研究发现，脊椎动物在压力下会释放骨钙素

来源：Sci-News|作者：new staff|2019年9月17日 | 翻译：聚生物

发表在《细胞代谢》(Cell Metabolism)杂志上的一项新研究表明，人类和其他骨脊椎动物需要一种名为骨钙素(osteocalcin)的激素来产生急性应激反应，这是一种对野外生存至关重要的功能;当它们遇到直接的危险时，大脑发出的信号会刺激骨钙素的释放。这种“战或逃”的途径不同于其他由肾上腺释放的激素(如皮质醇、肾上腺素和去甲肾上腺素)介导的途径。

伯杰（Berger）等人在小鼠身上发现，大脑几乎在识别出危险之后，就会立即指示骨骼向血液中注入骨源性激素骨钙素，而骨钙素是启动战斗或逃跑反应所必需的。图片来源:Berger等，doi: 10.1016/j.cmet.2019.08.012。

急性应激反应，也被称为“战或逃反应”，是由交感神经系统介导的，在帮助动物对可能危及生命的情况作出反应方面发挥着关键作用。

位于肾脏上方的肾上腺释放多种激素，如肾上腺素、去甲肾上腺素和皮质醇。这会引发一系列广泛的生理反应，包括体温升高、心率加快、呼吸加快、血压升高和能量消耗增加，使肌肉为行动做好准备。

关于急性应激反应的一个难题是，皮质醇等糖皮质激素需要数小时来改变生理反应，这似乎与对危险做出即时反应的需要不一致。

哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科学院的杰勒德·卡尔桑迪博士说:“虽然这不能排除糖皮质激素可能与急性应激反应的某些能力有关，但它表明，可能还涉及其他激素，如可能是肽激素。”

Karsenty博士和他的同事们推测骨源性激素可能导致急性应激反应，基于他们的假设，骨骼的最初目的是对危险情景做出反应。

骨骼可以保护内脏器官免受创伤，让动物行动并逃离危险，还可以调节听觉，这是一种检测威胁的手段。

此外，骨源激素骨钙素被认为可以在运动过程中增强肌肉功能，这对试图逃离危险的动物来说是必要的，也可以增强记忆，这在野外记住食物和捕食者的位置所需要的。

为了证实这一观点，研究人员发现，血液中代表生物活性的骨钙素，而不是其他骨源性激素的水平，在45分钟受到抑制的小鼠中上升了50%，在受到压力刺激15分钟后上升了150%。

暴露在含有狐尿成分的棉签下的老鼠的骨钙素水平也有所上升，在2.5分钟达到峰值，并在至少3小时内保持稳定。同样，在公众演讲和交叉检查的压力下，人体中骨钙素的水平也会上升。

在老鼠身上进行的基因实验表明，骨钙素对于能量消耗、葡萄糖水平、体温和暴露于压力源后的心率的快速增长是必要的。此外，一次注射骨钙素就足以触发急性应激反应。

与过去关于“战或逃”反应的研究一致，老鼠体内与压力相关的骨钙素激增依赖于大脑中一个名为杏仁核的区域，也就是大脑的恐惧中枢。然而，骨钙素并不需要肾上腺参与。

“骨钙素可以解释过去在人类和其他动物缺乏糖皮质激素和肾上腺产生的应激激素时所观察到的逃避反应，”卡尔桑迪博士说。

额外的实验揭示了这一现象的具体事件链。急性应激源触发成骨细胞指示骨细胞，吸收通过Glast转运体转运的神经递质谷氨酸，谷氨酸由骨中存在的邻近神经元释放。

一旦进入成骨细胞，谷氨酸会抑制一种使骨钙素失活的酶的活性。成骨细胞释放后，激活的激素信号通过Gprc6a受体，减少参与休息和消化活动的上呼吸道和肝脏副交感神经细胞的放电。

这使得交感神经系统的活动没有受到干扰，进而引发了与战斗或逃跑有关的生理反应。

“目前骨钙素作为一种应激激素的特性提供了一个概念框架，可以捕获大多数骨钙素调控的生理过程，”Karsenty博士说。

“事实上，骨钙素能够促进急性应激反应，增强记忆力，并在运动过程中增强肌肉功能，这表明骨钙素对生活在恶劣环境(如野生环境)中的脊椎动物具有生存优势。”

原文检索：

Julian Meyer Berger et al. Mediation of the Acute Stress Response by the Skeleton. Cell Metabolism, published online September 12, 2019; doi: 10.1016/j.cmet.2019.08.012

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