Чому ранні години дня можуть бути особливо небезпечними для здоров'я, з'ясували лікарі

Чому астма, серцеві напади та багато інших проблем зі здоров'ям, як правило, трапляються рано вранці? Одне з можливих пояснень цього загадкового явища виявили дослідники з лабораторії професора Геда Ешера у відділенні біомолекулярних наук Інституту Вейцмана.

У дослідженні, опублікованому в Cell Metabolism, вчені виявили, що ключовий компонент наших циркадних годинників — 24-годинний внутрішній молекулярний годинник, який цокає в кожній клітині, — також регулює реакцію організму на дефіцит кисню. Цей компонент, який зазнає змін протягом дня та ночі, може впливати на терміни спалахів захворювань, на які впливає кисневий цикл організму.

Підписуйтеcь на наш Telegram-канал Lenta.UA - ЄДИНІ незалежні новини про події в Україні та світі

Як істоти, що дихають, наша здатність відчувати і реагувати на брак кисню так само важлива для нас, як і повітря, яким ми дихаємо. Нобелівська премія з фізіології та медицини 2019 року була присуджена трьом дослідникам, які відкрили гіпоксією-індукований фактор 1-альфа (HIF-1α), ключовий білок, який визначає, як кожна клітина реагує на нестачу кисню.

Поки кисню достатньо, білок залишається нестабільним та швидко розпадається; Проте за нестачі кисню він стабілізується, накопичується і проникає у ядра клітин, де активує численні гени, життєво важливі реагування на дефіцит кисню.

Однак виявляється, що HIF-1α – не єдиний ключовий гравець. У новому дослідженні, проведеному в лабораторії Ешера під керівництвом аспіранта Вайшнаві Дандавате і доктора Нітьянанда Велетте, команда виявила, що білок BMAL1, ключовий компонент наших циркадних годинників, також відіграє важливу роль у реакції організму на дефіцит кисню і необхідний для стабілізації та активації 1α.

Крім того, дослідження також передбачає, що BMAL1 – це більше, ніж просто «посилення», і що він відіграє роль, незалежну від HIF-1α, в активації плану організму боротьби з нестачею кисню. Ці нові дані можуть пояснити, чому реакція організму на дефіцит кисню та його здатність справлятися з різними медичними станами змінюються протягом дня та ночі.

Денний білок, нічний білок

Дослідники з лабораторії Ешера, які протягом багатьох років вивчали зв'язок між метаболізмом та циркадними ритмами, раніше виявили, що тканина печінки по-різному реагує на нестачу кисню у різний час доби.

Щоб поглибити своє розуміння взаємозв'язку між киснем, тканиною печінки та циркадним годинником, вони створили три групи генетично модифікованих мишей, які не могли виробляти жоден, ні обидва вищезгадані білки у своїй тканині печінки: перша група не виробляла HIF-1α, білок, регулюючий дефіцит кисню; друга група не виробляла BMAL1, ключовий компонент циркадного годинника; а третя не виробляла жодна з них.

Потім дослідники вивчили, що відбувалося з кожною групою у разі зниження рівня кисню. Вони виявили, що за відсутності BMAL1 білок HIF-1α не накопичувався так, як це відбувається при нормальній реакції на нестачу кисню. Більше того, вони виявили, що ці два білки — окремо і разом — значною мірою відповідають за активацію генетичної відповіді, необхідної для боротьби з нестачею кисню.

«Відкритий нами механізм, який поєднує обидва білки, ймовірно, є основним механізмом, за допомогою якого ссавці справляються з дефіцитом кисню», — каже Ешер. «Ці та інші відкриття допомогли нам зрозуміти, що циркадні годинники не лише реагують на дефіцит кисню, як уже було відомо, але й фактично активують механізм організму для боротьби з дефіцитом кисню».

Вчені були особливо здивовані, виявивши, що, на відміну від мишей у контрольній групі і тих, чия тканина печінки не виробляла один з білків, або HIF-1α, або BMAL1, миші, у яких були обидва ці білки, мали дуже низькі показники виживання в умовах дефіциту кисню в залежності від часу: їх показники смертності були високими в темний час доби, але не в ідентичних умовах у денний час. Ці результати вказують на те, що поєднання HIF-1α і BMAL1 відіграє значну роль, що залежить від часу в боротьбі з дефіцитом кисню.

«Ми знаємо, що BMAL1 зазнає змін під час природного циркадного циклу, що може пояснити, чому показники смертності змінюються протягом дня, а також, можливо, чому захворювання, пов'язані з дефіцитом кисню, залежать від часу», — каже Ешер.

Наступним етапом дослідження було з'ясування причин смерті тих мишей, які були генетично модифіковані для виробництва жодного з двох білків у печінці. Дослідники були здивовані, виявивши лише невелике пошкодження тканини, що було замало, щоб пояснити смертність як таку.

Вони також виявили, що у цих мишей спочатку був низький рівень кисню в крові, навіть до того, як вони зазнали впливу нестачі кисню. Ці результати призвели до підозри, що причина смерті пов'язана з пошкодженням здатності легень поглинати кисень, а не з реакцією печінки на дефіцит кисню.

У багатьох людей із захворюваннями печінки будь-якого ступеня тяжкості також розвивається патологічний стан, званий гепатопульмональним синдромом, при якому кровоносні судини в легенях розширюються, що призводить до прискореного кровотоку в легенях та зниження здатності засвоювати кисень.

Дослідники виявили той же феномен у мишей, у яких у печінці були відсутні як HIF-1α, так і BMAL1. Ці миші тепер використовуються як перша у своєму роді генетична дослідна модель для гепатопульмонального синдрому в дослідженнях, які можуть пролити світло на механізми, задіяні в цьому стані.

«Ми виявили підвищений виробіток оксиду азоту в легенях, що призводить до розширення кровоносних судин. У результаті кров тече через легені набагато швидше і не забезпечує ефективної доставки кисню», — додає Ешер. «Ми досі не знаємо, за допомогою яких механізмів ушкодження печінки впливає на функцію легень, але початкові результати, отримані на нашій генетичній мишачій моделі, вказують на цікаву групу білків, які можуть бути частиною зв'язку між печінкою та легенями.

«У мишей, у яких розвинувся гепатопульмональний синдром, цей зв'язок було порушено. Якщо ці білки також виробляються у пацієнтів-людей і справді пов'язані із синдромом, вони можуть бути мішенню для майбутньої терапії».

Фото: pixabay.com

Важливо! Матеріал підготовлений на підставі останніх, науково перевірених та актуальних досліджень у сфері медицини. Матеріал, підготовлений журналістом «Lenta.UA», має виключно інформаційний характер і не є закликом до дії чи підстави для встановлення медичного діагнозу. Всі рішення щодо здоров'я повинні бути обов'язково узгоджені з Вашим лікарем, закликаємо обов'язково звертатися до фахівців.

Читайте також: Найстресовіший час доби назвали фахівці

Читайте також: Який графік роботи підвищує ризик ожиріння та діабету, з'ясували лікарі