Почему при гипоксии повреждается мозг

Почему при гипоксии повреждается мозг

Ученые обнаружили, что нарушение деятельности клеток мозга при недостатке кислорода, как это ни удивительно, вызвана той же самой системой клеток мозга, которая предназначена для их защиты.

С появлением насыщенной кислородом атмосферы стало возможно появление многоклеточной жизни, поскольку кислород можно было использовать для производства энергии, необходимой для поддержания сложных жизненных функций. Учитывая потребность в кислороде для жизни, почти все организмы развили механизм быстрого реагирования на низкий уровень кислорода—состояние, называемое гипоксией. Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена в 2019 году за открытие, показывающее, каким образом клетки нашего тела ощущают низкий уровень кислорода и реагируют на то, чтобы остаться в живых.

В основе этого древнего ответа лежат специальные белки, которые заставляют клетку минимизировать потребление кислорода и максимизировать свой доступ к кислороду. Таким образом, эти белки можно рассматривать как инструмент, защищающий и реанимирующий клетки в его непосредственной реакции на возникновение низкого уровня кислорода.

Длительная гипоксия вызывает дисфункцию многих тканей. В частности, стволовые клетки головного мозга нарушаются при гипоксии при многих заболеваниях, включая инсульт, детский церебральный паралич, связанный с преждевременными родами, респираторные дистресс-синдромы, рассеянный склероз и сосудистое слабоумие. Даже значительные неврологические повреждения, вызванные COVID-19, объясняются гипоксией.

До сих пор точные причины сбоев в работе клеток из-за недостатка кислорода были неизвестны.

Ученые разработали новый подход к тщательному изучению того, как функционируют белки-ответчики на гипоксию. Сравнивая то, как они работают в стволовых клетках головного мозга с другими тканями, такими как сердце и кожа, было подтверждено, что белки-ответчики на гипоксию выполняют полезную функцию, способствуя выживанию клеток при низком содержании кислорода во всех тканях.

Однако те же самые белки-ответчики на гипоксию имели ранее недооцененную негативную реакцию: они включали другие клеточные процессы за пределами основной положительной реакции.Эта дополнительная—и ранее неизвестная—реакция и является тем, что нарушает функцию стволовых клеток мозга.

Это говорит о том, что, в то время как белки-ответчики на гипоксию эволюционировали, чтобы способствовать выживанию клеток во всех тканях организма в условиях низкого содержания кислорода, их мощные эффекты могут одновременно иметь и непреднамеренные последствия для нарушения функции клеток.

Ученые протестировали тысячи препаратов, чтобы попытаться восстановить функцию стволовых клеток головного мозга, чтобы преодолеть повреждающее действие белков-ответчиков гипоксии.

Одним из перспективных направлений, вытекающих из этого исследования, является выявление учеными лекарств, специально нацеленных на минимизацию влияния негативной реакции гипоксии, сохраняя при этом полезную реакцию белков-ответчиков на гипоксию.