Fight-or-flight: Apakah tulang kita berperan?
Adrenalin dan kortisol mendorong respons melawan-atau-lari kita. Atau begitulah yang kita pikirkan sampai sekarang. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa molekul tulang osteocalcin menjadi pemain sentral dalam mekanisme bertahan hidup ini.
Respons stres akut, atau respons lawan-atau-lari, adalah mekanisme bertahan hidup yang memungkinkan hewan bereaksi dengan cepat terhadap situasi yang mengancam.
Pada manusia, aliran adrenalin yang familiar menyertai perasaan bahaya. Kita bersiap untuk melawan ancaman yang akan segera terjadi atau melarikan diri darinya sebelum tubuh dan pikiran kita tenang dan kembali ke kondisi istirahat.
Pada tingkat fisiologis, respons stres akut melihat sistem saraf simpatis mengirim sinyal ke kelenjar adrenal, yang melepaskan adrenalin dan kortisol sebagai respons. Peningkatan suhu tubuh, peningkatan energi yang tersedia dalam darah dalam bentuk glukosa, serta detak jantung dan napas yang lebih cepat, ikuti ini.
Namun, pertanyaan tetap mengenai pendorong utama di balik proses tersebut.
Di makalah di jurnal Metabolisme Sel, Dr. Gerard Karsenty, seorang profesor di Departemen Genetika dan Perkembangan di Columbia University Irving Medical Center di New York, menjelaskan bahwa hormon glukokortikoid, seperti kortisol, bekerja lambat, dan "perlu berjam-jam untuk mengatur proses fisiologis, sesuatu yang tampaknya tidak sejalan dengan kebutuhan akan tanggapan segera. "
Dr. Karsenty dan rekannya mengungkapkan pemain baru yang mengejutkan dalam regulasi respons stres akut.
Respon stres 'tidak mungkin' tanpa tulang
Tim peneliti di balik studi baru ini memiliki minat lama pada peran yang dimainkan tulang dalam tubuh kita. Setelah dianggap hanya sebagai struktur yang membuat kita tetap tegak, penelitian Dr. Karsenty menunjukkan bahwa molekul yang dilepaskan dari tulang memiliki efek yang luas pada organ seperti otak, otot, dan usus kita.
“Pandangan tulang hanya sebagai kumpulan tabung kalsifikasi tertanam dalam dalam budaya biomedis kita,” jelasnya.
Yang menarik adalah hormon osteocalcin yang diturunkan dari tulang, yang peneliti implikasi dalam berbagai proses fisiologis, seperti sekresi insulin, fungsi otak, dan kesuburan pria.
Tapi di manakah respon stres akut sesuai dengan gambaran ini?
“Jika Anda menganggap tulang sebagai sesuatu yang berevolusi untuk melindungi organisme dari bahaya - tengkorak melindungi otak dari trauma, kerangka memungkinkan vertebrata untuk melarikan diri dari predator, dan bahkan tulang di telinga mengingatkan kita akan bahaya yang mendekat - fungsi hormonal dari osteocalcin mulai masuk akal, ”Karsenty menunjukkan.
Untuk penelitian mereka, tim mengukur tingkat osteocalcin pada tikus yang terpapar kondisi laboratorium yang membuat stres. Mereka juga mengukur tingkat osteocalcin dari 20 sukarelawan manusia sebelum dan 30 menit setelah 10 menit berbicara di depan umum dan tugas pemeriksaan silang.
Dalam semua kasus, para peneliti mengamati peningkatan level osteocalcin, tetapi tidak pada level hormon turunan tulang lainnya.
Pada tikus, tim menemukan lonjakan cepat pada tingkat osteocalcin yang mencapai puncaknya setelah 2,5 menit ketika para peneliti memaparkan hewan ke komponen urin rubah.
Ketika tim memaparkan tikus yang direkayasa secara genetik yang tidak dapat menghasilkan osteocalcin ke stresor, mereka tidak melihat tanda-tanda fisiologis dari respons stres akut.
“Pada vertebrata bertulang, respons stres akut tidak mungkin terjadi tanpa osteocalcin,” komentar Karsenty atas temuannya.
Bagaimana dengan meninggalkan adrenalin dan kortisol?
Orang yang mengidap penyakit Addison, yaitu suatu kondisi di mana kelenjar adrenal tidak berfungsi dengan baik, dapat bereaksi terhadap situasi stres dengan respons stres akut, meskipun memiliki tingkat hormon adrenal yang lebih rendah.
Dalam percobaan lebih lanjut, tim peneliti mengamati tikus yang kelenjar adrenalnya diangkat melalui pembedahan sehingga tidak dapat menghasilkan kortisol dan adrenalin. Hewan-hewan ini masih dapat melakukan respons stres akut saat menghadapi stresor.
Ini mungkin karena tingkat osteocalcin yang lebih tinggi pada hewan-hewan ini, para peneliti menyarankan.
Mereka menguji hipotesis ini dengan menggunakan tikus tanpa kelenjar adrenal yang telah dimodifikasi secara genetik oleh para ilmuwan sehingga hewan tersebut tidak dapat menghasilkan tingkat osteocalcin yang tinggi. Tanpa kemampuan ini, hewan tidak dapat meningkatkan respons stres akut ketika para peneliti memaparkan mereka pada pemicu stres.
Hasil ini menyiratkan bahwa osteocalcin dapat secara langsung mendorong respons stres akut, bahkan tanpa adanya adrenalin dan kortisol.
Memang, ketika para peneliti menyuntikkan hormon ke tikus tanpa adanya pemicu stres, mereka melihat "detak jantung meningkat secara signifikan, pengeluaran energi, dan konsumsi oksigen pada tikus," seperti yang mereka jelaskan di makalah.
“Ini benar-benar mengubah cara kita berpikir tentang bagaimana respons stres akut terjadi,” komentar Dr. Karsenty pada hasil studinya.
“Meskipun hal ini tentunya tidak mengesampingkan bahwa hormon glukokortikoid dapat terlibat dalam beberapa kapasitas dalam respons stres akut, hal ini menunjukkan kemungkinan bahwa hormon lain […] dapat terlibat.”
Dr. Karsenty
Namun, tim tersebut menunjukkan bahwa studi mereka memiliki keterbatasan. Mereka belum menunjukkan secara tepat bagaimana osteocalcin dapat menghasilkan tanda-tanda fisiologis khas dari respons stres akut, misalnya.
Studi lebih lanjut diperlukan untuk mengetahui detail jalur secara lebih rinci. Namun, penelitian ini menyoroti seberapa banyak yang masih harus ditemukan tentang interaksi kompleks antara berbagai bagian tubuh kita.
