当面对恐惧时，无论是灰熊还是等待听你演讲的观众引起的恐惧，你的身体都会启动对压力的反应。呼吸加快，瞳孔放大，心脏开始怦怦直跳。这些自动反应作为所谓的战斗或逃跑反应的一部分发生，这是身体进化出的应对周围威胁的机制。科学家们几十年来一直知道，这种反应是由肾上腺释放的激素触发的，肾上腺是位于肾脏顶部的两个锥形器官。现在，一种新的激素进入视野——骨钙素，一种由骨骼产生和分泌的蛋白质。
哥伦比亚大学欧文医学中心的医生和遗传学家杰拉德·卡森蒂在 20 多年前开始了对骨钙素的研究。起初，他着手研究钙化——一种由矿物质积聚引起的骨骼逐渐硬化的过程。当时，卡森蒂怀疑骨钙素是这个过程中的关键角色，因为它在骨骼中含量丰富。但是，当他的团队敲除小鼠体内编码骨钙素的基因时，钙化过程仍然不受干扰。相反，它发现缺乏这种蛋白质的啮齿动物体内脂肪过多且繁殖困难。这些结果令人费解，但与骨钙素存在于血液中的事实相符。这种联系使卡森蒂提出，骨钙素是一种从骨骼释放到血液中的激素，有助于调节身体其他部位的功能。
这项实验是长期系列研究中的第一个，这些研究确定骨钙素是一种参与新陈代谢、生育能力和肌肉功能的激素。最近的研究表明，这种蛋白质甚至可能在大脑发育和认知中发挥作用。随着这些发现的积累，卡森蒂和他的同事们开始想知道，骨骼除了保护我们的内脏器官并赋予我们移动能力之外，为什么还会充当具有多方面作用的内分泌器官。这种洞察力使研究人员提出了一个非正统的假设，即骨骼的进化，至少部分是为了帮助动物逃脱危险。如果这个想法是正确的，那么骨骼也可能有助于战斗或逃跑反应。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
在 2019 年 11 月发表在《细胞代谢》杂志上的一项研究中，卡森蒂的团队进行了一系列实验来检验这一理论。研究人员首先让小鼠和人类都暴露于压力事件，并测量他们血液中骨钙素水平的变化。在这两种情况下——在啮齿动物被物理限制 45 分钟后，以及在人们被要求进行 10 分钟演讲后——循环骨钙素水平都激增。然后，他们敲除了小鼠体内编码骨蛋白的基因，发现这些动物在生理上的战斗或逃跑措施（例如心率加快、血糖水平升高或体温升高）方面的变化要温和得多——这证实了骨钙素在压力反应中起着关键作用。
卡森蒂的研究小组随后深入挖掘，以探究这种激素究竟是如何影响身体对压力的即时反应的。起初，该团队怀疑骨钙素正在激活自主神经系统（ANS）的交感神经臂，该神经臂负责触发与战斗或逃跑反应相关的变化。但是，令研究人员惊讶的是，将这种蛋白质注射到血液中似乎对交感神经的活动没有影响。相反，它导致 ANS 副交感神经部分神经活动迅速下降，副交感神经部分介导身体不再应对威胁时上线的“休息和消化”功能。这些发现表明，骨钙素通过关闭 ANS 来发挥作用，从而为神经系统的另一部分启动战斗或逃跑反应让路。
辛辛那提大学的神经科学家詹姆斯·赫尔曼说：“关于副交感神经系统介导骨钙素对压力的影响的观点是一个非常有趣的发现。”他没有参与这项工作。“我认为这意味着我们目前对压力的理解过于简单化了。”赫尔曼补充说，来自身体其他部位的化学信使也可能在压力反应中发挥作用。他自己实验室的实验已经确定了脂肪分泌的信号可能在压力相关中发挥作用。
骨钙素如何与大脑沟通尚不清楚，但卡森蒂的团队已开始解决这个问题。研究人员的论文报告称，激活基底外侧杏仁核（一个参与恐惧处理的区域）导致血液中骨钙素水平增加一倍。他们还确定神经递质谷氨酸盐是蛋白质在压力反应中发挥作用的关键介质。但卡森蒂指出，这些发现并未提供大脑-骨骼对话如何发生的清晰路线图。他也不排除其他大脑区域可能参与其中。
贝勒医学院骨科手术教授弗洛伦特·埃莱夫特里乌说：“即使我们还不了解一切是如何运作的，但我认为这是一组令人印象深刻的数据。”他没有参与这项研究。他补充说，所有这些发现是否都能转化为人类或最终是否具有临床相关性还有待观察。
埃莱夫特里乌曾在卡森蒂的实验室（当时在贝勒大学）担任博士后研究员，他指出，这位哥伦比亚遗传学家有他的批评者——并且骨骼研究界的一些成员曾试图复制他的某些结果但失败了。（例如，在 2019 年 8 月，一组科学家在预印本服务器 bioRxiv 上发表了一项研究，报告称在被改造为缺乏骨钙素的小鼠中不存在内分泌异常，这与卡森蒂实验室早期的一些发现相矛盾。）“有些人对这些数据感到敬畏，认为它令人兴奋，前卫，而有些人则因为争议太大，所以什么都不相信，”埃莱夫特里乌说。“但我认为仍然有很大一部分领域的人对这项工作印象深刻，并欣赏这项实验室正在进行的发人深省的工作。”