Vechten of vluchten: spelen onze botten een rol?
Adrenaline en cortisol sturen onze vecht-of-vluchtreactie. Of dat dachten we tot nu toe. Een nieuwe studie wijst de vinger naar het botmolecuul osteocalcine als een centrale speler in dit overlevingsmechanisme.
De acute stressreactie, of de vecht-of-vluchtreactie, is een overlevingsmechanisme waarmee dieren snel kunnen reageren op bedreigende situaties.
Bij mensen gaat een bekende adrenalinestoot gepaard met het gevoel van gevaar. We bereiden ons voor om de onmiddellijke dreiging af te weren of eraan te ontsnappen voordat ons lichaam en onze geest kalmeren en terugkeren naar een rusttoestand.
Op fysiologisch niveau ziet de acute stressreactie het sympathische zenuwstelsel een signaal sturen naar de bijnieren, die als reactie adrenaline en cortisol afgeven. Een stijging van de lichaamstemperatuur, een toename van direct beschikbare energie in het bloed in de vorm van glucose, evenals snellere hartslag en ademhaling, volgen dit.
Er blijven echter vragen over de belangrijkste drijfveren achter het proces.
In een artikel in het dagboek Celstofwisseling, Dr. Gerard Karsenty, een professor in de afdeling Genetica en Ontwikkeling aan het Columbia University Irving Medical Center in New York, legt uit dat glucocorticoïde hormonen, zoals cortisol, traag werken en 'uren nodig hebben om fysiologische processen te reguleren, iets dat lijkt in strijd met de noodzaak van een onmiddellijke reactie. "
Dr. Karsenty en zijn collega's onthullen een verrassende nieuwe speler in de regulering van de acute stressreactie.
Stressreactie ‘niet mogelijk’ zonder bot
Het onderzoeksteam achter deze nieuwe studie heeft een langdurige interesse in de rol die bot speelt in ons lichaam. Ooit beschouwd als slechts de structuur die ons rechtop houdt, geeft het onderzoek van Dr. Karsenty aan dat moleculen die vrijkomen uit het bot verstrekkende effecten hebben op organen zoals onze hersenen, spieren en darmen.
"De opvatting van botten als slechts een verzameling verkalkte buisjes is diep geworteld in onze biomedische cultuur", legt hij uit.
Van bijzonder belang is het van bot afkomstige hormoon osteocalcine, dat onderzoekers hebben geïmpliceerd bij een reeks fysiologische processen, zoals insulinesecretie, hersenfunctie en mannelijke vruchtbaarheid.
Maar waar past de acute stressreactie in dit plaatje?
"Als je bot beschouwt als iets dat is geëvolueerd om het organisme tegen gevaar te beschermen - de schedel beschermt de hersenen tegen trauma, het skelet laat gewervelde dieren toe om aan roofdieren te ontsnappen, en zelfs de botten in het oor waarschuwen ons voor naderend gevaar - de hormonale functies van osteocalcine begint logisch te worden, ”merkt Karsenty op.
Voor hun studie heeft het team osteocalcineniveaus gemeten bij muizen die waren blootgesteld aan stressvolle laboratoriumomstandigheden. Ze maten ook de osteocalcineniveaus van 20 menselijke vrijwilligers vóór en 30 minuten na een taak van 10 minuten spreken in het openbaar en kruisverhoor.
In alle gevallen zagen de onderzoekers een toename van de osteocalcinespiegels, maar niet die van andere botafgeleide hormonen.
Met name bij muizen vond het team een snelle piek in de osteocalcinespiegels die zijn hoogtepunt bereikten na 2,5 minuten toen de onderzoekers de dieren blootstelden aan een bestanddeel van vossenurine.
Toen het team genetisch gemanipuleerde muizen die geen osteocalcine konden produceren aan een stressfactor blootstelde, zagen ze de fysiologische tekenen van de acute stressreactie niet.
"Bij benige gewervelde dieren is de acute stressreactie niet mogelijk zonder osteocalcine", zegt Karsenty over zijn bevindingen.
Hoe zit het met het verlaten van adrenaline en cortisol?
Mensen met de ziekte van Addison, een aandoening waarbij de bijnieren niet goed werken, kunnen op stressvolle situaties reageren met een acute stressreactie, ondanks dat ze lagere bijnierhormonen hebben.
In verdere experimenten keek het onderzoeksteam naar muizen waarvan de bijnieren operatief waren verwijderd en dus geen cortisol en adrenaline konden produceren. Deze dieren waren nog steeds in staat om een acute stressreactie op te bouwen wanneer ze werden geconfronteerd met een stressfactor.
Dit kan te wijten zijn aan hogere niveaus van osteocalcine bij deze dieren, suggereren de onderzoekers.
Ze testten deze hypothese met muizen zonder bijnieren die wetenschappers verder genetisch hadden gemodificeerd, zodat de dieren geen hoge niveaus van osteocalcine konden produceren. Zonder dit vermogen waren de dieren niet in staat om een acute stressreactie op te bouwen wanneer onderzoekers ze aan een stressfactor blootstelden.
Deze resultaten impliceren dat osteocalcine de acute stressrespons direct kan aansturen, zelfs bij afwezigheid van adrenaline en cortisol.
Toen de onderzoekers het hormoon in muizen injecteerden zonder stressfactor, zagen ze inderdaad "een significant verhoogde hartslag, energieverbruik en zuurstofverbruik bij [de] muizen", zoals ze in de paper uitleggen.
"Het verandert volledig hoe we denken over hoe acute stressreacties optreden", zegt Dr. Karsenty over de resultaten van zijn onderzoek.
"Hoewel dit zeker niet uitsluit dat glucocorticoïde hormonen mogelijk een rol spelen bij de acute stressreactie, suggereert het de mogelijkheid dat andere hormonen [...] erbij betrokken kunnen zijn."
Dr. Karsenty
Het team wijst er echter op dat hun studie beperkingen heeft. Ze hebben bijvoorbeeld niet precies aangetoond hoe osteocalcine de kenmerkende fysiologische tekenen van de acute stressrespons kan produceren.
Verdere studies zijn nodig om de details van de paden gedetailleerder vast te stellen. Deze studie laat echter zien hoeveel er nog te ontdekken valt over het complexe samenspel tussen onze verschillende lichaamsdelen.
