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.