ตัวบ่งชี้การสร้างและการสลายกระดูก

กระดูกมีการปรับโครงสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง: เซลล์สร้างกระดูก (osteoblasts) สร้างเนื้อกระดูกใหม่ ในขณะที่เซลล์สลายกระดูก (osteoclasts) สลายกระดูกเก่า ชิ้นส่วนทางชีวเคมีและเอนไซม์ที่หลั่งออกมาในระหว่างกระบวนการเหล่านี้สามารถวัดได้ในเลือดหรือปัสสาวะในฐานะตัวบ่งชี้การหมุนเวียนของกระดูก ตัวบ่งชี้การสร้างกระดูก เช่น โปรคอลลาเจนชนิดที่ 1 เอ็น-โปรเปปไทด์ (P1NP) และออสทีโอแคลซิน (osteocalcin) สะท้อนถึงกิจกรรมของเซลล์สร้างกระดูก ในขณะที่ตัวบ่งชี้การสลายกระดูก เช่น ซี-เทอร์มินัล เทโลเปปไทด์ของคอลลาเจนชนิดที่ 1 (CTX) สะท้อนถึงการสลายเนื้อกระดูกที่ขับเคลื่อนโดยเซลล์สลายกระดูก

Definition

ตัวบ่งชี้การหมุนเวียนของกระดูกคือผลิตภัณฑ์ที่หมุนเวียนอยู่ในกระแสเลือดหรือปัสสาวะจากการปรับโครงสร้างกระดูกใหม่ ซึ่งได้แก่เอนไซม์และเปปไทด์ที่ได้จากคอลลาเจน โดยจัดเป็นตัวบ่งชี้การสร้างกระดูก (สะท้อนกิจกรรมของเซลล์สร้างกระดูก) หรือตัวบ่งชี้การสลายกระดูก (สะท้อนกิจกรรมของเซลล์สลายกระดูก) และใช้วัดเพื่อบ่งชี้อัตราและความสมดุลของการปรับโครงสร้างกระดูกใหม่

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมแนวคิดของการปรับโครงสร้างกระดูกใหม่ ความแตกต่างระหว่างตัวบ่งชี้การสร้างและการสลายกระดูก สารวิเคราะห์ที่เป็นตัวแทนในแต่ละด้าน และปัญหาการกำหนดมาตรฐานและการวิเคราะห์ก่อนการทดสอบที่ควบคุมการตีความข้อมูล เป็นข้อมูลอ้างอิงด้านการวัดและสรีรวิทยา และไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัย การให้คะแนนความเสี่ยงกระดูกหัก หรือแนวทางการรักษา

Core questions

• อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวบ่งชี้การสร้างกระดูกกับตัวบ่งชี้การสลายกระดูก?
• สารวิเคราะห์ใดบ้าง (เช่น P1NP และ CTX) ที่ใช้เป็นตัวบ่งชี้อ้างอิงการสร้างและการสลายกระดูก?
• ระบบ RANKL-OPG ควบคุมการสลายกระดูกในกระบวนการปรับโครงสร้างใหม่อย่างไร?
• เหตุใดปัจจัยก่อนการวิเคราะห์และการกำหนดมาตรฐานการตรวจวัดจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อตัวบ่งชี้เหล่านี้?

Key concepts

• วงจรการปรับโครงสร้างกระดูกใหม่
• ตัวบ่งชี้การสร้างกระดูก (P1NP, ออสทีโอแคลซิน, อัลคาไลน์ฟอสฟาเตสที่จำเพาะต่อกระดูก)
• ตัวบ่งชี้การสลายกระดูก (CTX, NTX, ดีออกซีไพริดิโนลีน)
• กิจกรรมของเซลล์สร้างกระดูกและเซลล์สลายกระดูก
• การส่งสัญญาณ RANKL-OPG
• ตัวบ่งชี้อ้างอิง P1NP และ CTX
• ความผันแปรรายวันและการควบคุมก่อนการวิเคราะห์

Mechanisms

ในวงจรการปรับโครงสร้างกระดูกใหม่ เซลล์สลายกระดูกจะสลายกระดูกส่วนหนึ่ง และเซลล์สร้างกระดูกจะสร้างเนื้อกระดูกใหม่ การสร้างและการทำงานของเซลล์สลายกระดูกถูกควบคุมโดยความสมดุลระหว่าง RANKL ซึ่งกระตุ้นการแยกตัวของเซลล์สลายกระดูก และ osteoprotegerin (OPG) ซึ่งเป็นตัวรับลวงที่ยับยั้ง RANKL; ระบบ RANKL-OPG นี้เป็นกลไกควบคุมการสลายกระดูกแบบพาราครินที่สำคัญ ในระหว่างการสร้างกระดูก เซลล์สร้างกระดูกจะปล่อยโปรคอลลาเจนชนิดที่ 1 เอ็น-โปรเปปไทด์ (P1NP) ออกมาเมื่อมีการสร้างคอลลาเจน และหลั่งออสทีโอแคลซินและเอนไซม์อัลคาไลน์ฟอสฟาเตสที่จำเพาะต่อกระดูก ในระหว่างการสลายกระดูก คอลลาเจนชนิดที่ 1 จะถูกตัดออก ทำให้เกิดการปล่อยเทโลเปปไทด์ เช่น CTX และ NTX การวัดตัวบ่งชี้การสร้างกระดูกและตัวบ่งชี้การสลายกระดูกร่วมกันจะบ่งชี้อัตราและทิศทางของการปรับโครงสร้างกระดูกสุทธิ เนื่องจากตัวบ่งชี้หลายชนิดแสดงความผันแปรรายวันอย่างมีนัยสำคัญและมีความไวต่อการรับประทานอาหารและการจัดการตัวอย่าง การเก็บตัวอย่างที่เป็นมาตรฐานจึงเป็นสิ่งจำเป็น และ P1NP และ CTX ได้รับการเสนอให้เป็นตัวบ่งชี้อ้างอิงเพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปรียบเทียบ

Clinical relevance

ตัวบ่งชี้การหมุนเวียนของกระดูกแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของกระดูกที่มีพลวัต—มากกว่าระดับแร่ธาตุที่คงที่—สามารถอนุมานได้ทางชีวเคมี และการทำความเข้าใจความไวของการวิเคราะห์ก่อนการทดสอบเป็นสิ่งสำคัญในการตีความ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของความรู้ความเข้าใจด้านเวชศาสตร์ห้องปฏิบัติการ ข้อมูลนี้อธิบายว่าตัวบ่งชี้เหล่านี้สะท้อนอะไรและมีการกำหนดมาตรฐานอย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการประเมินความเสี่ยงกระดูกหัก การวินิจฉัย หรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

ตัวบ่งชี้การหมุนเวียนของกระดูกถูกนำมาใช้ในการวิจัยและการปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับโรคกระดูกพรุนและภาวะกระดูกเมตาบอลิกอื่นๆ ซึ่งพบได้บ่อยในประชากรสูงอายุ ความสามารถในการเปรียบเทียบระหว่างห้องปฏิบัติการถูกจำกัดด้วยความแตกต่างของวิธีการตรวจวัด ซึ่งกระตุ้นให้เกิดความคิดริเริ่มในการกำหนดมาตรฐานอ้างอิงระหว่างประเทศที่นำเสนอโดย Vasikaran และคณะ (2011)

History

ตัวบ่งชี้การสร้างและการสลายกระดูกได้รับการพัฒนาตลอดช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เมื่อชีวเคมีของคอลลาเจนและเอนไซม์วิทยาของกระดูกก้าวหน้า การค้นพบแกน RANKL-OPG ประมาณปี 2000 ซึ่งทบทวนโดย Hofbauer และคณะ ได้ชี้แจงการควบคุมการสลายกระดูก ในขณะที่ข้อเสนอในปี 2011 โดย Vasikaran และคณะ ที่จะกำหนดให้ P1NP และ CTX เป็นตัวบ่งชี้อ้างอิง ถือเป็นการก้าวไปสู่การกำหนดมาตรฐานระหว่างประเทศ

Debates

ตัวบ่งชี้ใดควรใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงระหว่างประเทศ?

เนื่องจากมีสารวิเคราะห์การสร้างและการสลายกระดูกหลายชนิดที่มีวิธีการตรวจวัดและความผันแปรทางชีวภาพที่แตกต่างกัน จึงมีการถกเถียงเกี่ยวกับการกำหนดมาตรฐาน; ข้อเสนอที่จะนำ P1NP และ CTX มาใช้เป็นตัวบ่งชี้อ้างอิงมีเป้าหมายเพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปรียบเทียบ แต่ไม่ได้ขจัดความแตกต่างก่อนการวิเคราะห์และการตรวจวัด

Key figures

• Samuel Vasikaran
• Richard Eastell
• Lorenz C. Hofbauer
• Sundeep Khosla

Seminal works

• vasikaran-2011
• hofbauer-2000

Frequently asked questions

อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวบ่งชี้การสร้างกระดูกและตัวบ่งชี้การสลายกระดูก?

ตัวบ่งชี้การสร้างกระดูก (เช่น P1NP และออสทีโอแคลซิน) ถูกปล่อยออกมาโดยเซลล์สร้างกระดูกที่สร้างกระดูก ในขณะที่ตัวบ่งชี้การสลายกระดูก (เช่น CTX) เป็นชิ้นส่วนการสลายตัวของคอลลาเจนที่ถูกปล่อยออกมาเมื่อเซลล์สลายกระดูกสลายกระดูก; ทั้งสองอย่างรวมกันจะบ่งชี้อัตราและความสมดุลของการปรับโครงสร้างกระดูกใหม่

เหตุใดเวลาในการเก็บตัวอย่างจึงมีความสำคัญต่อตัวบ่งชี้การหมุนเวียนของกระดูก?

ตัวบ่งชี้หลายชนิด โดยเฉพาะ CTX มีความผันแปรอย่างมากตลอดทั้งวันและเมื่อรับประทานอาหาร ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเงื่อนไขการเก็บตัวอย่างที่เป็นมาตรฐานเพื่อให้ผลลัพธ์สามารถเปรียบเทียบและตีความได้