Tanulmány magyarázatot ad arra, hogy miért fordul elő gyakran kora reggel asztma, szívroham és más betegségek

Gad Asher professzor laboratóriumának kutatói a Weizmann Tudományos Intézetben jelentős felfedezést tettek: a cirkadián ritmusok egyik kulcsfontosságú összetevője, a BMAL1 nevű fehérje szabályozza a szervezet oxigénhiányra adott válaszát. A Cell Metabolism című folyóiratban megjelent eredmények segítenek megmagyarázni, hogy miért időfüggő sok oxigénhiányos állapot.

A cirkadián ritmusok és az oxigénhiány szerepe

A cirkadián ritmus egy 24 órás belső molekuláris mechanizmus, amely a test minden sejtjében szabályozza a folyamatokat. A BMAL1 fehérje, amelyet a sejt „órájaként” ismernek, kölcsönhatásba lép egy másik kulcsfontosságú fehérjével, a HIF-1α-val, amely oxigénhiány esetén aktiválódik.

• HIF-1α: Normális oxigénszint mellett ez a fehérje gyorsan elpusztul. Hiánya esetén azonban a HIF-1α stabilizálja, felhalmozza és aktiválja azokat a géneket, amelyek segítenek az oxigénhiányhoz való alkalmazkodásban.
• BMAL1: Kutatások kimutatták, hogy ez a cirkadián fehérje nemcsak a HIF-1α működését fokozza, hanem független szerepet játszik a szervezet oxigénhiányra adott válaszában is.

Kísérletezzen egerekkel

A cirkadián ritmusok és a hipoxiára adott válasz közötti kapcsolat tanulmányozásához a kutatók három genetikailag módosított egércsoportot hoztak létre:

1. A HIF-1α nem termelődött májszövetben.
2. Nem termelt BMAL1-et.
3. Mindkét fehérje nem termelődött.

Eredmények:

• Amikor az oxigénszint csökkent, a BMAL1 hiánya megakadályozta a HIF-1α felhalmozódását, ami károsította a hipoxiára adott genetikai választ.
• Azoknál az egereken, amelyekből mindkét fehérje hiányzott, alacsony volt a túlélési arány a napszaktól függően, a halálozási arány különösen magas volt éjszaka.

Következtetések: A BMAL1 és a HIF-1α kulcsszerepet játszanak a szervezet hipoxiával szembeni védelmében, és a cirkadián ritmusok közvetlenül összefüggenek a szervezet oxigénhiányra adott válaszával.

Májpatológia és kapcsolata a tüdővel

Azoknál az egereknél, amelyek májában mindkét fehérje nem volt jelen, a kutatók már a hipoxiának való kitettség előtt alacsony véroxigénszintet tapasztaltak, ami felveti a gyanút, hogy a halálesetek a károsodott tüdőfunkcióval álltak összefüggésben.

• Ezek az egerek hepatopulmonális szindrómát fejlesztettek ki, egy olyan állapotot, amelyben a tüdőben lévő erek kitágulnak, növelve a véráramlást, de csökkentve az oxigénfelvétel hatékonyságát.
• Az elemzés a tüdőben fokozott nitrogén-monoxid-termelést mutatott, ami fokozta az értágulatot (az erek kiszélesedését).

A tanulmány jelentősége

1. A betegségek kronobiológiája: Az eredmények magyarázatot adnak arra, hogy miért rosszabbodnak a hipoxiában vagy olyan betegségekben szenvedő betegek állapota, mint az asztma vagy a szívroham, a nap bizonyos szakaszaiban.
2. Betegségmodellek: A HIF-1α és BMAL1 hiányos egerek váltak az első genetikai modellé, amely hepatopulmonális szindrómát vizsgált, új kezelési lehetőségeket nyitva meg.
3. Kezelési kilátások: A tanulmány szerint a máj-tüdő kommunikációban részt vevő fehérjéket szabályozó célzott gyógyszerek új kezelési lehetőséget jelenthetnek.

„Most kezdjük megérteni a cirkadián ritmusok, a hipoxia és a szervek közötti kölcsönhatások összetett mechanizmusait” – mondta Asher professzor. „Ezek a felfedezések új kezelésekhez vezethetnek az oxigénhiányhoz kapcsolódó betegségek kezelésére.”