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{{Infobox Protein
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| PDB = 
| Groesse = 49 Aminosäuren
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| Precursor = (100 aa)
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'''Osteocalcin''' (Synonym: "'''b'''one '''γ'''-carboxylglutamic acid-containing '''p'''rotein" oder: '''"BGP"''', das Gen: ''BGLAP'') ist ein 1975 entdecktes [[Peptidhormon]] im Körper der meisten [[Wirbeltiere]]. Es wird im Knochen durch die [[Osteoblast]]en und im Zahn durch [[Odontoblast]]en 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 [[Neandertaler]]s extrahiert werden. In Mäusen regen bereits kleinste Mengen Osteocalcin die [[Insulin]]ausschüttung und den Abbau von [[Adipozyt|Fettzellen]] an.

== Aufbau und Funktion ==
Das Osteocalcin des Menschen besteht aus 49 [[Aminosäure]]n. Osteocalcin wird beim Menschen durch ein Gen auf dem [[Chromosom]] 1q25-q31 codiert. Seine Synthese wird in [[Osteoblast]]en von [[Calcitriol|1,25(OH)VitD<sub>3</sub>]] 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 [[Glutaminsäure|Glutamylreste]], welche mithilfe des [[Coenzym|Kofaktors]] [[Vitamin K]] und des [[Enzym]]s [[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 [[Gerinnungsfaktoren|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 mellitus]] und [[Adipositas]], im Gegenzug erkrankten Mäuse mit fehlendem Osteocalcin im Serum an Diabetes mellitus und Adipositas. Die neu entdeckten Stoffwechselfunktionen des Osteocalcins bedingen möglicherweise neue Ansätze zur Diabetes-II-Therapie.<ref>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. ({{Webarchiv |url=http://www.cumc.columbia.edu/news/press_releases/karsenty_cell.html |wayback=20081007233502 |text=cumc.columbia.edu}})</ref><ref>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</ref>

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-gekoppelter Rezeptor|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 [[Skelett]]s auf die Fruchtbarkeit nachgewiesen.<ref>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]].</ref>

Osteocalcin beeinflusst im Gehirn die Produktion von [[Neurotransmitter]]n wie [[Serotonin]], [[Dopamin]] und weiteren. Es unterstützt so Lernen und räumliches Gedächtnis.<ref>Franck Oury et al.:Maternal and Offspring Pools of Osteocalcin Influence Brain Development and Funktions. Cell 155,1 (2013), S. 228–241.</ref> Im Laborversuch scheint Osteocalcin bei Mäusen altersbedingt verschlechterte Leistungen in Gedächtnisaufgaben und dem Erkennen neuer Gegenstände wieder zu verbessern.<ref>Eric Kandel, The disordered Mind. Farrar, Staus Giroux, New York (2018).</ref>

== Laborwerte ==
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-Rezeptor]]s) für veränderte Werte verantwortlich sein.

; erhöhte Werte
* Primärer und sekundärer [[Hyperparathyreoidismus]],
* high-turnover [[Osteoporose]],
* [[Knochenmetastase]]n bei [[Malignom]]en,
* [[Osteodystrophia deformans]],
* [[Osteomalazie]],
* [[Hyperthyreose]],
* Niereninsuffizienz

; erniedrigte Werte
* [[Hypoparathyreoidismus]],
* low-turnover Osteoporose,
* längere [[Cortison]]therapie,
* [[rheumatoide Arthritis]]

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

== Literatur ==
* 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 Pettitt|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 ==
* [[Knochen]]
* [[Osteoblasten]]
* [[Kalzitonin]]
* [[Parathormon]]

== Weblinks ==
* {{OMIM|112260}}.
* [http://us.expasy.org/spotlight/back_issues/sptlt046.shtml Protein Spotlight]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Peptidhormon]]
[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 1 (Mensch)]]

Osteocalcin - Versionsgeschichte

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