Naukowcy odkryli klucz do przetrwania w środowisku o niskim poziomie zawartości tlenu
Jak wykazują wyniki nowych badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowców, zmniejszenie ilości cząsteczek wrażliwych na obecność tlenu umożliwia mięśniom przetrwanie przy jego niskim poziomie. Odkrycie to może przyczynić się do opracowania nowych sposobów leczenia chorób sercowo-naczyniowych oraz poprawy warunków przechowywania organów przeznaczonych do przeszczepu. Podobnie jak ma to miejsce u większości organizmów wielokomórkowych, tlen jest ludziom niezbędny do przekształcenia tłuszczy i cukrów w energię. Niemniej jednak, wiele zwierząt jest w stanie przetrwać w środowisku o wyjątkowo niskim poziomie zawartości tlenu. Stwierdzenie to odnosi się do ptaków latających na dużych wysokościach, zwierząt żyjących pod ziemią oraz przebywających dłuższe okresy pod wodą. Również stworzenia zdolne do hibernacji lub zapadające w stan uśpienia wykształciły strategie oszczędzania tlenu. Podstawą tego typu strategii jest radykalne ograniczenie zużycia tlenu, często ponad dziesięciokrotnie. "To zdumiewające, jak niewiele jednak wiadomo o mechanizmach cząsteczkowych leżących u podstaw tych sposobów adaptacji", napisali naukowcy w artykule opublikowanym w internetowym wydaniu czasopisma "Nature Genetics". Pod kierunkiem naukowców z Flamandzkiego Instytutu Biotechnologii (VIB) badano rolę cząsteczki Phd1 wrażliwej na obecność tlenu. Zachowuje się ona jak "miernik zawartości tlenu" i odgrywa istotną rolę w procesie przystosowania metabolizmu następującym podczas zmiany środowiska o wysokim poziomie zawartości tlenu na środowisko o jego niskim poziomie. Naukowcy wyhodowali myszy pozbawione zdolności wytwarzania Phd1, by następnie zablokować jedną z tętnic i ograniczyć w ten sposób dopływ tlenu do mięśnia. Ku ich zdumieniu działanie to nie prowadziło do śmierci mięśnia, nawet w przypadku, gdy otrzymywał on ilość tlenu niewystarczającą do przetrwania w normalnych warunkach. Dalsze badania ujawniły, że u myszy pozbawionych Phd1 tkanka uległa samoistnemu "przeprogramowaniu" do stanu, w którym zużycie tlenu w procesach metabolicznych zostało obniżone w sposób umożliwiający dalsze funkcjonowanie mięśnia w środowisku o niskim poziomie zawartości tlenu. "Badania genetyczne wykazały, że cząsteczka Phd1, która działa jak czujnik tlenu, kontroluje przemianę in vivo w mięśniu szkieletowym i w ten sposób decyduje o stopniu tolerancji na hipoksję", napisali naukowcy. W kolejnym doświadczeniu naukowcy poddali zdrowe myszy krótkotrwałemu działaniu blokera Phd1 i uzyskali taki sam wynik. Ich zdaniem odkrycie to ma znaczenie dla szeregu zastosowań medycznych. Przykładowo podczas zawału serca mięsień sercowy cierpi na niedobór tlenu wynikający z zablokowania dostarczających go naczyń krwionośnych. Obecnie naukowcy mogą sprawdzić, czy zastosowanie blokerów Phd1 może uchronić serce przed uszkodzeniem w następstwie zawału. Możliwe jest również opracowanie sposobów leczenia udarów oraz wydłużenie okresu bezpiecznego odcięcia dopływu tlenu do organów w trakcie operacji chirurgicznej. Rola, jaką cząsteczka Phd1 prawdopodobnie odgrywa w podtrzymywaniu stanu zbliżonego do hibernacji, naprowadziła naukowców na przypuszczenie, że można ją również wykorzystać do "hibernacji" organów poddawanych transplantacji. Obecnie długotrwały deficyt tlenu jest głównym problemem lekarzy poszukujących sposobów utrzymania organów przy życiu.
Kraje
Belgia
