2019-09-15 04:57:01
骨骼而不是肾上腺素驱动战斗或飞行反应

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当面对捕食者或突然危险时,心率上升,呼吸变得更快,并且葡萄糖形式的燃料被泵送到整个身体以准备动物战斗或逃离。

构成“战斗或逃跑”反应的这些生理变化被认为部分由激素肾上腺素引发。

但哥伦比亚研究人员的一项新研究表明,骨骼脊椎动物无法在没有骨骼的情况下对这种危险做出反应。研究人员在小鼠和人类中发现,几乎在大脑识别出危险之后,它会指示骨骼使用骨源性激素骨钙素充满血液,这是打开战斗或飞行反应所必需的。

“在骨质脊椎动物中,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GérardKarsenty说,他是哥伦比亚大学Vagelos医学和外科医学院遗传与发育系主任,医学博士。

“它彻底改变了我们对急性应激反应如何发生的看法。”

为什么骨?

“骨头只是一个钙化管组件的观点在我们的生物医学文化中根深蒂固,”Karsenty说。但大约十年前,他的实验室假设并证明骨骼对其他器官有隐藏的影响。

该研究显示骨骼释放骨钙素,骨钙素通过血液流动,影响胰腺,大脑,肌肉和其他器官的生物学功能。

自那时以来的一系列研究表明,骨钙素有助于通过增加细胞摄入葡萄糖的能力,改善记忆力以及帮助动物以更高的耐力跑得更快来调节新陈代谢。

为什么骨骼对其他器官有这些看似无关的影响?

“如果你认为骨骼是为了保护生物体免受危险而进化的东西 - 头骨保护大脑免受创伤,骨骼允许脊椎动物逃脱捕食者,甚至耳朵中的骨头提醒我们接近危险 - 荷尔蒙的功能骨钙素开始有意义,“Karsenty说。如果骨骼进化成为逃避危险的手段,Karsenty假设骨骼也应该参与急性应激反应,这种反应在危险的情况下被激活。

骨钙素必须对危险作出反应

如果骨钙素有助于引起急性应激反应,它必须在检测到危险后的最初几分钟内快速起效。

在这项新研究中,研究人员向小鼠提供了捕食者尿液和其他压力因素,并寻找血液中的变化。在2到3分钟内,他们看到骨钙素水平飙升。

同样在人群中,研究人员发现,当人们受到公开演讲或交叉询问的压力时,骨钙素也会激增。

当骨钙素水平升高时,随着战斗或飞行反应的开始,小鼠的心率,体温和血糖水平也会上升。

相比之下,经过基因工程改造而无法制造骨钙素或其受体的小鼠对压力源完全无动于衷。 “没有骨钙素,他们对感知的危险反应不强,”Karsenty说。 “在野外,他们会有短暂的一天。”

作为最后的测试,研究人员能够通过注射大量骨钙素,在无应激小鼠中引起急性应激反应。

肾上腺素不是战斗或飞行所必需的

这些发现也可以解释为什么没有肾上腺和肾上腺不足的患者 - 没有产生肾上腺素或其他肾上腺激素的手段 - 可以产生急性应激反应。

在小鼠中,当小鼠不能产生大量骨钙素时,这种能力消失了。

“这告诉我们,骨钙素的循环水平足以驱动急性应激反应,”Karsenty说。

生理学是生物学的新前沿

生理学可能听起来像老式生物学,但过去15年发展起来的新遗传技术已将其作为科学的新前沿。

使动物体内特定细胞中的单个基因失活的能力,以及在特定时间,导致鉴定出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施加影响。

“我毫不怀疑还有更多新的器官间信号被发现,”Karsenty说,“这些相互作用可能与20世纪早期发现的相互作用一样重要。”

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