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美團隊發現骨骼釋骨鈣蛋白 比腎上腺素更助人類遇險作出反應

2019/9/13 — 16:52

不論是遇到危險,還是只是觀看恐怖片,學界一直認為腎上腺素 (Adrenaline) 增加分泌都是令我們出現急性壓力反應 (acute stress response) 如逃跑或戰鬥的原因。不過最新刊於《細胞新陳代謝》的研究則指,腎上腺素未必如另一種由骨骼分泌出的荷爾蒙一樣幫助出現這些反應重要。

哥倫比亞大學遺傳學家 Gérard Karsenty 指出,骨骼不僅僅是支撐身體的支架,更會分泌骨鈣蛋白 (osteocalcin) ,這種蛋白質在 1970 年代被發現,並有助骨骼重建。 2007 年, Karsenty 的團隊發現,這種蛋白質可以作為荷爾蒙來控制血糖水平並燃燒脂肪。其後的研究又發現,骨鈣蛋白對維持大腦功能和身體健康很重要,亦可恢復年老小鼠的記憶力,而且可提高年老小鼠和老年人運動時的表現。這些結果都令 Karsenty 假設動物演化出骨骼骨架以逃避危險。

Karsenty 為證明假說正確,團隊在是次研究中,將小鼠放在幾個壓力源下然後再測試其血液中的骨鈣蛋白水平,這些壓力源包括輕微電擊小鼠腳,以及釋放狐狸尿氣味,後者會引發小鼠的先天恐懼反應。團隊發現,當受壓力源刺激 2-3 分鐘內,小鼠血液骨鈣蛋白水平已是原本的四倍;當團隊要求人類志願者在觀眾面前講話時,這種經典壓力源同樣有類似作用,使志願者血液骨鈣蛋白水平也會飆升。

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團隊之後以基因改造小鼠,使之無法製造骨鈣蛋白,以確定骨鈣蛋白是否觸發戰鬥或逃跑反應 (Fight-or-flight response) 必須荷爾蒙。這個反應是當身體遇上威脅時出現的不自主動作,反應包括脈膊上升、呼吸增快、血糖增加,為身體提供了額外能量可快速逃生。團隊發現,這些基改小鼠即使與正常小鼠在同樣受壓力源刺激下,也沒有出現任何急性壓力反應。研究又顯示,即使沒有有壓力,單次注射骨鈣蛋白足以引發正常小鼠出現完整飛行或戰鬥反應。

此外通過探測小鼠大腦和骨骼之間的神經連接,團隊發現當大腦杏仁核 (Amygdala) 檢測到危險時,會指示骨骼中的成骨細胞 (osteoblast) 將骨鈣蛋白釋至血液中。成骨細胞可以抑制副交感神經系統,防止心跳和呼吸減慢的神經纖維活動,從而令身體有釋放腎上腺素等抗壓力反應。

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Karsenty 說,研究表明骨鈣蛋白是決定身體何時觸發戰鬥或逃跑反應模式的把關者,這些蛋白亦有助於解釋為何移除了腎上腺的小鼠,以及由於醫療條件而不會產生大量腎上腺素的人,仍然會在危險時出現強烈反應。

來源:
Science, Hormone secreted by bones may help us escape danger, 12 September 2019

報告:
Berger, J.M., Singh, P., Khrimian, L. & et al. (2019). Mediation of the Acute Stress Response by the Skeleton. Cell Metabolism available online 12 September 2019. doi: 10.1016/j.cmet.2019.08.012

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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