I. Mengenal Metabolisme Tulang dan Hubungannya dengan Osteoporosis

Gambar 1 Mekanisme kerja RANKL dan OPG dalam mengatur metabolisme tulang.

Metabolisme tulang adalah proses kompleks yang mencakup pembentukan dan pembongkaran jaringan tulang. Tulang terdiri dari beberapa jenis sel utama yaitu osteoblas (yang bertanggung jawab membentuk tulang baru), osteoklas (yang berperan menghancurkan tulang), dan osteosit (sel tulang yang mempertahankan jaringan tulang). Metabolisme tulang ini penting untuk menjaga kepadatan dan kekuatan tulang serta berperan dalam homeostasis mineral sistemik seperti kalsium dan fosfat.

Proses metabolisme tulang terdiri dari dua tahap utama:

1. Pembentukan tulang (bone formation), dimana osteoblas mensintesis matriks tulang yang terdiri dari kolagen dan mineral, terutama kalsium dan fosfat.
2. Resorpsi tulang (bone resorption), dimana osteoklas menghancurkan jaringan tulang lama atau rusak sehingga mineralnya dapat dilepaskan ke dalam darah.

Selain fungsi struktural, tulang juga berperan dalam fungsi endokrin melalui pelepasan hormon seperti osteocalcin yang berperan dalam regulasi glukosa darah dan metabolisme lemak. Tulang juga mengontrol metabolisme fosfat melalui faktor pertumbuhan fibroblas (FGF-23) yang mempengaruhi fungsi ginjal dalam reabsorpsi fosfat. Tulang juga dapat menyimpan sitokin, faktor pertumbuhan, lemak, serta logam berat yang membantu dalam berbagai fungsi biologis penting.

Metabolisme tulang sangat dipengaruhi oleh hormon estrogen yang berperan penting dalam menjaga kepadatan tulang dan mencegah osteoporosis. Estrogen mempengaruhi proses remodeling tulang dengan cara menekan resorpsi tulang. Dengan demikian, estrogen menjaga keseimbangan antara pembentukan dan penghancuran tulang sehingga kepadatan tulang tetap terjaga.

Osteoporosis merupakan kondisi medis dimana kepadatan dan massa tulang menurun sehingga tulang menjadi rapuh dan mudah patah. Penyakit ini sering disebut sebagai “pembunuh diam-diam” karena biasanya tidak menunjukkan gejala pada tahap awal, dan baru diketahui setelah terjadi patah tulang akibat cedera ringan seperti jatuh, batuk, atau membungkuk. Osteoporosis paling sering terjadi pada wanita pasca menopause, karena penurunan hormon estrogen yang berperan penting dalam menjaga kepadatan tulang.

Gambar 2. Perbandingan Tulang Normal dan Tulang Keropos

Penyebab osteoporosis meliputi berbagai faktor yang menyebabkan terganggunya regenerasi tulang, sehingga massa tulang menurun dan tulang menjadi rapuh. Faktor utama penyebab osteoporosis adalah penuaan dan penurunan hormon estrogen terutama pada wanita pascamenopause, yang mengakibatkan peningkatan aktivitas osteoklas dan penurunan pembentukan tulang baru. Selain itu, kekurangan vitamin D dan kalsium sangat berpengaruh karena keduanya penting untuk menjaga kepadatan tulang. Faktor lain termasuk hipokalsemia, kurangnya aktivitas fisik, konsumsi obat-obatan tertentu seperti steroid, serta kebiasaan merokok dan konsumsi alkohol yang merusak metabolisme tulang. Kondisi ini meningkatkan risiko patah tulang di panggul, pergelangan tangan, dan tulang belakang yang dapat memicu komplikasi serius. Pencegahan dan pengelolaan osteoporosis meliputi deteksi dini, perubahan gaya hidup seperti olahraga teratur, pemenuhan asupan kalsium dan vitamin D, serta terapi hormon jika diperlukan untuk menjaga kesehatan tulang

II. Berbagai Biomarker Metabolisme Tulang dan Osteoporosis

Pengujian metabolisme tulang dan osteoporosis dapat dilakukan dengan metode ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) dan CLIA (Chemiluminescence Immunoassay) untuk mendeteksi biomarker spesifik yang merefleksikan aktivitas pembentukan dan resorpsi tulang.

Metode ELISA menggunakan antibodi spesifik untuk mengikat biomarker dalam sampel darah, dengan hasil kuantitatif diperoleh dari perubahan warna hasil reaksi enzimatik. Metode CLIA bekerja berdasarkan prinsip serupa, namun menggunakan reaksi chemiluminescent yang menghasilkan sinyal cahaya sebagai indikator keberadaan biomarker, memberikan sensitivitas dan rentang dinamis yang lebih tinggi.

Pengujian dengan ELISA dan CLIA memungkinkan diagnosis dini, pemantauan progresi penyakit osteoporosis, dan evaluasi respon terapi secara akurat. Kedua metode ini banyak digunakan dalam laboratorium klinis dan penelitian kesehatan tulang karena keandalannya dalam mengukur konsentrasi biomarker dengan sensitivitas tinggi.

Beberapa biomarker yang umum diuji untuk metabolisme tulang dan osteoporosis meliputi:

1. Osteocalcin merupakan protein non-kolagen yang diproduksi oleh osteoblas, sel yang bertanggung jawab dalam pembentukan tulang baru. Fungsi utama osteocalcin adalah membantu dalam proses mineralisasi tulang, yaitu pengendapan mineral seperti kalsium dan fosfor ke dalam matriks tulang. Proses ini penting untuk menjaga kekuatan, kepadatan, dan kestabilan struktur tulang sehingga tulang tetap kuat dan tidak mudah patah.

Selain perannya dalam tulang, osteocalcin juga berfungsi sebagai hormon yang memengaruhi metabolisme tubuh lainnya, termasuk meningkatkan sensitivitas insulin dan mengatur metabolisme glukosa dan lemak. Dengan demikian, osteocalcin memiliki peran ganda dalam kesehatan tulang sekaligus pengaturan metabolisme energi. Pada kondisi osteoporosis, kadar osteocalcin dapat menurun, yang mengindikasikan gangguan dalam proses pembentukan dan mineralisasi tulang sehingga tulang menjadi lebih rapuh. Oleh karena itu, osteocalcin sering digunakan sebagai biomarker untuk menilai aktivitas pembentukan tulang dan risiko osteoporosis.

Tabel 1. Produk Osteocalcin

2. C-terminal telopeptida kolagen tipe I (CTX) adalah produk degradasi kolagen tipe I yang dilepaskan saat tulang dihancurkan oleh osteoklas, sel yang bertanggung jawab atas proses resorpsi tulang. CTX merupakan biomarker penting yang mencerminkan aktivitas resorpsi tulang secara langsung. Pengukuran CTX digunakan secara klinis untuk menilai tingkat resorpsi tulang, membantu diagnosis osteoporosis, memonitor efektivitas terapi antiresorptif seperti bifosfonat, dan sebagai indikator risiko patah tulang. Pasien dengan kadar CTX di atas ambang tertentu memiliki risiko osteoporosis dan patah tulang yang lebih besar.

Tabel 2. Produk C-terminal Telopeptida Kolagen Tipe I

3. N-terminal propeptida dari kolagen tipe I (P1NP) merupakan biomarker pembentukan tulang lainnya yang umum digunakan dalam evaluasi turnover tulang. Pemantauan P1NP berguna untuk mengevaluasi keseimbangan metabolisme tulang, yaitu pembentukan dan resorpsi tulang yang menentukan massa tulang dan risiko osteoporosis. Penurunan atau peningkatan kadar P1NP dapat mengindikasikan perubahan metabolisme tulang akibat penyakit atau terapi.

Tabel 3. Produk N-terminal Propeptida dari Kolagen Tipe I (P1NP)

4. Parathyroid hormone (PTH) adalah hormon yang mengatur metabolisme kalsium dan tulang, relevan dalam patofisiologi osteoporosis. (PTH) merangsang sel tulang pembentuk (osteoblas) untuk memproduksi zat yang disebut RANKL. RANKL ini kemudian membantu sel pemecah tulang (osteoklas) tumbuh dan bekerja lebih aktif. Selain itu, PTH juga mengurangi produksi zat penghambat osteoklas yang disebut osteoprotegerin (OPG). Jadi, PTH menyebabkan tulang lebih banyak dihancurkan oleh osteoklas dengan cara memperbanyak stimulasi dan mengurangi penghambatan terhadap mereka.

Tabel 4. Produk Parathyroid Hormone (PTH)

5. Tartrate resistant acid phosphatase 5b (TRACP 5b) adalah enzim yang dihasilkan oleh osteoklas, sel yang bertanggung jawab untuk menghancurkan tulang. Enzim ini digunakan sebagai biomarker untuk mencerminkan aktivitas resorpsi tulang oleh osteoklas. TRACP 5b bersifat spesifik untuk osteoklas yang aktif dan tidak ditemukan pada jenis sel lain, sehingga kadar TRACP 5b dalam darah dapat menunjukkan seberapa aktif proses penghancuran tulang berlangsung. Oleh karena itu, pengukuran TRACP 5b sering digunakan untuk memantau aktivitas osteoklas dan efektivitas terapi pada penyakit metabolik tulang seperti osteoporosis. Selain itu, TRACP 5b berperan dalam mekanisme resorpsi tulang baik secara intra maupun ekstraseluler selama proses remodeling tulang

Tabel 5. Produk Tartrate Resistant Acid Phosphatase 5b (TRACP 5b)

Untuk pertanyaan produk dan stock lebih lanjut dapat menghubungi kami PT. Indogen melalui email sales.indogen@gmail.com atau melalui WhatsApp pada link berikut https://indogen.id/contact-us/

Artikel Terkait :

1. Analisis Kesehatan Tulang Melalui Deteksi Metabolisme Tulang dengan Metode ELISA

Referensi :

1. Föger-Samwald U, Dovjak P, Azizi-Semrad U, Kerschan-Schindl K, Pietschmann P. (2020) Osteoporosis: Pathophysiology and therapeutic options. EXCLI J. 20;19:1017-1037
2. Hues W.(2024).Metabolic Processes in Bone Development J Osteopor Phys Act. 12:368