La lotta o il volo possono essere nelle nostre ossa

Di fronte alla paura, che sia causata da un orso grizzly o da un pubblico in attesa di sentirti parlare, il tuo corpo avvia una reazione allo stress. Il respiro accelera, le pupille si dilatano, il cuore inizia a battere forte. Queste risposte automatiche si verificano come parte della cosiddetta risposta di lotta o fuga, il meccanismo evoluto del corpo alle minacce che ci circondano. Gli scienziati sanno da decenni che questa reazione è innescata dagli ormoni rilasciati dalle ghiandole surrenali, due organi a forma di cono che si trovano in cima ai reni. Ora è entrato in scena un nuovo ormone: l’osteocalcina, una proteina prodotta e secreta dall’osso.

Gerard Karsenty, medico e genetista presso il Columbia University Irving Medical Center, ha iniziato a lavorare sull’osteocalcina oltre 20 anni fa. Inizialmente, ha iniziato a studiare la calcificazione, un graduale indurimento dell’osso causato da un accumulo di minerali. All’epoca, Karsenty sospettava che l’osteocalcina fosse un attore chiave in questo processo a causa della sua abbondanza nello scheletro. Ma quando la sua squadra eliminato il gene che codifica per l’osteocalcina nei topi, il processo di calcificazione è rimasto imperturbabile. Invece ha scoperto che i roditori privi di proteine ​​avevano un eccesso di grasso corporeo e problemi di riproduzione. Questi risultati sono stati sconcertanti ma in linea con il fatto che l’osteocalcina è presente nel sangue. Questa connessione ha portato Karsenty a proporre che l’osteocalcina fosse un ormone, rilasciato dallo scheletro nel sangue per aiutare a regolare le funzioni in altre parti del corpo.

L’esperimento è stato il primo di una lunga serie di studi che hanno identificato l’osteocalcina come un ormone coinvolto metabolismo, fertilità e funzione muscolare. Recenti ricerche hanno suggerito che la proteina potrebbe anche svolgere un ruolo sviluppo del cervello e cognizione. Mentre queste scoperte si accumulavano, Karsenty e i suoi colleghi iniziarono a chiedersi perché lo scheletro, che protegge i nostri organi interni e ci dà la possibilità di muoverci, agisce anche come un organo endocrino con ruoli sfaccettati. Questa intuizione ha portato i ricercatori all’ipotesi non ortodossa secondo cui forse le ossa si sono evolute, almeno in parte, per aiutare gli animali a fuggire dal pericolo. Se questa idea fosse corretta, allora le ossa potrebbero anche contribuire alla risposta al volo o alla lotta.

In uno studio pubblicato il 12 settembre in Metabolismo cellulare, Il team di Karsenty ha condotto una serie di esperimenti per testare questa teoria. I ricercatori hanno prima esposto topi e umani a eventi stressanti e hanno misurato i cambiamenti nei livelli ematici di osteocalcina. In entrambi i casi – dopo che i roditori sono stati trattenuti fisicamente per 45 minuti e alle persone è stato chiesto di parlare per 10 minuti – i livelli di osteocalcina circolante sono aumentati del 50%. I ricercatori hanno quindi eliminato il codice genetico per la proteina ossea nei topi e hanno scoperto che gli animali mostravano un cambiamento molto più lieve nelle misure fisiologiche di lotta o di volo, come un aumento della frequenza cardiaca, livelli più alti di glucosio nel sangue o un aumento della temperatura – conferma che l’osteocalcina ha svolto un ruolo critico nella risposta allo stress.

Il gruppo di Karsenty ha quindi scavato più a fondo per sondare come, esattamente, l’ormone abbia influenzato la reazione immediata del corpo allo stress. Inizialmente, il team sospettava che l’osteocalcina stesse attivando il braccio simpatico del sistema nervoso autonomo o involontario (ANS), che è responsabile per innescare i cambiamenti associati alla risposta al volo o alla lotta. Ma con sorpresa dei ricercatori, l’iniezione della proteina nel flusso sanguigno sembrava non avere alcun effetto sull’attività dei nervi simpatici. Invece ha portato a una rapida diminuzione dell’attività nei nervi della parte parasimpatica dell’ANS, che media le funzioni di “riposo e digest” che vengono online quando il corpo non risponde più a una minaccia. Questi risultati suggeriscono che l’osteocalcina agisce chiudendo l’ANS, lasciando spazio ad un’altra parte del sistema nervoso per iniziare la reazione di lotta o fuga.

“L’idea che il sistema nervoso parasimpatico stia mediando gli effetti dell’osteocalcina sullo stress è una scoperta molto interessante”, afferma James Herman, un neuroscienziato dell’Università di Cincinnati, che non era coinvolto in questo lavoro. “Penso che ciò significhi che il modo in cui attualmente comprendiamo lo stress è troppo semplicistico.” Herman aggiunge che anche i messaggeri chimici di altre parti del corpo possono svolgere un ruolo nella risposta allo stress. Esperimenti dal suo stesso laboratorio hanno identificato un potenziale ruolo correlato allo stress per i segnali secreto dal grasso.

Il modo in cui l’osteocalcina comunica con il cervello rimane poco chiaro, ma il team di Karsenty ha iniziato a rispondere a questa domanda. Nel suo articolo, riporta che l’attivazione dell’amigdala basolaterale, un’area coinvolta nell’elaborazione della paura, ha portato a un duplice aumento dei livelli di osteocalcina nel sangue. Ha anche identificato il neurotrasmettitore glutammato come un mediatore chiave del ruolo della proteina nella risposta allo stress. Ma Karsenty nota che questi risultati non forniscono una chiara tabella di marcia di come avvengono le conversazioni incrociate cervello-osso. Inoltre, non esclude che possano essere coinvolte altre regioni del cervello.

“Anche se non capiamo ancora come funziona tutto, penso che sia un insieme impressionante di dati”, afferma Florent Elefteriou, professore associato di chirurgia ortopedica presso il Baylor College of Medicine, che non faceva parte dello studio. Resta da vedere se tutti questi risultati si traducono in esseri umani o finiscano per essere clinicamente rilevanti.

Elefteriou, che era precedentemente ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Karsenty, poi a Baylor, nota che il genetista della Columbia ha i suoi critici e che ci sono membri della comunità di ricerca sulle ossa che hanno provato e non sono riusciti a replicare alcuni dei suoi risultati. (Ad agosto, ad esempio, un gruppo di scienziati ha pubblicato uno studio sul server di prestampa bioRxiv riferendo l’assenza di anomalie endocrine nei topi progettati per mancare di osteocalcina, contraddicendo alcune delle scoperte precedenti del laboratorio di Karsenty.) “Ci sono persone che sono meravigliate di fronte a questi dati e pensano che sia eccitante, all’avanguardia e alcune persone che , perché è così controverso, non credere a nulla “, afferma Elefteriou. “Ma penso che ci sia ancora un grosso pezzo di campo che è impressionato e gode del tipo di lavoro stimolante che esce da questo laboratorio.”

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