Кости, а не адреналин, запускают острую реакцию на стресс

При столкновении с хищником или внезапной опасностью, частота сердечных сокращений повышается, дыхание становится учащённым, а по всему телу прокачивается топливо в виде глюкозы, чтобы подготовить животное к борьбе или бегству. Считается, что эти физиологические изменения, которые представляют собой реакцию гипервозбуждения «сражайся или беги», отчасти вызваны гормоном адреналином.

Новое же исследование, проведённое колумбийскими научными сотрудниками, предполагает, что костистые позвоночные не могли бы получить такую реакцию на опасность без скелета. Исследователи обнаружили, что у мышей и людей практически сразу после распознавания опасности, мозг отдаёт команду скелету наполнить кровоток костным гормоном остеокальцином, который необходим для включения реакции борьбы или бегства.

«У костистых позвоночных острая реакция на стресс невозможна без остеокальцина», – говорит главный испытатель исследования Жерар Карсенти, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой Генетики и Развития колледжа врачей и хирургов Колумбийского университета Вагелос. «Это полностью меняет наш взгляд на то, как по нашему мнению возникают острые стрессовые реакции».

Почему кость?

«Представление о костях как о простой совокупности кальцинированных трубок глубоко укоренилось в нашей биомедицинской культуре», – говорит Карсенти. Но около десяти лет назад его лаборатория выдвинула гипотезу и продемонстрировала, что скелет оказывает скрытое влияние на другие органы.

Исследование выявило, что скелет высвобождает остеокальцин, который циркулирует в системе кровообращения, чтобы оказывать влияние на функции биологии поджелудочной железы, мозга, мышц и других органов.

Серия исследований с тех пор показала, что остеокальцин помогает регулировать метаболизм, увеличивая способность клеток принимать глюкозу, улучшает память и помогает животным быстрее бегать с большей выносливостью.

Почему кость оказывает все эти, казалось бы, неродственные эффекты на другие органы?

«Если подумать о кости как о чём-то, что эволюционировало для того, чтобы защищать организм от опасности: череп защищает мозг от травмы, скелет позволяет позвоночным избегать хищников, и даже кости в ухе предупреждают нас о приближающейся опасности – тогда гормональные функции остеокальцина начинают обретать смысл», – говорит Карсенти. Если кость эволюционировала в качестве средства для избегания опасности, Карсенти выдвинул гипотезу, что скелет также должен быть вовлечен в острую стрессовую реакцию, которая инициируется в присутствии опасности.

Остеокальцин необходим, чтобы реагировать на опасность

Если остеокальцин помогает вызывать острую реакцию на стресс, он должен действовать быстро, в первые несколько минут после обнаружения опасности.

В новом исследовании учёные представили мышам мочу хищника и другие раздражители и искали изменения в кровотоке. В течение 2-3 минуты они увидели всплеск уровня остеокальцина. Аналогично и у человека: исследователи обнаружили, что уровень остеокальцина также поднимается у людей, когда они подвергаются стрессу публичных выступлений или перекрёстного допроса.

Когда уровень остеокальцина повышался, частота сердечных сокращений, температура тела и уровень глюкозы в крови у мышей также возрастали по мере того, как начиналась реакция «борьбы или бегства». В отличие от мышей, которые были генетически сформированы таким образом, что они не могли производить остеокальцин или их рецепторы были совершенно безразличны к стрессовому фактору. «Без остеокальцина они особо не реагировали на воспринимаемую опасность, – говорит Карсенти. – В природе их век был бы весьма не долгим».

В качестве заключительного теста исследователи смогли вызвать острую стрессовую реакцию у невозбудимых мышей, просто введя большое количество остеокальцина.

Адреналин не обязателен для реакции «борьбы или бегства»

Полученные результаты могут также объяснить, почему всё-таки у животных без надпочечников и пациентов с недостаточностью надпочечников – то есть без средств производства адреналина или других гормонов надпочечников – может развиваться острая стрессовая реакция.

У мышей эта способность исчезала, когда мыши были неспособны производить большое количество остеокальцина. «Это показывает нам, что циркулирующих уровней остеокальцина достаточно, чтобы стимулировать острую стрессовую реакцию», — говорит Карсенти.

Физиология – новый рубеж биологии

Физиология может звучать в нашем восприятии как старомодная биология, но новые генетические методы, разработанные в последние 15 лет, утвердили её в качестве нового рубежа в науке.

Способность инактивировать отдельные гены в определённых клетках внутри животного и в определённое время привела к выявлению многих новых связей между органами. Скелет – это только один пример; сердце и мышцы также оказывают влияние на другие органы.

«У меня нет ни малейшего сомнения в том, что нам предстоит открыть ещё много новых межорганных сигналов, – говорит Карсенти, – и эти взаимодействия могут быть столь же важны, как и те, которые были открыты в начале 20-го века».

Исследование «Посредническая функция скелета в острой стрессовой реакции» было опубликовано в сентябре 2012 в журнале «Клеточный Метаболизм».

Автор: Медицинский Центр Ф. Ирвинг Колумбийского Университета
Перевод: Басарева Алёна
Источник: Phys.Org

Рекомендуем

• Болезни и здоровье: новая парадигма
• Презумпция невиновности вирусов
• Инфекция – это не сражение, а уборка в организме
• Почему мы болеем? Взгляд на простудные заболевания с позиции натуропатии
• Наши мысли и мировосприятие оказывают влияние на наши гены даже в большей степени, чем мы можем осознать