Новое исследование показывает, почему низкий уровень кислорода повреждает мозг | Советы девушкам

Дисфункция клеток мозга при низком уровне кислорода, как ни странно, вызвана той же самой системой респондентов, которая предназначена для защиты, согласно новому опубликованному исследованию группы исследователей из Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв.

«Эти мощные белковые реагенты изначально защищают клетки мозга от низкого уровня кислорода, как и ожидалось, но мы обнаружили, что их продолжительная активность приводит к непреднамеренному побочному повреждению, которое в конечном итоге ухудшает функцию клеток мозга», – сказал главный исследователь исследования Пол Тесар, профессор кафедры генетики и геномных наук в Медицинской школе Case Western Reserve и профессора инновационной терапии доктора Дональда и Рут Вебер Гудман.

Определение механизма повреждения клеток мозга в условиях низкого содержания кислорода дает возможность разработать эффективные методы лечения, в том числе класс лекарств, изученных в их исследованиях, которые могут послужить основой для будущих клинических подходов для многих неврологических заболеваний, вызванных низким содержанием кислорода. В работе также выясняется, как реакция на низкий уровень кислорода вызывает заболевание в других тканях за пределами мозга.

Их исследование было опубликовано 21 октября в журнале Cell Stem Cell .

Реакция организма на недостаток кислорода

С появлением насыщенной кислородом атмосферы стал возможен всплеск многоклеточной жизни, поскольку кислород можно было использовать для производства энергии, необходимой для поддержки сложных жизненных функций. Учитывая потребность в кислороде для жизни, почти все организмы выработали механизм быстрой реакции на низкий уровень кислорода – состояние, называемое гипоксией . Нобелевская премия в области физиологии и медицины была присуждена в 2019 году за открытия того, как клетки нашего тела воспринимают низкий уровень кислорода и реагируют, чтобы остаться в живых.

В основе этой древней реакции лежат белки, называемые факторами, индуцируемыми гипоксией (HIF), которые инструктируют клетку минимизировать потребление кислорода и максимально увеличить доступ к нему. Таким образом, HIF можно рассматривать как отважных героев, пытающихся защитить и оживить клетки в ответ на недостаток кислорода.

Длительная гипоксия вызывает нарушение функции многих тканей. В частности, стволовые клетки в головном мозге нарушаются гипоксией при многих заболеваниях, включая инсульт, церебральный паралич, связанный с преждевременными родами, респираторные дистресс-синдромы, рассеянный склероз и сосудистую деменцию. Даже значительный неврологический ущерб, вызванный COVID-19, объясняется гипоксией.

До сих пор точные причины неисправности клеток из-за недостатка кислорода были неизвестны.

Темная сторона реакции на гипоксию

В этом исследовании ученые разработали новый подход, чтобы внимательно изучить, как функционируют белки, отвечающие на гипоксию. Сравнивая их работу в стволовых клетках мозга с другими тканями, такими как сердце и кожа, ученые подтвердили, что белки, отвечающие на гипоксию, выполняют полезную функцию, способствуя выживанию клеток в условиях низкого содержания кислорода во всех тканях. Однако те же самые белки, отвечающие на гипоксию, имели ранее недооцененную темную сторону, поскольку они также включали другие клеточные процессы за пределами основного полезного ответа.

Затем команда продемонстрировала, что этот дополнительный – и ранее неизвестный – ответ нарушает функцию стволовых клеток мозга. Это говорит о том, что, хотя белки, отвечающие на гипоксию, эволюционировали, чтобы способствовать выживанию клеток во всех тканях тела в условиях низкого содержания кислорода , их мощные эффекты также могут иметь непреднамеренные последствия для нарушения функции клеток.

Новые возможности лечения повреждений, вызванных гипоксией

Авторы испытали тысячи лекарств, чтобы попытаться восстановить функцию стволовых клеток мозга, чтобы преодолеть повреждающее действие белков, отвечающих на гипоксию. Они открыли группу лекарств, которые специально преодолевают реакцию, вызывающую повреждение, оставляя при этом полезную реакцию нетронутой.

«Одним из захватывающих направлений, которые вытекают из этой работы, является определение лекарств, которые специально нацелены на повреждающую сторону реакции гипоксии, сохраняя при этом положительную», – сказал первый автор Кевин Аллан, аспирант программы подготовки медицинских ученых Case Western. «Это предлагает новый взгляд на борьбу с повреждением тканей из-за гипоксии».

«Остается неизвестным, является ли повреждающая сторона реакции на гипоксию исключительно непреднамеренным патологическим эффектом или потенциально ранее не обнаруженным нормальным процессом, который идет наперекосяк при болезни», – сказал Тесар. «Наша работа открывает дверь к новому взгляду на то, как клетки реагируют на недостаток кислорода при здоровье и болезнях».

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

пять × 3 =