Muszę przyznać, że już dawno nie byłam tak zafascynowana “jeszcze ciepłymi” wynikami badań, na które natknęłam się kilka dni temu. Wygląda na to, że to co stanowiło fundament naszego rozumienia reakcji stresowej i mechanizm, jakiego byliśmy całkowicie pewni może zostać konkretnie podważony… a w zasadzie już został.
Stara, dobra adrenalina
Reakcja stresowa już od kilkudziesięciu lat stanowi przedmiot badań zarówno środowisk psychologicznych jak i biologicznych i w dalszym ciągu nie wszystko w tej materii jest jasne. Wiemy jednak, że jest to nic innego jak relacja pomiędzy trudnością sytuacji a naszymi zasobami, czyli możliwościami poradzenia sobie z zaistniałą okolicznością. Kluczowym elementem jest tu stresor (bodziec) – czynnik wywołany zmianą środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego, który prowadzi do zaburzenia homeostazy (równowagi) organizmu.
Biologicznie rzecz ujmując – reakcja stresowa obejmuje 2 systemy reakcji. Jako pierwsza aktywuje się część współczulna/sympatyczna autonomicznego układu nerwowego oraz rdzenia nadnerczy, tak zwany układ adrenergiczny (SAM; sympathetic-adrenomedullary). Następstwem aktywacji SAM jest działanie systemu podwzgórze-przysadka-nadnercza, nazywanego często „osią” HPA (hypothalamic-pituitary-adrenocortical). To właśnie działania współczulnego układu nerwowego odpowiedzialne są za pojawienie się znanej już reakcji „walki lub ucieczki”. System ten unerwia narządy wewnętrzne i aktywuje się w pierwszych chwilach po zadziałaniu stresora i pobudza rdzeń nadnercza do wydzielania hormonów Skutkiem działania SAM jest przyspieszenie tętna i oddechu, szybsza i bardziej efektywna praca serca (z każdym skurczem pompowana jest większa ilość krwi), rozszerzenie oskrzeli oraz źrenic – gotowość do działania. Uważa się, że zmiany fizjologiczne, które stanowią podwaliny tych reakcji są częściowo wywoływane przez hormony rdzenia nadnerczy – znaną i lubianą adrenalinę oraz noradrenalinę. Tak przynajmniej sądzono do tej pory…
Ale, że kości?
Kilka dni temu na łamach czasopisma Cell Metabolism opublikowano przełomowe wyniki doświadczeń badaczy z Columbia University. Wykazano, że w przypadku kręgowców ostra reakcja na stres nie jest możliwa bez udziału osteokalcyny – białka, które tworzy tkankę kostną oraz zębinę. Przedstawione przez naukowców wyniki mogą całkowicie zmienić nasz sposób myślenia na temat biologii stresu.
Widok kości jako „zestawu“ zwapnionych rurek jest głęboko zakorzeniony w naszej wiedzy biomedycznej, jako element szkieletu i fundament układu ruchu. Około dziesięć lat temu pojawiła się jednak hipoteza mówiąca o tym, że układ kostny ma także ukryty wpływ na inne narządy. Dziś już wiemy, że z kości uwalniania jest osteokalcyna, która transportując się przez krew, wpływa na funkcjonowanie trzustki, mózgu, mięśni i innych narządów. Pomaga regulować metabolizm – zwiększając zdolność komórek do przyjmowania glukozy, usprawnia pamięć i pomaga zwierzętom biegać szybciej z większą wytrzymałością. Bazując na tych faktach, badacze postanowili zadać sobie pytanie – dlaczego właściwie kości mają wpływ na te pozornie niezwiązane ze sobą narządy? I czy osteokalcyna może oddziaływać na nasz organizm w znacznie szerszym spektrum, tak jak hormon? Jak twierdzi kierownik grupy badawczej z Columbia Univeristy, dr Karsenty:
„Jeśli przyjmujemy, że kości są czymś, co ewoluowało, aby chronić organizm przed niebezpieczeństwem – czaszka chroni mózg przed urazem, szkielet pozwala kręgowcom uciec przed drapieżnikami, a kości zlokalizowane w uchu ostrzegają nas przed zbliżającym się niebezpieczeństwem – funkcje hormonalne, jakie pełni osteokalcyna zaczynają być naprawdę prawdopodobne”
Zgodnie z sugestiami badaczy – jeśli układ kostny wyewoluował jako sposób na uniknięcie niebezpieczeństwa, szkielet powinien również brać udział w ostrej reakcji na stres, która jest aktywowana w obecności niebezpiecznego bodźca.
Osteokalcyna jako fundament reakcji „walcz lub uciekaj”
Jeśli osteokalcyna rzeczywiście pomaga w wywołaniu ostrej reakcji na stres, musi działać szybko, w ciągu pierwszych kilku minut po wykryciu niebezpieczeństwa. Aby potwierdzić tę hipotezę, badacze przeprowadzili badanie na myszach, które wystawili na działanie kilku stresorów, między innymi moczu pochodzącego od drapieżników. Następnie poszukiwali zmian w krwioobiegu badanych zwierząt. Zobserwowali, że zestresowane zwierzęta już w ciągu 2-3 minut od zadziałania bodźca wydzielają znacznie więcej osteokalcyny, w porównaniu do tych, które nie poddane zostały działaniu takiego czynnika. Do podobnych obserwacji naukowcy doszli w wyniku eksperymentów z udziałem ludzi – wiadomo, że osteokalcyna wzrasta gwałtownie u osób, które stresują się w trakcie przesłuchiwania lub występują publicznie. Wraz z podwyższeniem jej stężenia rosła częstotliwość akcji serca badanych, temperatura ciała i poziom glukozy we krwi. Te same reakcje zanotowano u analizowanych myszy. Co więcej, gdy zwierzęta zmodyfikowano genetycznie tak, by nie były w stanie wytworzyć osteokalcyny lub jej receptora, stały się one całkowicie obojętne na pojawiający się stresor. To jednak nie wszystko… naukowcy byli w stanie wywołać ostrą reakcję na stres u myszy nie poddanych działaniu żadnego stresora – po prostu poprzez wstrzyknięcie dużych ilości osteokalcyny.
Przeprowadzone doświadczenie może wyjaśniać, dlaczego zwierzęta pozbawione nadnerczy i ludzie z ich uszkodzeniem – mogą rozwinąć ostrą reakcję na stres pomimo braku adrenaliny i innych hormonów wytwarzanych przez ten narząd. Tymczasem, jak wspomniałam – wśród myszy, które nie były w stanie wyprodukować dużych ilości osteokalcyny, zdolność ta całkowicie zanikła. Bazując na opublikowanych wynikach – wzrost poziomu osteokalcyny we krwi był wystarczającym sygnałem do wywołania ostrej reakcji na stres.
Czyżby zatem adrenalina nie była konieczna do inicjacji reakcji „walki lub ucieczki”? Jeśli tak, to mamy właśnie do czynienia z ogromnym przełomem w rozumieniu biochemii reakcji stresowej, a opublikowane kilka dni temu wyniki nasuwają setki kolejnych pytań badawczych.
I znów się zastanawiam – wiemy więcej czy może jednak mniej?!
Julian Meyer Berger, Parminder Singh, Lori Khrimian, Donald A. Morgan, Subrata Chowdhury, Emilio Arteaga-Solis, Tamas L. Horvath, Ana I. Domingos, Anna L. Marsland, Vijay Kumal Yadav, Kamal Rahmouni, Xiao-Bing Gao, Gerard Karsenty. Mediation of the Acute Stress Response by the Skeleton. Cell Metabolism, 2019; DOI: 10.1016/j.cmet.2019.08.012
https://www.sciencemag.org/news/2019/09/hormone-secreted-bones-may-help-us-escapedanger?fbclid=IwAR1JdY1EiOHXVIZCR7Na_YwNrYJiJa9rnSwRTTSkBvy8xKLI9CeA9VGfdnU
