骨代謝回転異常

臨床情報

骨は主にコラーゲンマトリックスから構成されており、その中にカルシウムとリン酸が沈着してヒドロキシアパタイトを形成しています。成人の骨格は主に2種類の骨から成り立っています。すなわち、皮質骨（cortical bone）と海綿骨（trabecular bone）です。
皮質骨は、身体全体を支える、臓器を保護する、運動のためのてことして働く、さらに化学成分を貯蔵・放出するなど、骨の主要な機能を担っています。一方、海綿骨は代謝活動が活発な部分であり、長骨の末端、関節付近、椎骨内部などに存在します。
骨代謝回転（リモデリング）は、古い骨が骨格から除去される骨吸収（resorption）と、新しい骨が形成される骨形成（formation）からなる、生涯にわたる動的なプロセスです。この過程は、骨の成長や、骨折や日常生活で生じる微小損傷の修復に関与しています。また、機械的負荷などの機能的要求にも応答します。このプロセスは、副甲状腺ホルモン（PTH）やビタミンDなどの全身性ホルモン、ならびにサイトカインや成長因子などの局所メディエーターの作用によって厳密に調節されています。
出生後1年以内に、乳児の骨格は一度すべて吸収され新しい骨へと置き換えられます。その後もこのプロセスは年間約10～20％の割合で続き、約30歳で最大骨量（peak bone mass）に達します。
最大骨量に達した後は、骨リモデリングは骨形成と骨吸収のバランスが保たれた状態となり、骨量はおよそ10年間安定します。その後、骨吸収の増加と骨形成の低下が見られるようになり、加齢に伴う骨量減少が始まります。
骨リモデリングの過程では、骨組織または骨関連細胞（骨芽細胞および破骨細胞）からさまざまな物質が放出されます。これらの物質は骨代謝マーカー（Bone Turnover Markers：BTMs）と呼ばれ、産生される代謝段階に応じて骨形成マーカーと骨吸収マーカーの2つのカテゴリーに分類されます。
骨吸収マーカーは、破骨細胞による骨基質の吸収に関連しています。具体的には、石灰化マトリックスの溶解を示す酒石酸耐性酸性ホスファターゼ5b（TRAcP 5b）や、タンパク質マトリックスの分解、特にⅠ型コラーゲンのテロペプチド（CTX-IおよびNTX-I）などがあります。
一方、骨形成マーカーは骨芽細胞の機能や骨形成のさまざまな側面を反映します。例えば、タンパク質マトリックスの沈着を示すオステオカルシンやⅠ型プロコラーゲン前駆体ペプチド（PINP）、さらに骨マトリックスの石灰化を示す骨型アルカリホスファターゼ（BAP）などがあります。
骨リモデリング過程の異常、例えば骨組織の過剰な吸収は、代謝性骨疾患を引き起こします。代表的なものとして、骨粗鬆症、骨軟化症、骨パジェット病などがあります。

検査

骨代謝マーカーの測定は、骨形成および骨吸収の速度を反映するため、一部の代謝性骨疾患の評価や病態の進行モニタリングに役立ちます。骨代謝マーカーの最も一般的な用途は、骨粗鬆症など骨疾患の治療モニタリングです。骨代謝回転は動的なプロセスであるため、治療開始後にはBTM値が比較的早期に変化し、治療の適切性の評価や治療遵守の確認を迅速に行うことができます。
また、パジェット病や低ホスファターゼ症などの一部の代謝性疾患では、骨代謝マーカーは状態把握の補助として有用です。
骨吸収の過程では、骨中のⅠ型コラーゲンが破骨細胞によって分解され、C末端テロペプチド（β-CrossLaps、Ⅰ型コラーゲン架橋C末端テロペプチド：CTX-I）が生成されます。これらはⅠ型コラーゲンの断片であり、血流中へ放出されます。破骨細胞の活性が骨芽細胞よりも高い場合、血中CTX-I濃度は上昇します。したがって、血清中CTX-I濃度は骨粗鬆症の経過や治療効果の評価指標となります。
一方、骨芽細胞の活性が破骨細胞よりも高いことを示す骨代謝マーカー、例えば骨型アルカリホスファターゼ（BAP）やオステオカルシンは、骨形成マーカーと考えられます。
国際的なガイドラインでは、骨粗鬆症治療のモニタリングとして、血中の骨形成マーカーであるⅠ型プロコラーゲンN末端プロペプチド（PINP）と、骨吸収マーカーであるⅠ型コラーゲンC末端テロペプチド（CTX-I）の測定が推奨されています。