骨鈣素與骨質疏松
王 兮 綜述 鄭明慈 審校
骨鈣素（osteocalcin，OC）是含量最豐富的骨非膠原蛋白，由成骨細胞分泌，其功能尚未完全明了。OC水平與成骨細胞活性成正相關,可以反映骨形成與骨轉化的情況，在各型骨質疏松癥中都有特異性的改變，比其他生化指標敏感、特異性高，常用來指導骨質疏松癥治療及療效觀察。
標簽：骨鈣素;骨質疏松；成骨細胞
OC是由成骨細胞合成分泌的一種特異性非膠原蛋白。血清中OC水平變化，直接反映成骨細胞活性,是成骨細胞功能和骨質礦化的特殊標志物，作為骨轉換標志物逐漸被臨床運用。骨質疏松癥(osteoperosis，OP)是一種全身性骨骼疾病，易發生于老年人。低骨量、骨組織微細結構退變、被破壞是其特征。OC作為骨代謝的標志物之一較易測量，可用于骨質疏松及其他骨病的診斷及藥效的監測。
1 骨鈣素的理化特性及生物學特征
1.1 骨鈣素的理化特征
骨鈣素（OC）又稱骨г-羥基骨蛋白（BGP）或骨依賴維生素K蛋白[1],是由成骨細胞及肥大細胞合成分泌的一種小分子蛋白，含49個氨基酸殘基，分子量5.8ku。其等電點為pH=4．0,荷負電時pH=8.9的強酸性蛋白質。由于它的負電荷密度和小體積,在20%和10%的聚丙烯酰胺凝膠中,pH=8.9時可做電泳分析,比移值分別為0.57和1.0[2]。OC的分子結構特征包括：①其17，21，24位有3個羧化的谷氨酸殘基，為Ca 2+ 結合氨基酸。②Gla螺旋：為Ca依賴的緊密α螺旋結構，這種構象使Gla突向同一方向排列，以促進其與羥基磷灰石的結合。③羥基末端折疊：潛在的與細胞受體和細胞外蛋白相互作用的位點。OC是在骨中含量最豐富的膠原蛋白，約占骨非膠原蛋白的15%～20%，占骨總蛋白的1%～2%[3]。
1.2 骨鈣素的生理功能
OC的生理功能迄今尚未完全明了，但其化學結構可以提示其與羥基磷灰石具有相互作用。早期研究認為其主要生理功能是維持骨的正常礦化速率,抑制異常的羥磷灰石結晶的形成,抑制生長軟骨的礦化速率[4]。體外研究顯示OC為成熟骨細胞的標志物，當骨組織礦化和成骨細胞分化增加時，OC也隨之特異增加[1]。抑制前礦化新羥磷灰石結晶的形成和血清鈣離子
和磷酸鹽向骨的流動是骨鈣素保持正常礦化作用的機理[5]。
近期研究發現破骨細胞的趨化與分化也受到骨鈣素的影響, 骨鈣素的羧化末端對破骨細胞的前體有化學誘導作用，可能具有調節骨吸收的作用[1]。實驗表明人成骨細胞確實表達骨鈣素受體,屬于G蛋白耦連受體超家族成員,通過與成骨性譜系細胞的骨鈣素受體結合而抑制成骨細胞的活性[6]。以上兩點說明OC不僅調節成骨過程，而且可以誘導破骨細胞活性，所以OC的生理功能尚待進一步明確。
1.3 骨鈣素的表達調節因素
OC的表達受到體內激素、維生素和細胞因子等的調控[1]。多種激素可調節OC的表達，如維生素D、維生素A、維生素C、甲狀旁腺激素（PTH）、生長激素等可通過不同途徑促進OC mRNA的表達。而糖皮質激素則可以下調OC的表達 。值得一提的是維生素K對OC的調節，OC是維生素K依賴性羧化蛋白，當機體維生素K攝入不足的時候循環中將出現羧化不全的OC（ucOC）。有流行病學調查表明當維生素K攝入量低時，婦女髖部骨折危險性增高，血ucOC濃度升高，而補充維生素K可以降低循環中的ucOC，髖部骨折的危險性也降低[7]。這項發現可用于指導骨質疏松的診斷和治療。
2 骨鈣素與骨質疏松
骨質疏松癥(osteoperosis, OP)的特點為骨脆性增加,骨強度降低, 易于發生骨折, 礦物質與骨基質等比例減少[8]，是我國老年人的常見疾病。內分泌因素、營養因素、骨細胞調節因子及藥物影響等因素均可導致發病。OC可以反映骨形成與骨轉化的情況，故對骨質疏松癥的臨床診斷及選擇治療也具有十分重要的意義[9]。
骨質疏松癥分為原發型，繼發型和特發型三型：
原發性骨質疏松癥, 占90%，又分Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型：絕經后婦女由于雌激素明顯下降, 故骨形成雖快, 但破骨更快, 屬高轉換型; Ⅱ型: 老年人骨量丟失緩慢, 屬低轉換型。絕經后婦女約歷時5～10年, 隨著增齡也進入老年性骨質疏松癥。
繼發性骨質疏松癥占9%～10%，是因疾病、藥物或其他原因引起的骨質疏松癥，如柯興綜合征、糖尿病、性功能減退、甲狀腺功能亢進、腎性骨病、長期應用腎上腺皮質激素、肝素、抗癲癇藥物及酒精中毒、風濕病、類風濕病、太空失重狀態等。
特發性骨質疏松癥少見，多有遺傳史。
2.1 骨鈣素與原發型骨質疏松
蔡桂英等[10]在其實驗中證實在兒童及青少年時期血清骨鈣素（S-BGP）水平較高，表明該階段骨骼正處于生長發育期。其骨轉換率，特別是骨形成率明顯高于成人，自20歲以后S-BGP水平明顯下降。隨后逐漸趨于穩定，表明該階段骨吸收與 骨形成漸趨緩慢 ，并形成動態平衡，隨年齡增長，40歲以后S-BGP水平略有上升，特別是女性因雌激素水平急劇下降，刺激破骨細胞活性，骨轉換率增加，在絕經后十年更是如此。60歲后S-BGP水平又漸趨下降，該階段骨吸收基本保持一定水平，而骨形成下降，男性明顯的骨量丟失出現在65歲以后絕經后婦女血清E水平下降，E與BMD呈正相關， 說明雌激素缺乏是絕經后骨質丟失的重要原因。絕經后婦女血清AKP，BGP水平升高，FCa／Cr比值亦升高，BGP與AKP、FCa／Cr比值呈正相關，BMD隨YSM增加而下降，以絕經早期為顯著[11]。雌激素與雄激素在骨代謝中起重要作用，正常人性激素作用于骨組織使骨組織的合成與分解處于動態平衡，老年人成骨和破骨反應均有降低。 老年人S-BGP水平較低，而老年性骨質疏松患者S-BGP較正常老年人高[12]，說明老年性骨質疏松患者在骨質吸收的同時亦有骨質的合成，S-BPG的升高是成骨細胞對骨質吸收的代償反應。
2.2 骨鈣素與繼發性骨質疏松
Graves’病患者骨代謝紊亂，在過量甲狀腺激素的作用下,成骨細胞與破骨細胞的活性和數量發生變化[13]。甲狀腺素可直接刺激破骨細胞增強對骨的吸收，使骨的破壞大于骨的重建表現為骨質疏松[14]。有實驗證明Graves’病患者血清BGP與T3，T4，FT3，FT4 呈正相關[13]。糖尿病骨質疏松是一種常見病，但是由于病情發展緩慢往往未能引起臨床足夠重視，有的直至發生骨折方才得到關注[15]。胰島素受體存在于成骨細胞，胰島素作用于此受體可以促進PTH、1.25-(OH) 2D 3、胰島素樣生長因子2對成骨細胞的作用使其活性增加。糖尿病患者由于胰島素絕對或相對減少，所以成骨細胞活性降低，血清BPG下降[16]。腎性骨病是慢性腎衰常見的并發癥．慢性腎衰者腎實質破壞、腎的1.25-(OH) 2-D 3的生成減少，致使鈣磷代謝異常，發生高血磷、低血鈣和繼發性甲狀旁腺機能亢進，PTH水平增高可刺激破骨細胞與成骨細胞的產生、分化和成熟，使兩者活性增強．從而造成骨的高轉換性損害。慢性腎衰患者的S-BGP較正常人升高[10]。
3 骨鈣素的檢測及臨床意義
綜上所述，骨鈣素作為成骨細胞生成并分泌的特異性蛋白，一方面能反映成骨細胞的活性，但在更大程度上反映的是骨轉換[17]。堿性磷酸酶(ALP)曾經作為骨形成重要指標,但由
于血清ALP是多種同工酶的總和,易受骨外因素影響,反映骨特異性低,而血清OC更能精確反映骨形成過程[18]。各型骨質疏松患者成骨細胞與破骨細胞之間的平衡被打破，血清OC均有特異性改變。因此在骨質疏松的診斷與治療監測中,血清OC的測定有著更大的靈敏性、特異性和實用性。
參考文獻：
［1］ 劉紅,廖二元,伍賢平.骨鈣素與代謝性骨病［Ｊ］.國外醫學：內分泌學分冊,2004,24(4):239-240.
［2］ 鄭櫻,紀樹榮,周紅俊,等.骨鈣素與脊髓損傷［Ｊ］.中國康復理論與實踐,2007,13(1):56-58.
［3］ 齊振普,張秀明.血清骨鈣素測定技術與臨床意義研究進展［Ｊ］.中國廠礦學,2001,14(2):156-157.
［4］ 李恩,薛延,王洪復,等.骨質疏松鑒別診斷與治療［M］.北京:人民衛生出版社,2005：10-34.
［5］ 李安榮,周嬰,周曉琳.骨質疏松癥［M］.合肥:安徽科學技術出版社,1998：18-25.
［6］ BODINE P V,KOMM B S .Evidence that conditionally immortalized human osteoblasts express an osteocalcin receptor［Ｊ］.Bone,1999,25:535-543.
［7］ VERGNAUD P ,GRNERO P,MEUNIER P J,et al.Undercarboxylated osteocalcin measured with a specific immunoassay predicts hip fracture in elderly women:the EPIDOS Study［Ｊ］.J Clin Endocrinol Metab,1997,82:719-724.
［8］ 劉學軍.骨質疏松癥［J］.中國矯形外科雜志,2006，14(21):1668-1670.
［9］ 賈建成，石銀華.骨鈣素檢測的臨床應用［J］.寧夏醫學雜志,2002，24(10):602-603.
［10］ 蔡桂英，葛雪琳，魏玲，等.血清骨鈣素水平的觀察［J］.中國骨質疏松學雜志，1999，5（2）：29-32.
［11］ 董建軍，王桂蘭，蔣玲，等.絕經后婦女血清骨鈣素水平及其他相關因素與骨質疏松關系的研究［J］.現代婦產科進展，1994，3（1）：27-30.
［12］ 羅南萍，楊道理，齊法蓮，等．男性健康老人性激素、骨鈣素水平與骨質疏松癥的關系［J］.男性學雜志，1996,10（1）：42-43.
［13］ 屠麗萍，張春燕，王玲瓏,等. Grave s’病患者血清骨鈣素測定及臨床意義［J］.放射免疫學雜志，2006，19（3）： 181-183.
［14］ 甄東.甲狀腺功能紊亂患者骨代謝變化的臨床研究［J］.中國現代實用醫學雜志，2004，19（3）：1-5.
［15］ 朱世英，朱志勇，王桂芹.糖尿病人血清骨鈣素的變化與骨質疏松發病機理的初步探討［J］. 中國冶金工業醫學雜志，1995，12（2）：65-67.
［16］ 崔裕祥，陳慧，倪安民.2型糖尿病患者血清骨鈣素與堿性磷酸酶的相關性分析［J］.蘭州大學學報，2006，32（4）：23-25.
［17］ 黃江渝，胡汶竹.血清骨鈣素水平檢測的臨床應用現狀［J］.現代預防醫學，2007，34（9）：1674-1675.
［18］ 李立人，戴耀宗，梁敏文.健康人與代謝性骨病患者血清骨鈣素水平及意義［J］.放射免疫學雜志，2002，15（1）：4-6.
(
