Stresshormon im Knochen entdeckt

New York –Der Knochen ist mehr als nur ein passives Stützgewebe für den Körper, dessen Zellen die Mineralisierung kontrollieren und eher träge auf Veränderungen reagieren. Jetzt in Cell Metabolism (2019; doi: 10.1016/j.cmet.2019.08.012) veröffentlichte Studien­ergebnisse zeigen, dass der Knochen über die Freisetzung des Hormons Osteocalcin an der Stressreaktion beteiligt ist und dabei innerhalb weniger Minuten den Körper auf einen Kampf- oder Fluchtreflex vorbereiten kann.

Die Stressreaktion wird derzeit auf die Freisetzung von Cortisol, Adrenalin und Noradrenalin aus den Nebennieren zurückgeführt, die das sympathische Nervensystem aktivieren. Doch auch Tiere, denen die Nebennieren entfernt wurden, bleiben in der Lage, auf Gefahren zu reagieren.

Nach den jetzt von einem Team um Gérard Karsenty von der Columbia University in New York vorgestellten Studienergebnissen ist dabei das Hormon Osteocalcin von zentraler Bedeutung. Das Peptidhormon aus 49 Aminosäuren wurde erst 1978 entdeckt. Es wird von Osteoblasten produziert, und seine Funktion schien anfangs nur auf den Knochen beschränkt zu sein. Es sorgt dort für eine ausreichende Mineralisierung.

Nach und nach stellte sich heraus, dass Osteocalcin auch außerhalb des Knochens wirkt. In der Bauchspeicheldrüse fördert es die Freisetzung von Insulin aus den Beta-Zellen. In den Fettzellen wird die Produktion von Adiponectin gesteigert, was die Wirkung von Insulin verstärkt. Und in den Hoden steigt die Produktion von Testosteron.

Osteocalcin-Spiegel steigt bei Stress

Für Karsenty haben diese Veränderungen vor allem ein Ziel. Nämlich den Körper in Gefahrensituationen auf einen Kampf (oder die Flucht) vorzubereiten. Die jetzt vorgestellten Studienergebnisse bestätigen diese Annahme. Mäuse reagierten auf Stressoren wie Bewegungseinschränkung, elektrische Reize oder dem Geruch von Fuchsurin mit einem Anstieg der Osteocalcin-Konzentration. Bei Menschen hatte die Aufgabe, eine Rede zu halten oder sich einem Kreuzverhör zu stellen, die gleiche Wirkung. Innerhalb weniger Minuten stieg der Osteocalcin-Spiegel im Blut an.

Begleitend kam es zu den typischen Zeichen einer Stressreaktion mit einem Anstieg von Puls, Atemfrequenz, Blutdruck, Temperatur und Blutzucker. Bei Mäusen, aus deren Erbgut das Gen für Osteocalcin oder seinem Rezeptor entfernt wurde, waren diese Stressreaktionen deutlich abgeschwächt. Puls, Atemfrequenz, Blutdruck, Temperatur und Blutzucker verän­derten sich kaum. Dies änderte sich, wenn den Tieren das Hormon Osteocalcin injiziert wurde. Dann kam es auch ohne Stressor zu einer starken Stressreaktion.

Neurotransmitter zur Stimulierung könnte Glutamat sein

Doch wie gelangen die Signale einer drohenden Gefahr vom Gehirn in den Knochen? Karsenty vermutet, dass die Information von den Amygdalae, den Alarmzentren des Gehirns, über Nervenfasern in die Knochen übermittelt werden. Feine Nervenäste sind im Knochen nachweisbar. Der Neurotransmitter zur Stimulierung der Osteocalcin-Produktion könnte Glutamat sein. Die Osteoblasten, die Osteocalcin produzieren, verfügen über Membran­pumpen, über die Glutamat von den Zellen aufgenommen wird. In Zellkulturen begannen die Osteoblasten dann, Osteocalcin freizusetzen.

Die Forscher haben auch untersucht, wie Osteocalcin die Stressreaktionen auslöst. Sie können zeigen, dass das Hormon an Rezeptoren von parasympathischen Neuronen bindet, deren Aktivität dadurch gehemmt wird. Osteocalcin könnte demnach eine additive Wirkung zu Adrenalin und Noradrenalin entfalten, die die Neurone des sympathischen Nerven­systems stimulieren. In einem abschließenden Experiment konnten die Forscher bei Mäusen, deren Nebennieren chirurgisch entfernt worden waren, durch die Gabe von Osteocalcin eine Stressreaktion auslösen.

rme