Маркеры разрушения костной ткани при остеопорозе

Идеальный маркер разрушения костной ткани (костной резорбции) — это продукт деградации компонентов костного матрикса, который является отсутствующим в других тканях и не используется в процессе образования кости. Его уровень в крови не должен контролироваться гормонами. При разрушении коллагена некоторые его метаболиты высвобождаются в кровоток, выделяются почками и являются специфическими для костной ткани. Остеокласты одновременно секретируют некоторые ферменты, которые могут использоваться как маркеры активности разрушение кости.

Маркеры разрушения костной ткани

1. оксипролин
2. галактозилоксилизин — ГОЛ
3. тартрат-резистентная кислая фосфатаза (ТРКФ)
4. пиридинолин и деоксипиридинолин
5. карбокситерминальный телопептид колагена 1-го типа (ICTP)
6. Cross-Laps
7. N-телопептид

Оксипролин

Коллаген содержит около 13% оксипролина. Он образуется в результате витамин С-зависимого гидроксилирования с пролина благодаря образованию водородных связей.

В процессе распада коллагена оксипролин высвобождается в кровоток в виде как свободного олигопептида, так и в полипептидной форме, поскольку не может повторно использоваться для синтеза этого белка. Поэтому значительная часть эндогенного оксипролина, находящегося в биологических жидкостях, является продуктом распада различных форм коллагена.

Поскольку половина всего количества коллагена находится в костях, где его метаболизм происходит быстрее чем в других тканях, то предполагают, что экскреция оксипролина с мочой отражает процесс резорбции кости. Однако связь оксипролина, который экскретируется с мочой, с метаболизмом коллагена является чрезвычайно сложной.

Около 90% оксипролина, который высвобождается во время костной резорбции, превращается в свободную аминокислоту и циркулирует в крови, затем фильтруется, почти полностью реабсорбируется и в последующем окисляется в печени до углекислого газа и мочевины. Следовательно, суммарное содержание оксипролина в моче отражает распад костного коллагена лишь на 10%.

При исследовании суточной экскреции оксипролина на протяжении нескольких дней до этого нужно соблюдать диету, исключающую желатинсодержащие продукты. Эффективным также является 12-часовое голодание перед исследованием. Экскрецию оксипролина с мочой натощак оценивают по отношению к концентрации креатинина в той же порции мочи.

Оксипролин в повышенных концентрациях экскретируется в мочу при состояниях, сопровождающихся повышенным костным обменом, при остеомаляции, акромегалии, глюкокортикоид-индуцированном остеопорозе. Наиболее высокие показатели определяются при гиперпаратиреозе.

Галактозилоксилизин

Образуется, как и оксипролин, в остеобластах в результате гидроксилирования лизина с последующим его гликолизилированием. Он содержится исключительно в коллагене 1-го типа и отсутствуюет в коллагеновых пропептидах. Поэтому галактозилоксилизин не высвобождается из костной ткани при формировании кости (в процессе отщепления конечных пропептидов от коллагена), появляется с сосудистом русле исключительно при разрушении костного матрикса (деградации колагена).

Поскольку абсолюное и общее содержание гидроксилизиновых гликозидов в костной и мягких тканях существенно отличается, то предполагают, что выделение ГОЛ с мочой является более чуствительным маркером разрушения костной ткани, чем выделение оксипролина.

Тартрат-резистентная кислая фосфатаза

Кислые фосфатазы — это группа лизосомальных ферментов, способных гидролизовать фосфорные моноэфиры в кислой среде. Они присутствуют, главным образом, в костной ткани, предстательной железе, тромбоцитах, эритроцитах, селезенке (фракции изоферментов). Эти фракции легко различаются по субстратной специфичности и кинетикой.

Костная фракция кислой фосфатазы отличается тем, что L(+)-тартрат не ингибирует ее активность, в отличие от простатической фракции. Кислая фосфатаза находится на костной поверхности, которая обращена к «гофрированному краю» (плазмоленной оборки) — места наиболее активного окисления.

Уровень ТРКФ достоверно повышается при различных метаболических остеопатиях, сопровождающихся высокой скоростью костного обмена, при усиленной костной резорбции, а также после удаления яичников. Однако клиническое значение этого маркера при остеопорозе необходимо еще установить.

Пиридинолин и деоксипиридинолин

Каждая молекула коллагена содержит наряду с водородными связями поперечные соединения («сшивки» — cross-links), структура которых неоднородна в различных типах коллагена. В коллагене 1-го, 2-го, 3-го и 9-го типов их структра была расшифрована — это пиридинолин и деоксипиридинолин.

Поскольку коллагеновый матрикс в наибольшем количестве находится в кости, а скорость ее метаболизма превышает другие ткани, считается, что источником пиридинолина и деоксипиридинолина в биологических жидкостях является именно коллаген костного происхождения. Относительное содержание пиридинолина и деоксипиридинолина изменяется в зависимости от вида ткани, для кости это соотношение равно 3.

Пиридинолин и деоксипиридинолин высвобождаются из костного матрикса при резорбции его остеокластами. Эти коллагеновые «сшивки» в организме не метаболизируются и выводятся почками в свободной форме (около 40%) и в связанной с пептидами (60%), где возможно их определение иммуноферментным методом или методом высокоэффективной жидкостной хроматографии под высоким давлением с последующим флюоресцентным анализом.

Таким образом, определение экскреции пиридинолина и деоксипиридинолина с мочой имеет определенные преимущества перед оксипролином:

1. во-первых, коллаген некостного происхождения значительно меньше влияет на содержание в крови и моче этих cross-links;
2. во-вторых, их определение не требует соблюдения диеты перед исследованием;
3. в-третьих, отсутствие метаболических превращений пиридинолина и деоксипиридинолина к моменту выведения с мочой.

Эти маркеры считаются высокочувствительными и специфичными. Деоксипиридинолин за специфичностью даже превосходит пиридинолин, поскольку содержится только в костной ткани и в незначительном количестве — в дентине. Экскреция пиридинолина и деоксипиридинолина подчиняется циркадным ритмам: увеличивается ночью и уменьшается днем. Это, вероятно, отражает усиление процессов обмена костной ткани и ее резорбции в ночное время.

Проведенные исследования отметили, что уровень экскреции этих веществ с мочой — отличный маркер костного обмена, особенно для оценки ремоделирования в постменопаузальном периоде у женщин. Экскреция этих веществ также возрастает при остеомаляции и первичном гиперпаратиреозе.

Карбокситерминальный телопептид колагена 1-го типа

Является продуктом распада коллагена. Он состоит из трех перекрестно связанных пептидных фрагментов, каждый из которых включает примерно 14-18 аминокислотных остатков. ICTP образуется при деградации коллагена под действием трипсина или коллагеназ и является компонентом карбокситерминального участка (С-участка) альфа цепи коллагена. Концентрация ICTP возрастает при остеопорозе с высоким уровнем костного оборота, гиперпаратиреозе, костных метастазах. Зато большинство авторов считают, что ICTP является показателем метаболизма коллагена, а не специфическим маркером костного ремоделирования. Определяют карбокситерминальний телопептида коллагена 1-го типа в крови радиоиммунным методом.

Cross-Laps

Этот термин используется для характеристики пептида, состоящего из 8 аминокислот:

Glu-Lys-Ala-His-Asp-Glc-Gly-Arg

Cross-Laps является компонентом карбокситерминального телопептида коллагена 1-го типа (CTx) и образуется при ферментативной деградации коллагена. Эта последовательность лишена дальнейшего разрушения. Увеличение екскреции CTx опредяют при остеопорозе, болезни Педжета, первичном гиперпаратиреозе и гипертиреозе. Есть предпосылки считать, что компоненты распада С-телопептида со специфическими маркерами костной резорбции. Лабораторную диагностику остеопороза определением Cross-Laps проводят в моче твердофазным иммуноферментным методом.

N-телопептид

N-телопептид — это аминотерминальный перекрестно-связанный пептидний фрагмент коллагена 1-го типа, который образуется в процессе остеокласт-опосредованной резорбции кости. Есть данные, что N-телопептид обладает большей специфичностью и чувствительностью для диагностики остеопороза и оценки эффективности противоостеопоротического лечения, чем пиридинолин.