea, representa aproximadamente el 1% de la proteína total en el hueso humano.
Es una proteína de 49 aminoácidos con un peso molecular de aproximadamente 5800 daltons.
La osteocalcina contiene hasta 3 residuos de ácido gamma-carboxiglutámico como resultado de la carboxilación enzimática postraduccional dependiente de la vitamina K.
Su producción depende de la vitamina K y es estimulada por 1,25 dihidroxi vitamina D.
La osteocalcina es producida por osteoblastos y es ampliamente aceptada como un marcador de actividad osteoblástica ósea.
La osteocalcina, incorporada en la matriz ósea, se libera a la circulación desde la matriz durante la resorción ósea y, por lo tanto, se considera un marcador de recambio óseo, en lugar de un marcador específico de formación ósea.
Los niveles de osteocalcina aumentan en las enfermedades metabólicas óseas con aumento de la formación de hueso u osteoide, incluida la osteoporosis, osteomalacia, raquitismo, hiperparatiroidismo, osteodistrofia renal, tirotoxicosis y en personas con fracturas, acromegalia y metástasis óseas.
Mediante mediciones de osteocalcina, es posible controlar la terapia con agentes antirresortivos (bifosfonatos o terapia de reemplazo hormonal) en, por ejemplo, pacientes con osteoporosis o hipercalcemia.
La disminución de la osteocalcina también se observa en algunos trastornos (como hipoparatiroidismo, hipotiroidismo y deficiencia de la hormona del crecimiento).
Prueba de osteocalcina
La prueba de osteocalcina se utiliza para:
- Monitoreo y evaluación de la efectividad de la terapia antirresortiva en pacientes tratados por osteopenia, osteoporosis, enfermedad de Paget u otros trastornos en los que los niveles de osteocalcina están elevados.
- Como complemento en el diagnóstico de afecciones médicas asociadas con un aumento del recambio óseo, incluida la enfermedad de Paget, cáncer acompañado de metástasis óseas, hiperparatiroidismo primario y osteodistrofia renal.
Los estudios inmunoquímicos y cromatográficos han demostrado una considerable heterogeneidad de las concentraciones de osteocalcina circulante en individuos normales y en pacientes con osteoporosis, insuficiencia renal crónica y enfermedad de Paget.
Tanto la osteocalcina intacta (aminoácidos 1-49) como el gran fragmento N-terminal / región media (N-MID) (aminoácidos 1-43) están presentes en la sangre.
Valores de referencia
- Menores de 18 años: no establecido.
- Mayores de 18 años: 9-42 ng / mL.
Interpretación
Los niveles elevados de osteocalcina indican un aumento en el recambio óseo.
En pacientes que toman agentes antirresortivos (bifosfonatos o terapia de reemplazo hormonal), una disminución de 20% del nivel basal de osteocalcina (es decir, antes del inicio de la terapia) después de 3 a 6 meses de terapia, sugiere una respuesta efectiva al tratamiento.
Los pacientes con enfermedades como el hiperparatiroidismo, que pueden curarse, deben recuperar los niveles de osteocalcina dentro del rango de referencia dentro de los 3 a 6 meses posteriores a la curación completa.
Precauciones
Doce horas antes de este análisis de sangre, no se debe tomar multivitaminas o suplementos dietéticos que contengan biotina o vitamina B7 que se encuentran comúnmente en suplementos para el cabello, la piel y las uñas y multivitaminas.
Las mediciones de marcadores de recambio óseo no son útiles para el diagnóstico de osteoporosis; El diagnóstico de osteoporosis debe realizarse en función de la densidad ósea o de la historia clínica de fractura por traumatismo bajo.
La osteocalcina es eliminada por los riñones, por lo tanto, se pueden observar elevaciones en pacientes con insuficiencia renal sin aumento del recambio óseo.
La osteocalcina sérica puede no reflejar la formación de hueso en pacientes tratados con la hormona 1,25 dihidroxivitamina D o aquellos con anomalías en esa hormona ya que la osteocalcina está regulada por 1,25 dihidroxivitamina D.
En casos raros, puede ocurrir interferencia debido a títulos extremadamente altos de anticuerpos contra el rutenio o la estreptavidina.
