Un studiu explică de ce astmul, atacurile de cord și alte afecțiuni apar adesea dimineața devreme

Cercetătorii din laboratorul profesorului Gad Asher de la Institutul de Știință Weizmann au făcut o descoperire majoră: o componentă cheie a ritmurilor circadiene, o proteină numită BMAL1, reglează răspunsul organismului la privarea de oxigen. Constatările, publicate în Cell Metabolism, ajută la explicarea motivului pentru care multe afecțiuni cu deficit de oxigen sunt dependente de timp.

Rolul ritmurilor circadiene și al deficitului de oxigen

Ritmurile circadiene sunt un mecanism molecular intern de 24 de ore care reglează procesele din fiecare celulă a corpului. Proteina BMAL1, cunoscută sub numele de „ceasul” celulei, interacționează cu o altă proteină cheie, HIF-1α, care este activată atunci când lipsește oxigenul.

• HIF-1α: În condiții normale de oxigen, această proteină este distrusă rapid. Cu toate acestea, în cazul deficienței sale, HIF-1α se stabilizează, acumulează și activează genele care ajută la adaptarea la hipoxie.
• BMAL1: Cercetările au arătat că această proteină circadiană nu numai că îmbunătățește funcția HIF-1α, dar joacă și un rol independent în răspunsul organismului la deficitul de oxigen.

Experiment cu șoareci

Pentru a studia relația dintre ritmurile circadiene și răspunsul la hipoxie, cercetătorii au creat trei grupuri de șoareci modificați genetic:

1. HIF-1α nu a fost produs în țesutul hepatic.
2. Nu a produs BMAL1.
3. Ambele proteine nu au fost produse.

Rezultate:

• Când nivelurile de oxigen au scăzut, absența BMAL1 a împiedicat acumularea de HIF-1α, ceea ce a afectat răspunsul genetic la hipoxie.
• Șoarecii cărora le lipseau ambele proteine au avut rate de supraviețuire scăzute în funcție de momentul zilei, mortalitatea fiind deosebit de ridicată noaptea.

Concluzii: BMAL1 și HIF-1α joacă un rol cheie în protejarea organismului de hipoxie, iar ritmurile circadiene sunt direct legate de răspunsul organismului la deficitul de oxigen.

Patologia hepatică și legătura cu plămânii

La șoarecii fără ambele proteine în ficat, cercetătorii au descoperit niveluri scăzute de oxigen în sânge chiar înainte de expunerea la hipoxie, ceea ce ridică suspiciuni că decesele au fost legate de afectarea funcției pulmonare.

• Acești șoareci au dezvoltat sindromul hepatopulmonar, o afecțiune în care vasele de sânge din plămâni se dilată, crescând fluxul sanguin, dar reducând eficiența absorbției oxigenului.
• Analiza a arătat o producție crescută de oxid nitric în plămâni, ceea ce a crescut vasodilatația (lărgirea vaselor de sânge).

Semnificația studiului

1. Cronobiologia bolii: Constatările explică de ce pacienții cu hipoxie sau cu boli precum astmul sau atacurile de cord se agravează în anumite momente ale zilei.
2. Modele de boală: Șoarecii cărora le lipsesc HIF-1α și BMAL1 au devenit primul model genetic care studiază sindromul hepatopulmonar, deschizând noi căi de tratament.
3. Perspective de tratament: Studiul sugerează că medicamentele țintite care reglează proteinele implicate în comunicarea ficat-plămân ar putea reprezenta o nouă opțiune de tratament.

„Abia începem să înțelegem mecanismele complexe care leagă ritmurile circadiene, hipoxia și interacțiunile interorganice”, a spus profesorul Asher. „Aceste descoperiri ar putea duce la noi tratamente pentru bolile asociate cu deficitul de oxigen.”