骨头,不是肾上腺素,驱动战斗或飞行反应

当动物面临捕食者或突然危险时,心率上升,呼吸变得更快,葡萄糖形式的燃料在整个身体中泵送以准备动物以战斗或逃离。

这些构成“战斗或逃跑”反应的生理变化,被认为部分是由肾上腺素的释放引发的。

但是一个新的学习来自哥伦比亚的研究人员认为,没有骨骼的危险,骨脊椎动物无法鼓起这种反应。在大脑识别危险之后,小鼠和人类发现的研究人员几乎立即,它指示骨架用骨源激素骨钙蛋白泛滥的血液,这是需要打开战斗或飞行反应。

“在骨性脊椎动物中,如果没有骨钙素,急性应激反应是不可能的,”该研究的高级研究员说,GérardKarsenty,MD,博士他是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科医生和外科医生学院遗传与发展系主任。

“它完全改变了我们对急性应激反应发生的看法。”


为什么骨?

“骨骼的视野只是钙化管的组装,深深地侵入了我们的生物医学文化,”Karsenty说。但大约十年前,他的实验室假设并证明了骨架对其他器官的影响隐患。

该研究表明,骨架释放出骨钙素,它通过血液传播,以影响胰腺,大脑,肌肉和其他器官的生物学的功能。

此后的一系列研究表明,骨钙素通过增加细胞的吸收能力来帮助调节新陈代谢葡萄糖,提高内存,并帮助动物运行更快,耐力更强。

为什么骨骼对其他器官有所有这些看似无关的影响?

“如果您认为骨骼作为一种进化以保护生物体免受危险 - 头骨保护脑袋,骨骼允许脊椎动物逃避捕食者,甚至耳朵中的骨骼甚至接近危险 - 致力于危险骨科酸开始有意义,“Karsenty说。如果骨骼作为一种逃避危险的手段,则kars0假设骨架也应该参与急性应激反应,这在存在危险情况下被激活。


对危险做出反应所必需的骨钙蛋白

如果骨钙素有助于引起急性应激反应,它必须在发现危险后的最初几分钟内迅速发挥作用。

在这项新研究中,研究人员给老鼠喂食食肉动物的尿液和其他压力源,并观察它们血液中的变化。在两到三分钟内,他们看到骨钙素水平飙升。

同样,研究人员发现,当对公众演讲或交叉检查的压力受到压力时,骨钙素也会在人们中飙升。

当大鼠的骨钙素水平增加,小鼠的心率,体温和血糖水平也增加了战斗或飞行反应。

相比之下,已经遗传地改造的小鼠使它们不能使骨钙素或其受体完全漠不关心于压力源。Karsenty说。“没有骨钙蛋白,他们没有强烈对被感知的危险作出反应,”Karsenty说。“在野外,他们有一个短短的一天。”

作为最终测试,通过注射大量的骨钙蛋白,研究人员能够通过注射大量的骨钙蛋白来引入未经用的小鼠中的急性应激反应。


肾上腺素不是必要的战斗或飞行

这一发现也可以解释为什么没有肾上腺的动物和肾上腺素不足的病人——无法产生肾上腺素或其他肾上腺激素——会产生急性应激反应。

在老鼠中,当老鼠不能产生大量的骨钙素时,这种能力就消失了。

“这表明我们循环水平的骨癌水平足以推动急性应力反应,”Karstenty说。


生理学:生物学的新前沿

生理学可能听起来像是老式的生物学,但在过去的15年里,新的遗传技术已经建立为科学的新前沿。

能够在动物内部的特定细胞中灭活单一基因,并在特定时间内导致了许多新的器官间关系。骨架只是一个例子;心脏和肌肉也对其他器官产生影响。

“我毫不怀疑,还有更多新的器官间信号有待发现,”Karsenty说,“这些相互作用可能与20世纪早期发现的那些一样重要。”

主题

参考文献

更多的信息

Karsenty博士也是遗传学和发展的Paul A. Marks教授和哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医学院的医学教授。

研究, ”由骨骼介导的急性应激反应发表在9月12日的《细胞代谢》(Cell Metabolism)杂志上。

其他作者:Julian Meyer Berger(哥伦比亚大学欧文医学中心),Parminder Singh(国家免疫研究所,新德里,印度),Lori Khrimian (CUIMC), Donald A. Morgan(爱荷华大学和退伍军人保健系统),Subrata Chowdhury (CUIMC), Emilio Arteaga-Solis (CUIMC), Tamas L. Horvath(耶鲁大学医学院),Ana I. Domingos(牛津大学,英国),Anna L. Marsland(匹兹堡大学),Vijay Kumal Yadav (CUIMC和印度新德里国家免疫研究所),Kamal Rahmouni(爱荷华大学和退伍军人医疗系统),Gao xiaobing(耶鲁大学医学院)。

该工作得到了国家卫生研究所(授权2P01AG032959-06A1,1001DK104727-03,1A040782-01A1,5T32DK007328,5T32DK007328-38和2P01HL084207);一个ramalingaswamy奖学金;资本奖学金,退伍军人管理局(BX004249);和爱荷华大学的老鹰糖尿病研究中心的兄弟勋章。

两位作者宣称没有相互竞争的经济利益。