Osteocalcine, niet adrenaline, stimuleert het fight or flight mechanisme

12 september 2019, Columbia University Irving Medical Center (vertaald naar het Nederlands voor deze website)

Wanneer een dier geconfronteerd wordt met een roofdier of plotseling gevaar, gaat de hartslag omhoog, wordt de ademhaling sneller en wordt brandstof in de vorm van glucose door het lichaam gepompt om een ​​dier voor te bereiden op vechten of vluchten.

Men denkt dat deze fysiologische veranderingen, die de “vecht- of vlucht” -reactie vormen, gedeeltelijk worden veroorzaakt door het hormoon adrenaline.

Een nieuwe studie van onderzoekers uit Columbia suggereert dat gewervelde dieren deze reactie op gevaar niet kunnen inschakelen zonder het skelet. De onderzoekers ontdekten bij muizen en mensen dat het bijna onmiddellijk nadat de hersenen gevaar herkennen, het skelet opdraagt ​​de bloedstroom te overspoelen met het van bot afkomstige hormoon osteocalcine, dat nodig is om de vecht- of vluchtreactie in te schakelen.

“Bij gewervelde dieren is de acute stressrespons niet mogelijk zonder osteocalcine,” zegt de senior onderzoeker Gérard Karsenty, MD, Ph.D., voorzitter van de Afdeling Genetica en Ontwikkeling aan het Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons.

“Het verandert ons denken over hoe acute stressreacties optreden volledig .”

Waarom botten?

“Het beeld van botten als slechts een verzameling verkalkte buizen is diep verankerd in onze biomedische cultuur,” zegt Karsenty. Maar ongeveer tien jaar geleden stelde zijn laboratorium een ​​hypothese en toonde hij aan dat het skelet invloeden op andere organen heeft.

Uit het onderzoek bleek dat het skelet osteocalcine afgeeft, dat door de bloedbaan reist om de functies van de werking van de alvleesklier, de hersenen, spieren en andere organen te beïnvloeden.

Sindsdien heeft een reeks onderzoeken aangetoond dat osteocalcine helpt bij het reguleren van het metabolisme door het vermogen van cellen om glucose op te nemen te vergroten, het geheugen verbetert en dieren helpt sneller te rennen met een groter uithoudingsvermogen.

Waarom heeft bot al deze schijnbaar niet-gerelateerde effecten op andere organen?

“Als je denkt dat bot iets is dat is ontwikkeld om het organisme tegen gevaar te beschermen – de schedel beschermt de hersenen tegen trauma, laat het skelet gewervelde dieren ontsnappen aan roofdieren, en zelfs de botten in het oor waarschuwen ons voor naderend gevaar – dan beginnen de hormonale functies van osteocalcine zin te krijgen, “zegt Karsenty. Als bot evolueerde als een middel om aan gevaar te ontsnappen, veronderstelde Karsenty dat het skelet ook betrokken zou moeten zijn bij de acute stressrespons, die wordt geactiveerd in aanwezigheid van gevaar.

Osteocalcine is noodzakelijk om te reageren op gevaar

Als osteocalcine helpt bij het veroorzaken van de acute stressreactie, moet het snel werken, in de eerste paar minuten nadat gevaar is gedetecteerd.

In de nieuwe studie presenteerde de onderzoekers urine van een roofdier en andere stressoren aan muizen en zochten naar veranderingen in de bloedbaan. Binnen 2 tot 3 minuten zagen ze de osteocalcine niveaus stijgen. Op dezelfde manier ontdekten de onderzoekers dat osteocalcine ook bij mensen stijgt als ze worden blootgesteld aan de stress van spreken in het openbaar of worden onderworpen aan een kruisverhoor. Toen de osteocalcinespiegels toenamen, stegen ook de hartslag, lichaamstemperatuur en bloedglucosewaarden in de muizen naarmate de vecht- of vluchtreactie begon.

Muizen die genetisch waren gemanipuleerd zodat ze niet in staat waren om osteocalcine of de receptor ervan te maken, waren daarentegen totaal onverschillig voor de stressor. “Zonder osteocalcine reageerden ze niet sterk op het waargenomen gevaar”, zegt Karsenty. “In het wild zouden ze geen lang leven beschoren zijn.”

Als laatste test konden de onderzoekers een acute stressrespons teweegbrengen bij ongestresseerde muizen door eenvoudig grote hoeveelheden osteocalcine te injecteren.

Adrenaline niet nodig voor fight or flight

De bevindingen kunnen ook verklaren waarom dieren zonder bijnieren en dieren met bijnierinsufficientie – zonder middelen om adrenaline of andere bijnierhormonen te produceren – een acute stressreactie kunnen ontwikkelen. Bij muizen verdween dit vermogen wanneer de muizen niet in staat waren om grote hoeveelheden osteocalcine te produceren. “Dit laat ons zien dat circulerende niveaus van osteocalcine voldoende zijn om de acute stressrespons te sturen,” zegt Karsenty.

Fysiologie de nieuwe grens van biologie

Fysiologie klinkt misschien als ouderwetse biologie, maar nieuwe genetische technieken die in de afgelopen 15 jaar zijn ontwikkeld, hebben het als een nieuwe grens in de wetenschap gevestigd. Het vermogen om afzonderlijke genen in specifieke cellen in een dier en op specifieke tijden te inactiveren, heeft geleid tot de identificatie van veel nieuwe inter-orgaanrelaties. Het skelet is slechts één voorbeeld; het hart en de spieren oefenen ook invloed uit op andere organen. “Ik twijfel er niet aan dat er nog veel nieuwe signalen tussen organen moeten worden ontdekt,” zegt Karsenty, “en deze interacties kunnen net zo belangrijk zijn als die in het begin van de 20e eeuw.”

De studie, “Bemiddeling van de acute stressreactie door het skelet”, werd op 12 september gepubliceerd in Cell Metabolism.

Meer informatie: “Bemiddeling van de acute stressrespons door het skelet,” Cell Metabolism (2019). DOI: 10.1016 / j.cmet.2019.08.012, https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(19)30441-3

Tijdschriftinformatie: Cell Metabolism

Aangeboden door Columbia University Irving Medical Center

Laatste artikelen

  • Zijn honden je passie en wil jij van je passie je vak maken? Dan ben je bij de Martin Gaus […]

  • Verslag presentatie ‘Het nieuwe leren’ Hoe kunnen we het welzijn van dieren verhogen door samenwerking op het gebied van educatie? […]

  • In de lente van 2019 is de Martin Gaus Academie overgenomen door Prins Petfoods. Martin en Sacha hebben afscheid genomen […]