Ученые из Института Вейцмана (Израиль) установили, что астма или сердечные приступы чаще возникают рано утром. Это связано с особенностями регуляции кислорода в организме и циркадными ритмами. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
По словам ученых, астма и сердечный приступ — это примеры состояний, связанных с кислородным голоданием (гипоксией). За их профилактику в организме отвечают два белка — BMAL1 и HIF-1α. BMAL1 регулирует циркадные ритмы организма, а HIF-1α активирует специфические «гены выживания» в условиях гипоксии.
Обычно HIF-1α быстро разрушается, но при недостатке кислорода его стабильность повышается, что способствует выживанию клеток. Однако ученые обнаружили, что без BMAL1 этот процесс стабилизации нарушается, что затрудняет клеточную адаптацию.
Для исследования механизма ученые провели ряд экспериментов на генетически модифицированных мышах, лишенных различных комбинаций этих белков. Мышей разделили на три группы: одна группа не имела HIF-1α, вторая — BMAL1, а третья — обоих белков.
Животных подвергли искусственному дефициту кислорода. Результаты показали, что у мышей без BMAL1 накопление HIF-1α значительно снижалось, а у тех, кто был лишен обоих белков, выживаемость в условиях гипоксии ухудшалась. Особенно ярко такой эффект был выражен в ночное время.
Кроме того, исследователи выяснили, что отсутствие обоих белков нарушает функции легких даже без воздействия гипоксии. У этих мышей без BMAL1 и HIF-1α были повышены уровни оксида азота, что препятствовало нормальному усвоению кислорода тканями.
Открытие ученых может помочь в разработке новых подходов в лечении заболеваний, связанных с кислородным голоданием, таких как гепатопульмональный синдром. Исследование также объясняет, почему утренние часы представляют повышенный риск для людей с хроническими заболеваниями.
Дело в том, что циркадные ритмы влияют на способность организма справляться с колебаниями уровня кислорода. После пробуждения накопленный за ночь оксид азота в легких провоцирует расширение кровеносных сосудов и ухудшает способность тканей усваивать кислород. Это, в свою очередь, повышает риск астматического или сердечного приступа.
Ранее врач рассказал, когда боль в животе может указывать на инфаркт миокарда.