Osteocalcin là gì? Các công bố khoa học về Osteocalcin

Yếu tố tăng trưởng biến hình β (TGF-β) là một trong những yếu tố điều chỉnh tăng trưởng phong phú nhất được biết đến và tồn trữ trong ma trận xương. Khi xương bị tiêu resorb, TGF-β được giải phóng dưới dạng hoạt động và là một chất kích thích mạnh mẽ cho sự tăng trưởng của xương. Khi được tiêm vào mô dưới da trên bề mặt sọ của loài gặm nhấm, nó gây ra sự gia tăng nhanh chóng của lớp periosteal và tích tụ xương mới được hình thành. Trong báo cáo này, chúng tôi mô tả các tác động của TGF-β1 đến các vụ nuôi cấy phụ đầu tiên của nguyên bào xương chuột thai thu được từ xương sọ và được nuôi cấy từ trạng thái đầy đủ với axit ascorbic và β-glycerophosphate. Dưới các điều kiện này, các nút có đặc điểm của xương bình thường xuất hiện vào ngày thứ 8. Tương tự như những thí nghiệm được mô tả bởi Antosz và cộng sự, TGF-β thêm vào các văn hóa đầy đủ đã ức chế sự hình thành các nốt xương. Cả số lượng và tổng diện tích của các nốt đều được đo lường và cho thấy hoàn toàn bị ức chế bởi 2 ng/ml TGF-β1. TGF-β cũng làm giảm sự biểu hiện của các gen liên quan đến sự hình thành xương, bao gồm collagen loại I, phosphatase kiềm, osteopontin và osteocalcin. TGF-β cũng ức chế sự biểu hiện của mRNA cho protein hình thành xương 2 (BMP-2). Những kết quả này, cho thấy sự ức chế các dấu hiệu đại diện cho sự phân hóa của nguyên bào xương, gợi ý rằng tác động của TGF-β để kích thích sự hình thành xương in vivo có thể không phải là kết quả từ các tác động lên các nguyên bào xương hoá khoáng đã biệt hóa, mà, như các nghiên cứu trước đây đã gợi ý, có thể nhiều khả năng là do tác động lên các tiền chất nguyên bào xương. Những kết quả này cũng đề xuất rằng sự biểu hiện nội sinh của BMP-2 trong các tế bào sọ thai chuột là rất quan trọng cho sự phân hóa của tế bào xương.

Chúng tôi đã phát triển một phương pháp miễn dịch phóng xạ hai vị trí (IRMA) nhạy cảm và đặc hiệu cho osteocalcin của người, sử dụng osteocalcin của người làm chuẩn và hai kháng thể đơn dòng được sinh ra chống lại osteocalcin của người tinh sạch từ xương vỏ người, một kháng thể đối kháng khu vực 25–37 và một đánh dấu đối kháng chuỗi 5–13 của phân tử. Một khoảng rộng rãi các mức độ osteocalcin (lên đến 300 ng/ml) có thể được đo với độ nhạy là 0.4 ng/ml. Hệ số biến thiên trong và giữa các thử nghiệm lần lượt nhỏ hơn 4% và 6%. Tỷ lệ phục hồi của osteocalcin người từ mẫu huyết thanh dao động từ 96 đến 103%. IRMA cho thấy mối quan hệ tuyến tính với các mẫu được pha loãng theo chuỗi trong một khoảng rộng các mức osteocalcin huyết thanh, ngay cả ở những bệnh nhân suy thận mạn tính đang chạy thận. Sự cạn kiệt huyết thanh trong osteocalcin toàn phần cho thấy IRMA phát hiện, bên cạnh peptide nguyên vẹn, một mảnh giữa N-terminal lớn đại diện cho khoảng 50% tổng mức osteocalcin trong các cá thể bình thường và bệnh nhân mắc bệnh Paget, và lên đến 75% ở bệnh nhân suy thận mạn tính. Mảnh lớn này, trước đây chưa được nhận biết vì không thể phân biệt với osteocalcin nguyên vẹn với sắc ký gel, không được tạo ra trong ống nghiệm bằng cách ủ huyết thanh lên đến 26 giờ. Chúng tôi đã đo osteocalcin trong huyết thanh của 309 người trưởng thành khỏe mạnh (180 nam và 129 nữ, độ tuổi từ 20–95), 36 bệnh nhân mắc bệnh Paget, 12 bệnh nhân có cường tuyến giáp nguyên phát, 70 bệnh nhân suy thận mạn tính đang chạy thận, và 10 bệnh nhân đang điều trị bằng corticosteroid, đồng thời với IRMA người và một phương pháp miễn dịch phóng xạ (RIA) truyền thống dựa trên thuốc thử bò. Một mối tương quan chặt chẽ (r = 0.889) được quan sát giữa hai xét nghiệm trong quần thể bình thường, nhưng các giá trị thu được bằng IRMA cao hơn khoảng ba lần (trung bình 23.3 ± 10.5 so với 7.5 ± 3.4 ng/ml) so với những giá trị thu được bằng RIA. Khi báo cáo dưới dạng giá trị Z, tức là số độ lệch chuẩn so với trung bình bình thường dự đoán đã điều chỉnh theo giới tính và tuổi tác, hai xét nghiệm này (IRMA và RIA) cho kết quả đồng nhất ở bệnh nhân mắc bệnh Paget (4.05 ± 6.21 so với 2.41 ± 2.53), cường tuyến giáp nguyên phát (4.14 ± 7.17 so với 2.13 ± 2.28), suy thận mạn tính (25.32 ± 24.49 so với 6.93 ± 5.48), và điều trị glucocorticoid (-1.48 ± 0.78 so với −1.11 ± 0.57). Tuy nhiên, IRMA nhạy cảm hơn khi phân biệt với các đối chứng ở tất cả các bệnh lý xương chuyển hóa này vì các giá trị tuyệt đối của điểm Z trung bình với IRMA cao hơn đáng kể so với những giá trị thu được với RIA (p < 0.05–0.0001). Chúng tôi kết luận rằng IRMA osteocalcin mới đặc hiệu cho người này có thể nhạy cảm hơn so với RIA bò trong việc điều tra lâm sàng các bệnh lý xương chuyển hóa.

Osteocalcin nguyên vẹn của con người được tinh chế từ xương đùi cũng như các đoạn thử nghiệm của phân tử nguyên vẹn [các axit amin (aa) 1-19, 20-43, và 45-49] đã được sử dụng để tạo ra và sàng lọc các kháng thể đơn dòng (MAbs). Một phương pháp ELISA hai vị trí đã được phát triển để đo lường osteocalcin của con người trong huyết thanh bằng cách sử dụng các MAbs này. Một MAb xác định vùng giữa của osteocalcin con người (aa20-43) đã được sử dụng làm kháng thể bắt giữ, và một MAb đặc hiệu với đầu NH2 (aa7-19) gắn peroxidase đã được sử dụng để phát hiện. Osteocalcin của con người thu được từ xương đã được sử dụng để hiệu chuẩn, và tính song song đã được quan sát cho osteocalcin từ mẫu huyết thanh, các đoạn giữa NH2 (aa1-43), và osteocalcin tổng hợp của con người. Cả độ biến thiên giữa các xét nghiệm và trong xét nghiệm đều < 7%. Nồng độ osteocalcin trong huyết thanh ở phụ nữ khỏe mạnh trước mãn kinh (n = 49) là 18.3 +/- 4.2 microgam/L (trung bình +/- SD) và 28.6 +/- 9.7 microgam/L ở phụ nữ sau mãn kinh sớm (n = 114). Nồng độ huyết thanh trung bình (n = 10) giảm 10% sau 7 ngày bảo quản ở 4 độ C, trong khi nồng độ osteocalcin nguyên vẹn của con người giảm 63%. N-MID ELISA và IRMA đo lường osteocalcin nguyên vẹn của con người đã được sử dụng để theo dõi tác động của liệu pháp thay thế hormone trong một nghiên cứu hồi cứu. Một sự giảm đáng kể về nồng độ trước mãn kinh chỉ được phát hiện trong N-MID ELISA.

Phân bố siêu cấu trúc của hai protein không collagen, osteopontin (OPN) và osteocalcin (OC), ban đầu được chiết xuất từ ma trận xương và được các nhà nghiên cứu đề xuất đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành xương, đã được nghiên cứu trong các ma trận xương và sụn từ các tấm tăng trưởng của xương chày gà phôi và sau sinh thông qua kỹ thuật miễn dịch hóa học tế bào độ phân giải cao sử dụng kỹ thuật vàng keo. Trong xương, các mẫu phân nhãn miễn dịch sử dụng kháng thể đa dòng chống lại OPN và OC của gà nhìn chung khá tương tự nhau ở chỗ cả hai đều cho thấy sự phân nhãn mạnh mẽ, nhưng thay đổi theo vùng, ở ma trận xương đã khoáng hóa và các vị trí khoáng hóa nhỏ rải rác khắp osteoid và chứa vật liệu hữu cơ cô đặc nổi bật. Osteoid không khoáng hóa thể hiện sự phân nhãn yếu đến trung bình. Trong ma trận xương đã khoáng hóa thực sự, phân nhãn chủ yếu liên quan đến các mảng hữu cơ vô định hình, có mật độ điện tử cao giữa các fibril collagen. Trong sụn tấm tăng trưởng, cả hai protein lần đầu tiên xuất hiện liên quan đến sụn đã được calc hóa trong vùng phì đại, mặc dù các mẫu phân nhãn có phần khác nhau. Đối với OPN, các hạt vàng chủ yếu liên quan đến một mật độ giống như lamina limitans hữu cơ chứa ma trận hữu cơ dạng sợi cô đặc ở ngoại vi các nốt nhỏ và khối lượng lớn của sụn đã calc hóa, với phân nhãn trung bình bổ sung ở bên trong của sụn đã calc hóa. Đối với OC, phân nhãn được quan sát trên các cấu trúc sợi khắp ma trận sụn đã calc hóa, với một số, nhưng ít hơn, phân nhãn ở ngoại vi. Trong các vùng thấp nhất của tấm tăng trưởng, phản ứng chính khi sử dụng cả hai kháng thể được tìm thấy trên một lớp vật liệu hữu cơ vô định hình dày ở ngoại vi của sụn đã calc hóa tại giao diện xương/sụn đã calc hóa trong tương lai, một mẫu phân nhãn vẫn tồn tại sau khi xương được lắng đọng tại các vị trí này. OPN và ở mức độ ít hơn OC cũng tập trung trong các đường xi măng (nghỉ ngơi, đảo ngược). Suốt xương và sụn của xương chày, các tế bào của cả hai dòng osteoblastic và osteoclastic đã được tìm thấy áp sát trực tiếp vào các bề mặt được phân nhãn và lamina limitans của ma trận hữu cơ chứa OPN và OC. Tóm lại, từ các dữ liệu miễn dịch hóa tế bào được trình bày ở đây, kết luận rằng việc liên kết OPN và OC với các vùng khoáng hóa của ma trận ngoại bào của xương và sụn và sự tích tụ của các protein này tại các bề mặt và giao diện mô là phù hợp với những giả thuyết cho rằng chúng đóng vai trò trong quá trình khoáng hóa ngoại bào per se và/hoặc có thể trung gian cho sự bám dính tế bào và động lực học.© Willey‐Liss, Inc.