13.02.2026

13.05.2026

7 мин

0,0

Остеокальцин

Краткое содержание статьи Статья представляет комплексный обзор остеокальцина — белка костного матрикса, который традиционно рассматривался как маркер активности остеобластов, но в последние годы признан многофункциональным гормоном. Рассмотрены его биохимия, механизм синтеза, посттрансляционные модификации, а также классические и эндокринные функции: регуляция костного ремоделирования, глюкозного обмена, мужской фертильности, мышечной функции и когнитивных процессов. Дана оценка клинической значимости остеокальцина, включая показания к анализу, интерпретацию результатов и влияние различных факторов на уровень белка. Проведено сравнение с другими маркерами костного метаболизма. Описываются современные исследования и перспективы применения остеокальцина в диагностике, терапии и профилактике метаболических, эндокринных и нейродегенеративных заболеваний. Подчеркивается необходимость комплексного подхода к его оценке с учетом физиологических и аналитических особенностей.

Автор:

Мусин Ульфат Камилович Врач ортопед, остеопат, хирург. Кандидат Медицинских Наук. Стаж: 27 лет.

Редактор статьи:

Нурлыгаянов Радик Зуфарович Врач Высшей категории. Опыт работы 27 лет

анализы

Поделиться в социальных сетях:

Специалист:

Направление

Поделиться в социальных сетях:

Размер текста статьи:

Для слабовидящих

Послушать

Прочитать потом

Сообщить о неточности в описании

Остеокальцин: Комплексный обзор маркера костного метаболизма и эндокринного регулятора

Введение в остеокальцин

Остеокальцин (ОК), также известный как костный Gla-белок (BGP, Bone Gla Protein), представляет собой неколлагеновый белок костного матрикса, который на протяжении десятилетий считался исключительно маркером активности остеобластов - клеток, ответственных за формирование новой костной ткани. Он синтезируется преимущественно остеобластами и в небольших количествах одонтобластами. Первоначально его клиническое применение было ограничено оценкой скорости костного ремоделирования, в частности, в диагностике и мониторинге лечения остеопороза и других метаболических заболеваний скелета. Однако за последние два десятилетия научное понимание функций остеокальцина кардинально изменилось. Многочисленные исследования, опубликованные в ведущих мировых журналах, таких как Nature Medicine (дата обращения: 15.01.2025) и The New England Journal of Medicine (NEJM) (дата обращения: 15.01.2025), показали, что остеокальцин функционирует как плейотропный гормон, участвующий в регуляции энергетического обмена, гомеостаза глюкозы, мужской фертильности, мышечной функции и даже когнитивных процессов. Этот обзор представляет собой систематизированный анализ современных данных о биохимии, физиологии, клиническом значении и перспективах использования остеокальцина в медицинской практике.

Таким образом, остеокальцин эволюционировал в нашем понимании от простого биомаркера костной ткани до многофункционального гормона, что открывает новые горизонты для его использования в диагностике и потенциальной терапии широкого спектга заболеваний.

Биохимия, структура и синтез остеокальцина

Молекулярная структура и посттрансляционная модификация

Остеокальцин - это небольшой белок, состоящий у человека из 49 аминокислотных остатков с молекулярной массой около 5.8 кДа. Его уникальной особенностью, определяющей ключевые биологические свойства, является наличие трех остатков гамма-карбоксиглутаминовой кислоты (Gla) в позициях 17, 21 и 24. Этот процесс, известный как гамма-карбоксилирование, происходит в эндоплазматическом ретикулуме остеобластов и катализируется ферментом гамма-глутамилкарбоксилазой.

Кофактором для этого фермента является восстановленная форма витамина К (гидрохинон). Недостаток витамина К приводит к синтезу не полностью карбоксилированного или недокарбоксилированного остеокальцина (ucOC), который обладает низкой аффинностью к ионам кальция и гидроксиапатиту костного матрикса, но при этом проявляет повышенную гормональную активность.

Именно соотношение между карбоксилированной (cOC) и недокарбоксилированной (ucOC) формами определяет его функциональный профиль - костно-тропный или системно-гормональный.

Структурная уникальность остеокальцина заключается в витамин К-зависимом гамма-карбоксилировании, которое критически важно для его способности связываться с костным матриксом и определяет его разделение на костную и гормональную фракции.

Схематическое изображение молекулы остеокальцина с Gla-доменами, связывающими кальций.

Синтез и секреция

Ген, кодирующий остеокальцин (BGLAP), экспрессируется в зрелых остеобластах под контролем ключевого транскрипционного фактора остеогенеза - Runx2. Синтез белка регулируется множеством гормонов и цитокинов, включая витамин D3 (кальцитриол), который является мощным стимулятором его продукции, а также глюкокортикоиды, подавляющие его синтез. После трансляции и посттрансляционной модификации (карбоксилирования) большая часть синтезированного остеокальцина (около 80-90%) встраивается в новообразованный костный матрикс, где он связывается с кристаллами гидроксиапатита. Оставшиеся 10-20% поступают в системный кровоток. В процессе костной резорбции, опосредованной остеокластами, остеокальцин высвобождается из матрикса в кровь, где подвергается дальнейшей модификации и деградации. В крови остеокальцин присутствует в виде нескольких форм: интактной молекулы, крупных N-концевых фрагментов (N-MID фрагмент) и более мелких С-концевых фрагментов. Большинство современных иммуноферментных анализов нацелены на определение суммы интактного остеокальцина и его стабильного N-MID фрагмента.

Синтез остеокальцина остеобластами и его последующее распределение между костным матриксом и кровотоком лежат в основе его использования в качестве динамического маркера скорости костеобразования.

Физиологические функции остеокальцина

Классическая роль в костном ремоделировании

Основная и наиболее изученная функция остеокальцина связана с регуляцией минерализации и структуры костной ткани. Являясь продуктом активных остеобластов, его концентрация в сыворотке крови напрямую отражает скорость формирования костного матрикса. Клинические рекомендации по остеопорозу, в том числе разработанные Министерством здравоохранения РФ (дата обращения: 18.01.2025), указывают на остеокальцин как на один из ключевых маркеров костного формирования. Его уровень повышается в состояниях с ускоренным костным обменом (например, постменопаузальный остеопороз, болезнь Педжета, гиперпаратиреоз) и снижается при низкой скорости ремоделирования (например, гипопаратиреоз, терапия глюкокортикоидами, лечение бисфосфонатами). Таким образом, измерение остеокальцина позволяет оценить эффективность антирезорбтивной или анаболической терапии остеопороза.

В клинической практике остеокальцин служит надежным индикатором активности остеобластов, позволяя врачам оценивать скорость костеобразования и мониторить ответ на лечение метаболических заболеваний скелета.

Эндокринная функция: Остеокальцин как гормон

Исследования последних лет, многие из которых можно найти в базе данных PubMed (дата обращения: 19.01.2025), выявили, что недокарбоксилированная форма остеокальцина (ucOC) действует как гормон, регулирующий функции различных органов и систем.

Инфографика, показывающая двойную роль остеокальцина в костном метаболизме и эндокринной системе.

Регуляция метаболизма глюкозы и чувствительности к инсулину

Остеокальцин оказывает прямое влияние на поджелудочную железу, стимулируя пролиферацию β-клеток и секрецию инсулина. Одновременно он повышает чувствительность к инсулину в периферических тканях, таких как мышцы, жировая ткань и печень, способствуя утилизации глюкозы. Механизм действия связан с активацией рецептора GPRC6A на поверхности клеток-мишеней. Клинические исследования показывают обратную корреляцию между уровнем остеокальцина в крови и риском развития сахарного диабета 2 типа (СД2), а также с показателями инсулинорезистентности (индекс HOMA-IR).

Гормональная активность остеокальцина делает его важным звеном в оси "кость-поджелудочная железа", регулирующим гомеостаз глюкозы, а его низкий уровень ассоциирован с повышенным риском метаболических нарушений, включая СД2.

Влияние на мужскую фертильность

Остеокальцин стимулирует стероидогенез в клетках Лейдига в яичках, что приводит к увеличению синтеза тестостерона. Этот эффект не зависит от классической гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. Исследования на животных моделях показали, что мыши, лишенные гена остеокальцина, страдают от снижения фертильности и низкого уровня тестостерона. У людей также наблюдается положительная корреляция между концентрацией остеокальцина и уровнем общего тестостерона у мужчин.

Остеокальцин является эндокринным регулятором мужской репродуктивной функции, напрямую стимулируя выработку тестостерона и поддерживая фертильность.

Воздействие на мышечную ткань и физическую работоспособность

Во время физических нагрузок костная ткань высвобождает остеокальцин в кровоток. Он действует на миоциты, улучшая поглощение и утилизацию глюкозы и жирных кислот, тем самым повышая мышечную выносливость и работоспособность. Этот механизм позиционирует остеокальцин как "экзеркин" - гормон, опосредующий положительные эффекты физической активности. Снижение уровня остеокальцина с возрастом может вносить вклад в развитие саркопении (возрастной потери мышечной массы).

Функционируя как гормон физической активности, остеокальцин оптимизирует энергетический метаболизм в мышцах, что подчеркивает важность взаимодействия костной и мышечной систем (остео-мышечный перекрестный диалог).

Нейротропные эффекты и когнитивные функции

Остеокальцин способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и влиять на функции центральной нервной системы. В головном мозге он стимулирует синтез нейротрансмиттеров (серотонина, дофамина), подавляет синтез ГАМК, а также участвует в процессах развития гиппокампа, ключевой структуры для памяти и обучения. Снижение уровня остеокальцина ассоциируется с возрастным ухудшением когнитивных функций и повышенным уровнем тревожности.

Остеокальцин играет роль в поддержании когнитивного здоровья, модулируя нейрохимические процессы и структурное развитие мозга, что указывает на существование оси "кость-мозг".

Клиническое значение и лабораторная диагностика

Показания к назначению анализа на остеокальцин

Анализ на остеокальцин назначается врачами различных специальностей (эндокринологами, ревматологами, травматологами, педиатрами) в следующих клинических ситуациях:

Диагностика и мониторинг остеопороза: Оценка скорости костного обмена для определения риска переломов и контроля эффективности лечения.
Болезнь Педжета: Характеризуется крайне высоким уровнем костного ремоделирования, что отражается в значительном повышении остеокальцина.
Первичный гиперпаратиреоз: Повышенная продукция паратгормона стимулирует как резорбцию, так и формирование кости, приводя к росту уровня ОК.
Хроническая болезнь почек и минерально-костные нарушения (ХБП-МКН): Определение типа костной болезни (с высоким или низким обменом) для коррекции терапии.
Оценка консолидации переломов: Уровень ОК повышается в процессе заживления перелома.
Оценка статуса витамина К: Низкий уровень карбоксилированного ОК может указывать на дефицит этого витамина.
Эндокринные заболевания: В рамках комплексной оценки при тиреотоксикозе, гипотиреозе, синдроме Кушинга, дефиците гормона роста.
В педиатрии: Оценка ростовых процессов и диагностика нарушений костного метаболизма у детей.

Спектр показаний к определению уровня остеокальцина широк и охватывает не только первичные заболевания скелета, но и системные эндокринные и метаболические расстройства.

Референтные значения и их вариабельность

Референтные интервалы для остеокальцина могут значительно варьироваться в зависимости от используемого метода анализа (ИФА, ИХЛА), анализируемой формы (интактный, N-MID), а также от возраста и пола пациента. Важно ориентироваться на нормы, предоставленные конкретной лабораторией (например, Инвитро (дата обращения: 20.01.2025) или CMD (дата обращения: 20.01.2025)).

**Таблица 1. Примерные референтные значения остеокальцина (N-MID) в сыворотке крови**
Возрастная и половая группа	Референтный интервал, нг/мл
Мужчины
18-30 лет	24.0 - 70.0
30-50 лет	14.0 - 42.0
>50 лет	14.0 - 46.0
Женщины
Пременопауза	11.0 - 43.0
Постменопауза	15.0 - 46.0
Дети (пик пубертата)	до 120.0 и выше

Наиболее высокие физиологические уровни остеокальцина наблюдаются у детей и подростков в периоды интенсивного роста скелета, что является нормой и отражает активные процессы костеобразования.

Интерпретация уровня остеокальцина требует обязательного учета возраста, пола, менопаузального статуса у женщин и референтных значений конкретной лаборатории из-за высокой физиологической вариабельности показателя.

График, иллюстрирующий возрастные изменения уровня остеокальцина у мужчин и женщин.

Интерпретация результатов анализа

Повышенные значения остеокальцина

Высокий уровень остеокальцина свидетельствует об ускоренном костном формировании, что может наблюдаться при следующих состояниях:

Физиологические: активный рост у детей и подростков, заживление переломов.
Патологические:
- Постменопаузальный остеопороз (с высоким костным обменом).
- Болезнь Педжета (деформирующий остеит).
- Первичный и вторичный гиперпаратиреоз.
- Тиреотоксикоз (гиперфункция щитовидной железы).
- Остеомаляция.
- Костные метастазы (остеобластического типа, например, при раке предстательной железы).
- Хроническая болезнь почек с фиброзно-кистозным остеитом.
- Прием некоторых препаратов (анаболические стероиды, фториды, антиконвульсанты).

Повышение остеокальцина является неспецифическим маркером усиленного костного метаболизма, требующим дальнейшей диагностики для установления первопричины.

Пониженные значения остеокальцина

Низкий уровень остеокальцина указывает на замедление процессов костеобразования. Это характерно для:

Возрастные изменения: постепенное снижение у пожилых людей.
Патологические:
- Гипопаратиреоз.
- Гипотиреоз (микседема).
- Синдром и болезнь Иценко-Кушинга (избыток глюкокортикоидов).
- Дефицит гормона роста (соматотропная недостаточность).
- Терапия глюкокортикоидами.
- Лечение бисфосфонатами и деносумабом (антирезорбтивная терапия).
- Гипогонадизм (у мужчин).
- Тяжелый дефицит витамина D и кальция.
- Хроническая болезнь почек с адинамической костной болезнью.
- Некоторые формы остеогенеза несовершенного.

Снижение уровня остеокальцина сигнализирует о подавлении остеобластической активности, что может быть как результатом заболевания, так и следствием проводимой терапии.

Факторы, влияющие на уровень остеокальцина

При интерпретации результатов необходимо учитывать ряд факторов, способных повлиять на его концентрацию:

Суточный (циркадный) ритм: Уровень остеокальцина имеет выраженные суточные колебания с пиком в ранние утренние часы (около 4:00) и минимумом во второй половине дня. Для корректного мониторинга в динамике рекомендуется сдавать кровь в одно и то же время, предпочтительно утром натощак.
Сезонные колебания: Наблюдается тенденция к повышению уровня ОК в конце лета и снижению в конце зимы, что, вероятно, связано с изменением концентрации витамина D.
Лекарственные препараты: Глюкокортикоиды, бисфосфонаты, деносумаб значительно снижают уровень ОК. Терапия аналогами паратгормона (терипаратид), наоборот, вызывает его резкое повышение.
Функция почек: Остеокальцин и его фрагменты выводятся почками, поэтому при почечной недостаточности их уровень может быть ложно завышен из-за нарушения клиренса.
Физическая активность: Регулярные физические упражнения способствуют повышению уровня остеокальцина.

Корректная клиническая оценка уровня остеокальцина невозможна без учета преаналитических факторов, таких как время взятия крови, принимаемые медикаменты и сопутствующая патология, особенно нарушение функции почек.

Сравнительный анализ остеокальцина с другими маркерами костного ремоделирования

Остеокальцин является одним из нескольких маркеров, используемых для оценки костного метаболизма. Для комплексной картины часто определяют как маркеры формирования, так и маркеры резорбции.

**Таблица 2. Сравнительная характеристика основных маркеров костного ремоделирования**
Маркер	Тип	Источник	Преимущества	Недостатки
Остеокальцин (ОК)	Формирование	Остеобласты	Отражает активность зрелых остеобластов, чувствителен к изменениям в костном обмене.	Короткий период полужизни, выраженный суточный ритм, зависимость от функции почек.
Пропептид проколлагена I типа (P1NP)	Формирование	Остеобласты (при синтезе коллагена I типа)	Высокая стабильность в образце, меньшие суточные колебания, рекомендован IOF и IFCC.	Может повышаться при состояниях, не связанных с костью (например, фиброз печени).
Костная щелочная фосфатаза (b-ALP)	Формирование	Остеобласты	Специфична для костной ткани.	Возможна перекрестная реактивность с печеночным изоферментом, особенно при заболеваниях печени.
С-концевой телопептид коллагена I типа (CTX-I, Beta-CrossLaps)	Резорбция	Деградация коллагена I типа остеокластами	Высокая чувствительность к изменениям костной резорбции, быстрый ответ на терапию.	Очень выраженный суточный ритм (требует строго утреннего взятия натощак), влияние приема пищи.
N-концевой телопептид коллагена I типа (NTX)	Резорбция	Деградация коллагена I типа остеокластами	Менее подвержен влиянию пищи по сравнению с CTX-I.	Выраженный суточный ритм, экскретируется почками.

Хотя P1NP в настоящее время считается "золотым стандартом" маркера костеобразования из-за своей стабильности, остеокальцин остается ценным инструментом, особенно в контексте его двойной роли как маркера и гормона, а также при оценке статуса витамина К.

Клинические исследования и перспективы

Современные исследования, которые активно обсуждаются на платформах вроде Google Scholar (дата обращения: 21.01.2025) и на конференциях EULAR (European Alliance of Associations for Rheumatology) (дата обращения: 21.01.2025), сосредоточены на изучении терапевтического потенциала остеокальцина. Разрабатываются подходы к модуляции его активности для лечения метаболического синдрома, СД2 и саркопении. Особый интерес представляет изучение недокарбоксилированной формы (ucOC) как более точного индикатора метаболического здоровья. Возможно, в будущем измерение соотношения cOC/ucOC станет рутинной практикой для оценки не только здоровья костей, но и риска кардиометаболических заболеваний. Также исследуется роль остеокальцина в процессах старения и долголетия, что открывает совершенно новые горизонты для геронтологии.

Перспективы использования остеокальцина выходят далеко за рамки остеологии, смещаясь в область превентивной медицины, эндокринологии и геронтологии, с потенциалом разработки новых терапевтических стратегий.

Заключение

Остеокальцин является уникальным биомолекулярным соединением, чье значение в медицине за последние годы претерпело кардинальную переоценку. Из узкоспециализированного маркера активности остеобластов он превратился в плейотропный гормон, играющий ключевую роль в интеграции метаболизма скелета с энергетическим гомеостазом, репродуктивной и нервной системами. В клинической практике он остается важным инструментом для диагностики и мониторинга заболеваний костной ткани, таких как остеопороз. Однако для правильной интерпретации его уровня необходимо глубокое понимание его физиологии, факторов вариабельности и аналитических особенностей. Дальнейшее изучение эндокринных функций остеокальцина обещает новые прорывы в понимании и лечении широкого спектра социально значимых заболеваний, от сахарного диабета до когнитивных нарушений.

Комплексный подход к оценке остеокальцина, учитывающий как его костную, так и гормональную функции, позволяет максимально эффективно использовать этот маркер для улучшения диагностики, прогнозирования и персонализированного лечения пациентов.

Список сокращений

ОК - Остеокальцин
BGP - Bone Gla Protein (Костный Gla-белок)
Gla - Гамма-карбоксиглутаминовая кислота
cOC - Карбоксилированный остеокальцин
ucOC - Недокарбоксилированный (андеркарбоксилированный) остеокальцин
СД2 - Сахарный диабет 2 типа
ХБП-МКН - Хроническая болезнь почек - минеральные и костные нарушения
ПТГ - Паратгормон
P1NP - N-терминальный пропептид проколлагена I типа
CTX-I - С-терминальный телопептид коллагена I типа
ИФА - Иммуноферментный анализ
ИХЛА - Иммунохемилюминесцентный анализ

Краткий глоссарий

Остеобласты - Клетки костной ткани, ответственные за синтез нового костного матрикса (формирование кости).
Остеокласты - Клетки, осуществляющие резорбцию (разрушение) костной ткани.
Костное ремоделирование - Постоянный процесс обновления костной ткани, включающий в себя скоординированные циклы резорбции и формирования.
Гамма-карбоксилирование - Посттрансляционная модификация белка, заключающаяся в присоединении карбоксильной группы к остаткам глутаминовой кислоты при участии витамина К.
Гидроксиапатит - Основной минеральный компонент костной ткани, придающий ей прочность.
Плейотропный гормон - Гормон, оказывающий множественные и разнообразные эффекты на различные органы и ткани.

Список литературы

Клинические рекомендации "Остеопороз". Министерство Здравоохранения Российской Федерации, 2021. - URL: https://cr.minzdrav.gov.ru/recomend/16_4 (дата обращения: 18.01.2025).
Информационный портал лаборатории "Инвитро". Остеокальцин (Osteocalcin, N-MID-фрагмент). - URL: https://www.invitro.ru/analizes/for-doctors/538/2243/ (дата обращения: 20.01.2025).
Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Фадеев В.В. Эндокринология: учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2020.
Торопцова Н.В., Никитинская О.А., Беневоленская Л.И. Маркеры костного ремоделирования в клинической практике. Научно-практическая ревматология. 2011;49(1):68-76. - URL: https://cyberleninka.ru/ (дата обращения: 22.01.2025).
Российская ассоциация по остеопорозу (РАОП). Официальный сайт. - URL: https://osteoporoz.ru/ (дата обращения: 22.01.2025).
Karsenty G, Ferron M. The contribution of bone to whole-organism physiology. Nature. 2012 Jan 18;481(7381):314-20. - URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22258609/ (дата обращения: 19.01.2025).
Lee NK, Sowa H, Hinoi E, et al. Endocrine regulation of energy metabolism by the skeleton. Cell. 2007;130(3):456-469. - URL: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(07)00888-2 (дата обращения: 23.01.2025).
Eastell R, Szulc P. Use of bone turnover markers in postmenopausal osteoporosis. Lancet Diabetes Endocrinol. 2017;5(11):908-923. - URL: https://www.thelancet.com/journals/landia/article/PIIS2213-8587(17)30184-5/fulltext (дата обращения: 23.01.2025).
Oury F, Khrimian L, Gardin A, et al. Osteocalcin regulates murine and human fertility. J Clin Invest. 2013;123(6):2421-2431. doi:10.1172/JCI65369. - URL: https://www.jci.org/articles/view/65369 (дата обращения: 24.01.2025).
Cochrane Database of Systematic Reviews. Bone turnover markers for the assessment of treatment response in osteoporosis. - URL: https://www.cochranelibrary.com/ (дата обращения: 24.01.2025).
National Institute for Health and Care Excellence (NICE). Guidelines on Osteoporosis: assessing the risk of fragility fracture. - URL: https://www.nice.org.uk/guidance/cg146 (дата обращения: 25.01.2025).

Проверено врачом

Мусина Ильмира Мавлетхановна