研究发现骨性脊椎动物释放骨源性激素骨钙素以应对压力

发表在《细胞代谢》杂志上的一项新研究表明，人类和其他骨骼脊椎动物需要一种称为骨钙素的激素来产生急性应激反应，这是在野外生存的关键功能。当他们面临直接危险时，脑源信号会刺激骨钙素从骨骼中释放。这种“战斗或逃跑”途径不同于由肾上腺释放的激素介导的其他途径，例如皮质醇，肾上腺素和去甲肾上腺素。

急性应激反应，也称为战斗或逃避反应，是由交感神经系统介导的，在帮助动物对可能威胁生命的情况做出反应中起着关键作用。

位于肾脏顶部的肾上腺释放各种激素，例如肾上腺素，去甲肾上腺素和皮质醇。这会触发一系列广泛的生理反应，包括温度，心率，呼吸频率，血压和能量消耗的增加，从而为运动做好肌肉准备。

关于急性应激反应的一个难题是诸如皮质醇的糖皮质激素需要数小时才能改变生理反应，这似乎与对危险的立即反应相矛盾。

哥伦比亚大学瓦格罗斯分校的盖拉德·卡森蒂(GérardKarsenty)博士说：“尽管这当然并不排除糖皮质激素可能与急性应激反应有关，但它暗示了其他激素(可能是肽激素)也可能参与其中。”内科医生与外科医生学院。

Karsenty博士及其同事基于骨的最初目的是对危险做出反应的假设，怀疑骨源性激素可能有助于急性应激反应。

骨骼可以保护内部器官免受创伤，允许动物移动并逃脱危险，并调节听力，这是检测威胁的一种方法。

此外，已知骨源性激素骨钙素在运动过程中会增强肌肉功能，这对于试图逃避危险的动物是必需的，并能增强记忆力，这在野外需要记住食物和掠食者的位置。

为了支持这一观点，研究人员发现，受约束45分钟的小鼠的血液中骨钙素的生物活性形式的血液水平升高了50%，而其他骨骼源性激素的血液水平却升高了15%，而在受到抑制的小鼠中，血液水平升高了150%。压力刺激。

暴露于浸有狐狸尿成分的棉签中的小鼠也显示出骨钙素水平升高，在2.5分钟达到峰值，并保持稳定至少3个小时。同样，暴露于公开演讲和交叉检查压力下的人的生物活性骨钙素的循环水平也有所上升。

小鼠的遗传实验表明，骨钙蛋白对于暴露于应激源时能量消耗，循环葡萄糖，温度和心率的强劲增加是必需的。此外，单次注射骨钙蛋白足以引发急性应激反应。

与以往关于战斗或逃跑反应的研究一致，小鼠骨钙素与压力相关的激增依赖于称为杏仁核的大脑区域，杏仁核也称为大脑的恐惧中心。但是，它不需要肾上腺。

Karsenty博士说：“骨钙蛋白可以解释以往在缺乏糖皮质激素和肾上腺产生的其他分子的人类和其他动物中完整的飞行或飞行反应的观察结果。”

其他实验揭示了特定的事件链。急性应激源触发称为成骨细胞的成骨细胞，通过Glast转运蛋白吸收由骨骼中附近神经元释放的神经递质谷氨酸。

一旦进入成骨细胞，谷氨酸就会抑制使骨钙素失活的酶的活性。从成骨细胞中释放出来后，活化的激素通过Gprc6a受体发出信号，从而减少了上消化道和参与消化活动的肝副交感神经元的放电。

这使交感神经系统的活动不受阻碍，触发了与战斗或飞行相关的生理反应。

Karsenty博士说：“目前骨钙素作为应激激素的特征提供了一个概念框架，可以捕获大多数骨钙素调节的生理过程。”

“事实上，骨钙素促进运动过程中急性应激反应，促进记忆并增强肌肉功能的能力表明，骨钙素赋予生活在敌对环境(例如野外)中的骨质脊椎动物以生存优势。”

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