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Osteocalcin Synonym bone γ carboxylglutamic acid containing protein oder BGP das Gen BGLAP ist ein 1975 entdecktes Pepti

Osteocalcin

Osteocalcin (Synonym: "bone γ-carboxylglutamic acid-containing protein" oder: "BGP", das Gen: BGLAP) ist ein 1975 entdecktes Peptidhormon im Körper der meisten Wirbeltiere. Es wird im Knochen durch die Osteoblasten und im Zahn durch Odontoblasten gebildet und bindet an Hydroxylapatit und Calcium. Es ist Teil (ein bis zwei Prozent) der extrazellulären nichtkollagenen Knochenmatrix. Osteocalcin ist ein Marker des Knochenaufbaues und inhibiert die Mineralisierung des Knochens. Osteocalcin konnte in vollständig erhaltener Form aus den Knochen des Neandertalers extrahiert werden. In Mäusen regen bereits kleinste Mengen Osteocalcin die Insulinausschüttung und den Abbau von Fettzellen an.

Osteocalcin
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 49 Aminosäuren
Präkursor (100 aa)
Bezeichner
Gen-Name BGLAP
Externe IDs
Vorkommen
Homologie-Familie Hovergen
Übergeordnetes Taxon Euteleostomi

Aufbau und Funktion Bearbeiten

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 Osteopetrose (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.

Neueste, für den Menschen noch zu erhärtende Forschungserkenntnisse weisen dem Osteocalcin eine den Blutzucker senkende und den Fettabbau fördernde Funktion zu. Osteocalcin wirkt auf den Zuckerstoffwechsel offenbar a) direkt: durch Stimulierung der Insulinproduktion in den β-Zellen der Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse; und möglicherweise b) indirekt: durch Förderung der Freisetzung von Adiponectin, welches die Wirksamkeit von Insulin erhöht. Osteocalcin bewirkt offenbar einen vermehrten Fettabbau in den Körperfettdepots. Im Tierversuch erwiesen sich Mäuse mit hohen Osteocalcinwerten im Serum gleichsam resistent gegen Diabetes und Fettleibigkeit, im Gegenzug erkrankten Mäuse mit fehlendem Osteocalcin im Serum an Diabetes und Fettleibigkeit. Die neu entdeckten Stoffwechselfunktionen des Osteocalcins bedingen möglicherweise neue Ansätze zur Diabetes-II-Therapie.

Im Februar 2011 veröffentlichte eine US-amerikanische Forschungsgruppe die Ergebnisse von Untersuchungen die darauf hinweisen, dass Osteocalcin die Fruchtbarkeit männlicher Mäuse fördert. Durch Bindung an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor in den Leydig-Zellen des Hodens, reguliert es in CREB-abhängiger Weise die Expression von Enzymen, die für die Testosteron-Produktion notwendig sind. Dadurch bedingt Osteocalcin das Überleben männlicher Keimzellen. Andererseits scheint es aber keinerlei Einfluss auf die Östrogen-Produktion in weiblichen Tieren zu haben. Damit wurde erstmals ein regulierender Einfluss des Skeletts auf die Fruchtbarkeit nachgewiesen.

Osteocalcin beeinflusst im Gehirn die Produktion von Neurotransmittern wie Serotonin, Dopamin und weiteren. Es unterstützt so Lernen und räumliches Gedächtnis. Im Laborversuch scheint Osteocalcin bei Mäusen altersbedingt verschlechterte Leistungen in Gedächtnisaufgaben und dem Erkennen neuer Gegenstände wieder zu verbessern.

Laborwerte Bearbeiten

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-Immunassay. 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 Osteocalcinwerte nur bedingt verwertet werden. Ebenso können bei einzelnen Personen Erbfaktoren (Varianten des Vitamin-D-Rezeptors) für veränderte Werte verantwortlich sein.

Der Normalbereich bei Kindern und Jugendlichen zwischen 2 und 17 Jahren liegt bei 2,8 bis 41 µg/l, wobei ein starker Anstieg während des pubertären Wachstumsschubes zu verzeichnen ist. Bei Erwachsenen liegt der Normalbereich bei 3 bis 14 µg/l.

Literatur Bearbeiten

  • G. Muyzer, P. Sandberg, M. H. J. Knapen, C. Vermeer, M. J. Collins, P. Westbroek: Preservation of bone protein osteocalcin in dinosaurs. In: Geology. Band 20, 1992, S. 871–874.
  • C. M. Gundberg, P. V. Hauschka, J. B. Lian, P. M. Gallop: Osteocalcin: isolation, characterization, and detection. In: Methods Enzymol. 107, 1984, S. 516–444.
  • L. J. Schedlich, J. L. Flanagan, L. A. Crofts, S. A. Gillies, D. Goldberg, N. A. Morrison, J. A. Eisman: Transcriptional activation of the human osteocalcin gene by basic fibroblast growth factor. In: J Bone Miner Res. 9(2), Feb 1994, S. 143–152.
  • C. Nielsen-Marsh, P. H. Ostrom, H. Gandhi, B. Shapiro, A. Cooper, P. V. Hauschka, M. J. Collins: Sequence preservation of osteocalcin protein and mitochondrial DNA in bison bones older than 55ka. In: Geology. 30, 2002, S. 1099–1102.
  • C. Nielsen-Marsh: Biomolecules in fossil remains. In: The Biochemist. Band 24, Nr. 3, Juni 2002, S. 12–14.
  • Christina M. Nielsen-Marsh, Michael P. Richards, Peter V. Hauschka, Jane E. Thomas-Oates, Erik Trinkaus, Paul B. Pettitt, Ivor Karavanic, Hendrik Poinar, Matthew J. Collins: Osteocalcin protein sequences of Neanderthals and modern primates. In: PNAS. published March 7, 2005, doi:10.1073/pnas.0500450102.

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Die Studie stammt von einer Forschungsgruppe um Gerard Karsenty, Na Kyung Lee und KollegInnen, die überwiegend dem Department of Genetics & Development (College of Physicians and Surgeons) der Columbia University in New York, NY 10032, USA, angehören und wurde publiziert in: Cell. Band 130, 10. August 2007, S. 456–469. ( (Memento vom 7. Oktober 2008 im Internet Archive))
  2. M. Ferron u. a.: Osteocalcin differentially regulates beta cell and adipocyte gene expression and affects the development of metabolic diseases in wild-type mice. In: Proc. Nat. Acad. Sci. 105, 2008, S. 5266–5270. PMID 18362359
  3. Franck Oury u. a.: Endocrine Regulation of Male Fertility by the Skeleton. In: Cell. Band 144, Nr. 5, März 2011, S. 796–809. doi:10.1016/j.cell.2011.02.004.
  4. Franck Oury et al.:Maternal and Offspring Pools of Osteocalcin Influence Brain Development and Funktions. Cell 155,1 (2013), S. 228–241.
  5. Eric Kandel, The disordered Mind. Farrar, Staus Giroux, New York (2018).
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Veröffentlichungsdatum:
Osteocalcin Synonym bone g carboxylglutamic acid containing protein oder BGP das Gen BGLAP ist ein 1975 entdecktes Peptidhormon im Korper der meisten Wirbeltiere Es wird im Knochen durch die Osteoblasten und im Zahn durch Odontoblasten gebildet und bindet an Hydroxylapatit und Calcium Es ist Teil ein bis zwei Prozent der extrazellularen nichtkollagenen Knochenmatrix Osteocalcin ist ein Marker des Knochenaufbaues und inhibiert die Mineralisierung des Knochens Osteocalcin konnte in vollstandig erhaltener Form aus den Knochen des Neandertalers extrahiert werden In Mausen regen bereits kleinste Mengen Osteocalcin die Insulinausschuttung und den Abbau von Fettzellen an OsteocalcinEigenschaften des menschlichen ProteinsMasse Lange Primarstruktur 49 AminosaurenPrakursor 100 aa BezeichnerGen Name BGLAPExterne IDs OMIM 112260 UniProt P02818VorkommenHomologie Familie HovergenUbergeordnetes Taxon Euteleostomi Inhaltsverzeichnis 1 Aufbau und Funktion 2 Laborwerte 3 Literatur 4 Siehe auch 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseAufbau und Funktion BearbeitenDas Osteocalcin des Menschen besteht aus 49 Aminosauren 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 fuhrt im Experiment bei Mausen zu einer abnorm erhohten Knochenmineralisierung und Zunahme der Knochensubstanz bei gleichzeitig verminderter Bruchfestigkeit und Einengung des Markraumes ein Merkmal der Osteopetrose Marmorknochenkrankheit Osteocalcin enthalt Glutamylreste welche mithilfe des Kofaktors Vitamin K und des Enzyms G Glutamylcarboxylase g carboxyliert werden mussen bevor Osteocalcin im Knochen aktiv Calcium binden kann Die Knochenmatrix enthalt ca 2 Osteocalcin Die calciumbindende Eigenschaft hat Osteocalcin mit anderen Calcium bindenden Proteinen z B Calbindin oder spezifischen Faktoren der Gerinnung gemeinsam Neueste fur den Menschen noch zu erhartende Forschungserkenntnisse weisen dem Osteocalcin eine den Blutzucker senkende und den Fettabbau fordernde Funktion zu Osteocalcin wirkt auf den Zuckerstoffwechsel offenbar a direkt durch Stimulierung der Insulinproduktion in den b Zellen der Langerhans Inseln der Bauchspeicheldruse und moglicherweise b indirekt durch Forderung der Freisetzung von Adiponectin welches die Wirksamkeit von Insulin erhoht Osteocalcin bewirkt offenbar einen vermehrten Fettabbau in den Korperfettdepots Im Tierversuch erwiesen sich Mause mit hohen Osteocalcinwerten im Serum gleichsam resistent gegen Diabetes und Fettleibigkeit im Gegenzug erkrankten Mause mit fehlendem Osteocalcin im Serum an Diabetes und Fettleibigkeit Die neu entdeckten Stoffwechselfunktionen des Osteocalcins bedingen moglicherweise neue Ansatze zur Diabetes II Therapie 1 2 Im Februar 2011 veroffentlichte eine US amerikanische Forschungsgruppe die Ergebnisse von Untersuchungen die darauf hinweisen dass Osteocalcin die Fruchtbarkeit mannlicher Mause fordert Durch Bindung an einen G Protein gekoppelten Rezeptor in den Leydig Zellen des Hodens reguliert es in CREB abhangiger Weise die Expression von Enzymen die fur die Testosteron Produktion notwendig sind Dadurch bedingt Osteocalcin das Uberleben mannlicher Keimzellen Andererseits scheint es aber keinerlei Einfluss auf die Ostrogen Produktion in weiblichen Tieren zu haben Damit wurde erstmals ein regulierender Einfluss des Skeletts auf die Fruchtbarkeit nachgewiesen 3 Osteocalcin beeinflusst im Gehirn die Produktion von Neurotransmittern wie Serotonin Dopamin und weiteren Es unterstutzt so Lernen und raumliches Gedachtnis 4 Im Laborversuch scheint Osteocalcin bei Mausen altersbedingt verschlechterte Leistungen in Gedachtnisaufgaben und dem Erkennen neuer Gegenstande wieder zu verbessern 5 Laborwerte BearbeitenOsteocalcin ist ein Marker der Knochenbildung mit guter diagnostischer Spezifitat Osteocalcin kann im Blut und Urin nachgewiesen werden Die dazu genutzte Bestimmungsmethode ist ein Chemilumineszenz Immunassay Man bestimmt das Osteocalcin zur Beurteilung des Knochenumsatzes bei Osteoporose oder Plasmozytom Mit dem Osteocalcinspiegel kann man auch die Wirksamkeit einer Calcitriol Therapie uberprufen Osteocalcin hat eine Plasmahalbwertszeit von 4 Minuten Es wird uber die Niere ausgeschieden Bei einer reduzierten Nierenfunktion konnen erhohte Osteocalcinwerte nur bedingt verwertet werden Ebenso konnen bei einzelnen Personen Erbfaktoren Varianten des Vitamin D Rezeptors fur veranderte Werte verantwortlich sein erhohte WertePrimarer und sekundarer Hyperparathyreoidismus high turnover Osteoporose Knochenmetastasen bei Malignomen Osteodystrophia deformans Osteomalazie Hyperthyreose Niereninsuffizienzerniedrigte WerteHypoparathyreoidismus low turnover Osteoporose langere Cortisontherapie rheumatoide ArthritisDer Normalbereich bei Kindern und Jugendlichen zwischen 2 und 17 Jahren liegt bei 2 8 bis 41 µg l wobei ein starker Anstieg wahrend des pubertaren Wachstumsschubes zu verzeichnen ist Bei Erwachsenen liegt der Normalbereich bei 3 bis 14 µg l Literatur BearbeitenG Muyzer P Sandberg M H J Knapen C Vermeer M J Collins P Westbroek Preservation of bone protein osteocalcin in dinosaurs In Geology Band 20 1992 S 871 874 C M Gundberg P V Hauschka J B Lian P M Gallop Osteocalcin isolation characterization and detection In Methods Enzymol 107 1984 S 516 444 L J Schedlich J L Flanagan L A Crofts S A Gillies D Goldberg N A Morrison J A Eisman Transcriptional activation of the human osteocalcin gene by basic fibroblast growth factor In J Bone Miner Res 9 2 Feb 1994 S 143 152 C Nielsen Marsh P H Ostrom H Gandhi B Shapiro A Cooper P V Hauschka M J Collins Sequence preservation of osteocalcin protein and mitochondrial DNA in bison bones older than 55ka In Geology 30 2002 S 1099 1102 C Nielsen Marsh Biomolecules in fossil remains In The Biochemist Band 24 Nr 3 Juni 2002 S 12 14 Christina M Nielsen Marsh Michael P Richards Peter V Hauschka Jane E Thomas Oates Erik Trinkaus Paul B Pettitt Ivor Karavanic Hendrik Poinar Matthew J Collins Osteocalcin protein sequences of Neanderthals and modern primates In PNAS published March 7 2005 doi 10 1073 pnas 0500450102 Siehe auch BearbeitenKnochen Osteoblasten Kalzitonin ParathormonWeblinks BearbeitenOsteocalcin In Online Mendelian Inheritance in Man englisch Protein SpotlightEinzelnachweise Bearbeiten Die Studie stammt von einer Forschungsgruppe um Gerard Karsenty Na Kyung Lee und KollegInnen die uberwiegend dem Department of Genetics amp Development College of Physicians and Surgeons der Columbia University in New York NY 10032 USA angehoren und wurde publiziert in Cell Band 130 10 August 2007 S 456 469 cumc columbia edu Memento vom 7 Oktober 2008 im Internet Archive M Ferron u a Osteocalcin differentially regulates beta cell and adipocyte gene expression and affects the development of metabolic diseases in wild type mice In Proc Nat Acad Sci 105 2008 S 5266 5270 PMID 18362359 Franck Oury u a Endocrine Regulation of Male Fertility by the Skeleton In Cell Band 144 Nr 5 Marz 2011 S 796 809 doi 10 1016 j cell 2011 02 004 Franck Oury et al Maternal and Offspring Pools of Osteocalcin Influence Brain Development and Funktions Cell 155 1 2013 S 228 241 Eric Kandel The disordered Mind Farrar Staus Giroux New York 2018 Dieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt nicht eine Diagnose durch einen Arzt Bitte hierzu den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Osteocalcin amp oldid 204508826