Presumimos que el hueso evolucionó, en parte, para mejorar la capacidad de los vertebrados óseos para escapar del peligro en la naturaleza. En apoyo de esta noción, mostramos aquí que una señal derivada del hueso es necesaria para desarrollar una respuesta de estrés agudo (ASR).
De hecho, la exposición a varios tipos de factores estresantes en ratones, ratas (roedores) y humanos conduce a un aumento rápido y selectivo de la osteocalcina bioactiva circulante porque los factores estresantes favorecen la absorción por parte de los osteoblastos de glutamato, lo que impide la inactivación de la osteocalcina antes de su secreción.
La osteocalcina permite que las manifestaciones de la respuesta de estrés agudo se desarrollen mediante la señalización en las neuronas parasimpáticas post-sinápticas para inhibir su actividad, dejando así el tono simpático sin oposición.
Al igual que los animales de tipo salvaje, los roedores adrenalectomizados y los pacientes con insuficiencia suprarrenal pueden desarrollar una ASR, y los estudios genéticos sugieren que esto se debe a sus altos niveles de osteocalcina circulante.
Proponemos que la osteocalcina define una mediación endócrina específica de vertebrados óseos de la respuesta de estrés agudo.
Contexto y significado
Una pregunta importante en biología esquelética es entender por qué el hueso, a través de la hormona osteocalcina, favorece el metabolismo energético, la reproducción, la memoria y la capacidad de hacer ejercicio.
| Dado que la mayoría de estas funciones favorecen la supervivencia en entornos hostiles impredecibles, como la naturaleza, supusimos que el hueso evolucionó para permitir a los vertebrados superar el peligro agudo. |
En apoyo de esta noción, este estudio muestra que los animales necesitan osteocalcina para desarrollar una respuesta aguda al estrés, una función crítica para la supervivencia en la naturaleza. Cuando los animales encuentran un peligro inmediato, una señal derivada del cerebro estimula la liberación de osteocalcina del hueso.
Una vez liberada, la osteocalcina apaga el brazo parasimpático o de "descanso y digestión" del sistema nervioso autónomo y, por lo tanto, permite que continúe la respuesta de estrés agudo.
Discusión
Este estudio muestra que la osteocalcina bioactiva (osteocalcina) es necesaria para montar las manifestaciones cardinales de un ASR a través de su inhibición del tono parasimpático.
La osteocalcina también explica por qué los animales que carecen de glucocorticoides y otras moléculas producidas por las glándulas suprarrenales pueden desarrollar una ASR normal.
Aunque no excluyen la posibilidad de que otros órganos puedan contribuir al desarrollo de un ASR, estos hallazgos respaldan la hipótesis de que un propósito de las funciones endócrinas del hueso es permitir que los animales que viven en la naturaleza escapen del peligro.
Regulación de la secreción de osteocalcina por estresores
La osteocalcina cumple la primera característica de una hormona del estrés, es decir, que sus niveles circulantes deberían aumentar en cuestión de minutos después de la exposición a los estresores. El aumento en la osteocalcina circulante se observó después de la exposición a todos los factores estresantes probados y se extiende desde roedores hasta humanos.
Ocurre después de que los estresores señalan en la amígdala y posiblemente en otras áreas del cerebro; y es independiente de glucocorticoides, señalización simpática y resorción ósea. Por el contrario, el aumento inducido por el estrés en la osteocalcina circulante depende de la entrada de glutamato en los osteoblastos de ratón a través del transportado. Desde hace tiempo se sabe que los osteoblastos tienen la maquinaria necesaria para absorber el glutamato, pero las funciones del glutamato en los osteoblastos se han mantenido esquivas.
Inhibición del tono parasimpático por osteocalcina durante la ASR
El segundo sello distintivo de una hormona del estrés es que debería regular al alza las funciones fisiológicas clave reclutadas durante un ASR. La osteocalcina también cumple este segundo criterio al señalar a través de Gprc6a en las neuronas parasimpáticas posganglionares para inhibir la activación potencial de la acción, la síntesis de acetilcolina y el reciclaje en estas neuronas.
Por lo tanto, al disminuir el tono parasimpático, la señalización de osteocalcina deja el tono simpático sin oposición y puede desencadenar un ASR
Queda por determinar si la osteocalcina regula otras funciones fisiológicas, por ejemplo, la sudoración, que también se regulan durante un ASR. Sin embargo, nuestros resultados proporcionan una explicación de cómo se inhibe el tono parasimpático durante la ASR