Ipinapaliwanag ng pag-aaral kung bakit kadalasang nangyayari ang hika, atake sa puso at iba pang kondisyon sa madaling araw

Ang mga mananaliksik sa lab ni Propesor Gad Asher sa Weizmann Institute of Science ay nakagawa ng isang malaking pagtuklas: isang mahalagang bahagi ng circadian rhythms, isang protina na tinatawag na BMAL1, ang nagkokontrol sa tugon ng katawan sa kakulangan ng oxygen. Ang mga natuklasan, na inilathala sa Cell Metabolism, ay tumutulong na ipaliwanag kung bakit maraming mga kondisyong kulang sa oxygen ang nakasalalay sa oras.

Ang papel na ginagampanan ng circadian rhythms at kakulangan ng oxygen

Ang mga ritmo ng circadian ay isang 24 na oras na panloob na mekanismo ng molekular na kumokontrol sa mga proseso sa bawat selula ng katawan. Ang protina na BMAL1, na kilala bilang "orasan" ng cell, ay nakikipag-ugnayan sa isa pang pangunahing protina, HIF-1α, na ina-activate kapag kulang ang oxygen.

• HIF-1α: Sa normal na antas ng oxygen, ang protina na ito ay mabilis na nasisira. Gayunpaman, sa kakulangan nito, ang HIF-1α ay nagpapatatag, nag-iipon at nag-a-activate ng mga gene na tumutulong na umangkop sa hypoxia.
• BMAL1: Ipinakita ng pananaliksik na ang circadian protein na ito ay hindi lamang nagpapahusay sa HIF-1α function, ngunit gumaganap din ng independiyenteng papel sa pagtugon ng katawan sa kakulangan ng oxygen.

Eksperimento sa mga daga

Upang pag-aralan ang kaugnayan sa pagitan ng circadian rhythms at ang tugon sa hypoxia, ang mga mananaliksik ay lumikha ng tatlong grupo ng genetically modified mice:

1. Ang HIF-1α ay hindi ginawa sa tisyu ng atay.
2. Hindi nakagawa ng BMAL1.
3. Ang parehong mga protina ay hindi ginawa.

Mga resulta:

• Kapag bumaba ang mga antas ng oxygen, ang kawalan ng BMAL1 ay pumigil sa akumulasyon ng HIF-1α, na nagpapahina sa genetic na tugon sa hypoxia.
• Ang mga daga na kulang sa parehong mga protina ay may mababang mga rate ng kaligtasan ng buhay depende sa oras ng araw, na ang dami ng namamatay ay partikular na mataas sa gabi.

Mga konklusyon: Ang BMAL1 at HIF-1α ay may mahalagang papel sa pagprotekta sa katawan mula sa hypoxia, at ang circadian rhythms ay direktang nauugnay sa tugon ng katawan sa kakulangan ng oxygen.

Patolohiya ng atay at ang koneksyon sa mga baga

Sa mga daga na walang parehong protina sa kanilang mga atay, natagpuan ng mga mananaliksik ang mababang antas ng oxygen sa dugo kahit na bago ang pagkakalantad sa hypoxia, na nagpapataas ng mga hinala na ang mga pagkamatay ay nauugnay sa kapansanan sa paggana ng baga.

• Ang mga daga na ito ay nagkaroon ng hepatopulmonary syndrome, isang kondisyon kung saan ang mga daluyan ng dugo sa mga baga ay lumalawak, na nagpapataas ng daloy ng dugo ngunit binabawasan ang kahusayan ng pag-iipon ng oxygen.
• Ang pagsusuri ay nagpakita ng pagtaas ng produksyon ng nitric oxide sa mga baga, na nagpapataas ng vasodilation (pagpapalawak ng mga daluyan ng dugo).

Kahalagahan ng pag-aaral

1. Chronobiology ng sakit: Ipinapaliwanag ng mga natuklasan kung bakit lumalala ang mga pasyenteng may hypoxia o mga sakit gaya ng hika o atake sa puso sa ilang partikular na oras ng araw.
2. Mga modelo ng sakit: Ang mga daga na kulang sa HIF-1α at BMAL1 ay naging unang genetic model na nag-aaral ng hepatopulmonary syndrome, na nagbubukas ng mga bagong paraan para sa paggamot.
3. Mga prospect ng paggamot: Iminumungkahi ng pag-aaral na ang mga naka-target na gamot na kumokontrol sa mga protina na kasangkot sa komunikasyon sa atay-baga ay maaaring maging isang bagong opsyon sa paggamot.

"Nagsisimula pa lang kaming maunawaan ang mga kumplikadong mekanismo na nag-uugnay sa mga circadian rhythms, hypoxia at inter-organ na pakikipag-ugnayan," sabi ni Propesor Asher. "Ang mga pagtuklas na ito ay maaaring humantong sa mga bagong paggamot para sa mga sakit na nauugnay sa kakulangan ng oxygen."