骨成分オステオカルシンの認知機能への効果 12の増加方法

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オステオカルシンとアルツハイマー病

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骨成分オステオカルシンの認知機能への効果 12の増加方法

はじめに

オステオカルシンとは

骨の25%を占める非コラーゲン成分であるオステオカルシンは、骨芽細胞(骨の形成)の活性を調節する骨制御因子。破骨細胞とその前駆体の活性の調節因子としても作用する。

カルボキシル化することによって骨の結合作用をもつが、カルボキシル化されていない状態では体内でホルモンとして以下の働きを示すことが報告されている。

  • 膵臓のβ細胞に作用してインスリン分泌の促進
  • 脂肪細胞に働くことで、アディポネクチンの分泌を促進
  • 筋肉に作用してエネルギーの利用率を高め運動能力を促進
  • 精巣への刺激によりテストステロン生合成を高める
  • 脳神経細胞の発達と機能に重要な役割果たす。
Osteocalcin: A Pivotal Mediator or an Innocent Bystander in Energy Metabolism? - PubMed
Osteocalcin: A Pivotal Mediator or an Innocent Bystander in Energy Metabolism?
加齢によって低下するオステオカルシン

ヒトの循環オステオカルシンは加齢によって低下する。

PubMed

骨粗鬆症患者で高い血清オステオカルシンレベルが示されることがある。

これは骨からのオステオカルシンの急激な流出を示唆しており血清オステオカルシンレベルの高値は、骨密度を高い精度で予測する因子となる。

PubMed
高齢女性の認知機能に関連

比較的健康な高齢者では全身の骨ミネラル密度と認知機能の間には関連性は認められないが、オステオカルシンの血漿レベルは、高齢女性の実行機能と認知スコアに関連する。

Association between osteocalcin and cognitive performance in healthy older adults
cognitive deterioration and reductions of bone health coincide with increasing age. We examine the relationship between bone composition and plasma markers of b
パーキンソン病への保護効果

パーキンソン病ラットモデルでは、脳脊髄液のオステオカルシンレベルが低下することが発見されている。オステオカルシン投与は、AKT /GSK3βシグナル伝達を介して6-ヒドロキシドーパミン誘発性パーキンソン病ラットモデルの運動機能障害を改善する。

Osteocalcin Ameliorates Motor Dysfunction in a 6-Hydroxydopamine-Induced Parkinson’s Disease Rat Model Through AKT/GSK3β Signaling
Osteoblasts derived osteocalcin (OCN) is recently reported to be involved in dopaminergic neuronal development. As dopaminergic neuronal injury in the substanti

オステオカルシンの役割

骨を強くする

オステオカルシンは、ビタミンK2によって活性化された後、骨組織においてカルシウム結合の役割をもつことにより、骨の強度や柔軟性をもたせることができる。

Proper Calcium Use: Vitamin K2 as a Promoter of Bone and Cardiovascular Health
Inadequate calcium intake can lead to decreased bone mineral density, which can increase the risk of bone fractures. Supplemental calcium promotes bone mineral

糖代謝の改善

オステオカルシンは、インスリン産生を増加させグルコースの取り込み能力を底上げすることにより、高血糖を抑制する作用ももつ。オステオカルシンは膵臓ではβ細胞を増殖させインスリン産生を増加させる。

脂肪細胞のアディポネクチン発現を増加させ、脂肪組織へのグルコースの取り込み能力を高め血糖値を抑制する。

Endocrine Regulation of Energy Metabolism by the Skeleton - PubMed
The regulation of bone remodeling by an adipocyte-derived hormone implies that bone may exert a feedback control of energy homeostasis. To test this hypothesis
An Overview of the Metabolic Functions of Osteocalcin - PubMed
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骨-膵臓軸

画像、イラストなどを保持する外部ファイル。オブジェクト名はgfq721fig1.jpgです

Osteocalcin: a pivotal mediator or an innocent bystander in energy metabolism?

テストステロンの増加

オステオカルシンは精巣のライディッヒ細胞で発現するGタンパク質共役受容体に結合することにより、CREB依存的にテストステロン合成に必要な酵素の発現を調節し、生殖細胞の生存を促進する。

Endocrine Regulation of Male Fertility by the Skeleton - PubMed
Interactions between bone and the reproductive system have until now been thought to be limited to the regulation of bone remodeling by the gonads. We now show
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オステオカルシンの脳機能への効果

非カルボキシル化であるオステオカルシンは血液脳関門を通過し、脳幹、視床、視床下部に蓄積し、これらの領域のニューロンと特異的に結合して、さまざまな神経伝達物質の合成とシグナル伝達に影響を与える。

Maternal and Offspring Pools of Osteocalcin Influence Brain Development and Functions - PubMed
The powerful regulation of bone mass exerted by the brain suggests the existence of bone-derived signals modulating this regulation or other functions of the br

神経伝達物質・抗不安作用

セトロニン合成の増加

脳幹ではオステオカルシンは、セロトニン作動性に関わる背側縫線核、正中縫線核に結合することにより、セトロニン合成が増加し、カルシウムフラックスが誘導され、神経活動電位の周波数が増加する。

ドーパミン合成の増加

オステオカルシンは、腹側被蓋野(VTA)のニューロンに結合し、ドーパミン合成を促進する。

Gpr158 mediates osteocalcin’s regulation of cognition
That osteocalcin (OCN) is necessary for hippocampal-dependent memory and to prevent anxiety-like behaviors raises novel questions. One question is to determine

認知機能

記憶の改善

オステオカルシンはマウス海馬のGpr158とBDNFの発現を調節することにより、ヒストン結合タンパク質(RbAp48)の作用を制御することが示されており、これにより加齢に伴う記憶喪失に対する有益な作用をもつことがわかった。

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Precisely deciphering the molecular mechanisms of age-related memory loss is crucial to create appropriate therapeutic interventions. We have previously shown t
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糖尿病患者の認知障害

血清低カルボキシル化オステオカルシンの減少は、2型糖尿病男性患者の認知障害と関連する。

Decreased Serum Undercarboxylated Osteocalcin Is Associated With Cognitive Impairment in Male Patients With Type 2 Diabetes - PubMed
The serum ucOC is positively correlated with RBANS scores in male T2DM patients. It suggests that serum ucOC may be involved in the development and progression
遺伝子変異

オステオカルシンの主な調節因子であるRUNX2遺伝子変異は、認知機能の低下を招く頭蓋骨異形成症を引き起こす。

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オステオカルシンを増やす12の方法

運動

持久運動

ランダム化比較試験 一時間にわたる中程度の持続的な運動は肥満成人の後に抑制される循環オステオカルシンおよび低カルボキシル化オステオカルシンの食ボキシル化を弱めた。対照的に高強度インターバルトレーニングでは変更が示されなかった。

Acute Continuous Moderate-Intensity Exercise, but Not Low-Volume High-Intensity Interval Exercise, Attenuates Postprandial Suppression of Circulating Osteocalcin in Young Overweight and Obese Adults - PubMed
Acute CMIE, but not LV-HIIE, attenuates the postprandial-induced suppression of tOC and ucOC. CMIE may be an effective tool to control the circulating levels of
運動によって異なるオステオカルシンへの適応

マラソンランナーは、コントロールグループよりも有意に高いオステオカルシンレベルを示す。

運動の初期段階では副甲状腺ホルモンの分泌が増加し、オステオカルシンが減少する。そのため運動経験のない若者が週に2〜3回運動を行うと、オステオカルシンのレベルは最初の4週間は著しく低下し8週間後には回復する。

Changes in Bone Turnover Induced by Aerobic and Anaerobic Exercise in Young Males - PubMed
Physical activity is considered an important factor in attaining bone mass. However, the mechanisms by which exercise affects bone metabolism are not completely

骨形成の刺激および形成は継続的に与えることによってトレーニングに適応する。これは、運動の期間が骨代謝の速度に大きな影響を与えることを示す。

The effect of long-distance running on bone strength and bone biochemical markers
It still remains controversial whether exercise will help or adversely affect the bone formation. The aim of this study was to evaluate the effect of common lon

栄養化合物

ビタミンK2

ビタミンKは骨芽細胞の増殖と分化に影響を与える。ビタミンK欠乏は、ビタミンKの欠乏はオステオカルシンの低下を招き、骨密度の低下と骨折リスクの増加に関連する。

二重盲検無作為化プラセボ対照試験 40人の若い男性へのビタミンK投与は4週間後にオステオカルシンレベルを増加させた。同時にインスリン抵抗性が低下し糖代謝の改善を示した。

Vitamin K: an old vitamin in a new perspective
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Vitamin K, originally recognised as a factor required for normal blood coagulation, is now receiving more attention in relation to its role in bone metabolism.
ビタミンD

ビタミンD(2500IU)の6週間の補給とカロリー制限は、食事のみのグループと比較して肥満高齢女性の血清オステオカルシンレベルを上昇させた。

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The effect of vitamin D supplementation and caloric restriction (CR) on glycemic indices and osteocalcin (OC) is not clear. In this randomized controlled double
ビタミンC

ビタミンCの投与は骨粗鬆症ラットモデルのオステオカルシン発現を増強し、破骨細胞と骨芽細胞活性への調節を介して骨粗鬆症を抑制することが実証された。

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This study evaluated the effects of vitamin C on osteogenic differentiation and osteoclast formation, and the effects of vitamin C concentration on bone microst
オメガ3脂肪酸

オメガ3脂肪酸の投与はラットのオステオカルシンを増加させる。

Dietary Supplementation of omega-3 Fatty Acid and Circulating Levels of interleukin-1beta, Osteocalcin, and C-reactive Protein in Rats - PubMed
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亜鉛

正常な血清亜鉛レベルを有する特発性低身長の子供への6~12ヶ月の亜鉛補給は、オステオカルシンを増加させた。

Effect of Zinc Supplementation on Growth Hormone Secretion, IGF-I, IGFBP-3, Somatomedin Generation, Alkaline Phosphatase, Osteocalcin and Growth in Prepubertal Children With Idiopathic Short Stature - PubMed
Controversy exists about the effect of zinc on growth and the GH-IGF system. Zinc supplementation has been shown to stimulate linear growth in zinc-deficient ch
マンガン

マンガン補給は、ラットの血清オステオカルシンを大幅に増加させ、脊椎と大腿骨のミネラル密度を改善する。

Manganese Supplementation Improves Mineral Density of the Spine and Femur and Serum Osteocalcin in Rats - PubMed
The effect of manganese (Mn) supplementation on bone mineral density (BMD) and bone metabolism parameters was determined in ovariectomized Sprague-Dawley rats.

ハーブ

オリーブ抽出物

二重盲検無作為化プラセボ対照試験 12ヶ月のオリーブ抽出物の摂取は、骨密度が低下したオステオペニア女性のオステオカルシン濃度を増加させた。

Twelve-month Consumption of a Polyphenol Extract From Olive (Olea Europaea) in a Double Blind, Randomized Trial Increases Serum Total Osteocalcin Levels and Improves Serum Lipid Profiles in Postmenopausal Women With Osteopenia - PubMed
This exploratory study supports preclinical observations and warrants further research by showing that a specific olive polyphenol extract (Bonolive®) affects s
シリマリン(ミルクシスル)

ミルクシスルに含まれるシリマリン成分の骨折したマウスへの投与は、血清オステオカルシンを上昇させ骨ミネラル密度(BMD)が上昇し骨折部位の改善を示した。

Milk Thistle: A Future Potential Anti-Osteoporotic and Fracture Healing Agent - PubMed
Osteoporosis is a progressive disease of the skeleton characterised by bone fragility due to a reduction in bone mass and possibly to alteration in bone archite
レスベラトロール

レスベラトロールは培養細胞にてオステオカルシンのmRNA発現を増強した。

Estradiol and Resveratrol Stimulating Effect on Osteocalcin, but Not Osteonectin and collagen-1alpha Gene Expression in Primary Culture of Rat Calvarial Osteoblast-Like Cells - PubMed
Evidence is available that some endocrine disruptors, acting as selective estrogen receptor modulators (SERMs), interfere with osteoblast differentiation and fu

レスベラトロールサプリメントは、さまざまな動物モデルで骨保護作用があることが示されており、転写因子/シグナル伝達経路を介して骨芽細胞/破骨細胞に影響を与える。

Redirecting

レスベラトロールのSirt1を介したオステオカルシンの増強

図2

Roles for osteocalcin in brain signalling: implications in cognition- and motor-related disorders
It is now generally accepted that the extra-skeleton functionalities of bone are multifaceted. Its endocrine functions came first to light when it was realized

薬剤・ホルモン

メトホルミン

メトホルミンはマウスのオステオカルシン発現のアップレギュレーションを示し、ケトジェニックダイエットによって誘発される骨量減少を緩和する。

Metformin Alleviates the Bone Loss Induced by Ketogenic Diet: An In Vivo Study in Mice
Metformin (Met), an anti-diabetes drug, has also shown therapeutic effects for ovariectomy-induced (OVX) osteoporosis. However, similar effects against bone los

メトホルミンは閉経後女性の血清オステオカルシンレベルおよび骨形成に影響を与えなかった。

Evaluation of the Anti-Osteoporotic Effects of Metformin and Sitagliptin in Postmenopausal Diabetic Women - PubMed
Osteoporosis is the most important metabolic bone disease in patients with diabetes mellitus. Several studies have documented that metformin is osteogenic in vi
エストロゲン

エストロゲンは、Fhl1発現を誘導することにより、骨形成中のWntシグナル伝達の活性を高める。Fhl1は骨形成マーカー、Runt関連転写因子2(Runx2)、オステオカルシン(OCN)、およびオステオポンチン(OPN)の発現を促進する。

PubMed
Crosstalk between Wnt/β-Catenin and Estrogen Receptor Signaling Synergistically Promotes Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Progenitor Cells
Osteogenic differentiation from mesenchymal progenitor cells (MPCs) are initiated and regulated by a cascade of signaling events. Either Wnt/β-catenin or estrog
Estradiol and Resveratrol Stimulating Effect on Osteocalcin, but Not Osteonectin and collagen-1alpha Gene Expression in Primary Culture of Rat Calvarial Osteoblast-Like Cells - PubMed
Evidence is available that some endocrine disruptors, acting as selective estrogen receptor modulators (SERMs), interfere with osteoblast differentiation and fu
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