Физиологический ответ на стресс развивается благодаря гормону костной ткани

«Бей или беги» — физиологическая реакция организма, которая развивается при столкновении с внезапной опасностью — обычно ассоциируется с адреналином. Однако, как теперь выяснилось, медиатором этой реакции у позвоночных является гормон остеокальцин, вырабатываемый клетками костной ткани.

Изображение:
Wilson's Vision | Shutterstock.com

Острая реакция на стресс (ОРС), или «бей или беги», — это совокупность физиологических процессов, позволяющая животным быстро реагировать на внезапную опасность. К признакам ОРС относятся учащенное сердцебиение и дыхание, повышение температуры тела, увеличенное потребление энергии и другие. До последнего времени считалось, что реакция запускается симпатической нервной системой через активацию надпочечников и выброс адреналина и глюкокортикоидов в кровь. Однако глюкокортикоиды действуют в основном на транскрипционном уровне, и регуляция физиологических процессов с их посредничеством может занять часы, что не соответствует идее немедленного реагирования на опасность. Значит, быстрый ответ на стресс формируется другими веществами.

Гормон остеокальцин, вырабатываемый костной тканью, участвует в регуляции метаболизма, способствует улучшению памяти и выносливости. Ученые из США провели серию экспериментов на мышах, совмещающих новейшие генетические техники с традиционными физиологическими методами, и установили, что именно остеокальцин выступает в роли медиатора ОРС.

Для начала ученые подвергли мышей воздействию различных стрессоров: фиксации, электрическому шоку и присутствию компонента лисьей мочи — 2,4,5-триметилтиазолина. Концентрация биоактивного остеокальцина в крови животных увеличивалась на 50-150% уже через нескольких минут. Кроме того, у нокаутных мышей Ocn-/-, не синтезирующих остеокальцин, не наблюдалось признаков ОРС, в то время как у животных дикого типа регистрировался весь спектр реакций. Изучение действия гормона на активность нейронов показало, что остеокальцин блокирует работу парасимпатического отдела нервной системы, ответственного за расслабление организма, и не влияет на симпатический, реализующий ответ на стресс.

Авторы установили, что мыши дикого типа с удаленными надпочечниками демонстрируют нормальную картину ОРС, однако у мышей Ocn-/- признаков ответа на стресс не наблюдается. Это означает, что повышения концентрации остеокальцина в крови достаточно для развития ОРС даже в отсутствие гормонов надпочечников. Дополнительным подтверждением этого наблюдения стало увеличение частоты сердечных сокращений, потребления энергии и эффективности дыхания у мышей после однократной инъекции остеокальцина.

Сигнал для выброса гормона приходит из миндалевидного тела мозга. Авторы определили, что биоактивный остеокальцин высвобождается из остеобластов (молодых клеток костной ткани). При обработке культуры мышиных остеобластов различными нейротрансмиттерами только глутамат вызывал повышение концентрации гормона в среде. Остеокальцин в остеобластах деактивируется карбоксилированием, однако глутамат, поступающий в клетку, ингибирует фермент гамма-карбоксилазу и делает возможным выделение биоактивного гормона. Ученые предполагают, что источником глутамата служат аксоны внутри костей.

Остеокальцин не просто регулирует множество физиологических процессов — он способен обратить вспять старение мозга и мышечной ткани. Стремительное снижение уровня остеокальцина на фоне прогрессирующих возрастных изменений у мышей и замедление этих изменений при введении экзогенного гормона позволяет предположить, что остеокальцин является не только гормоном стресса, но и антивозрастным гормоном. Авторы считают, что в будущем он может быть использован для терапии старения.

Источник

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

Добавить в избранное

Комментарии

Вам будет интересно