Як наші клітини забезпечуються киснем - Panorama - Badische Zeitung

Пн, 07 жовтня 2019 р. О 20:33

забезпечуються

Спортсмени вже давно використовують механізми допінгу: дослідники виявили, як регулюється кисень у клітинах. За це вони отримали Нобелівську премію з медицини.

  • Комітет Нобелівської премії у складі Патріка Ернфорса (зліва), Анни Ведель та Рендалла Джонсона оголосив переможців цьогорічної Нобелівської премії з медицини. Фото: Чжен Хуансонг (dpa)

Постачання кисню є важливим для організму - і він відіграє важливу роль у багатьох захворюваннях. Не дивно: "Це речовина, яка споживається найбільше і без якої можна вижити найкоротше", - сказав американський дослідник Грегг Семенца з університету Джона Гопкінса в Балтиморі кілька років тому. Подібно до свого американського колеги Вільяма Келіна з Гарвардської медичної школи в Бостоні та британця Пітера Раткліффа з Оксфордського університету, Семенца на молекулярному рівні пояснив, як працює регуляція кисню в клітинах.

"Новаторські відкриття лауреатів Нобелівської премії цього року розкрили механізм одного з найважливіших процесів коригування в житті", - заявив у понеділок Нобелівський комітет, пояснюючи свій вибір. Процес розпочався близько 500 мільйонів років тому: вміст кисню в атмосфері зріс до сьогоднішніх 21 відсотка. Виникли перші тваринні істоти - і разом з ними механізми, що забезпечують тканини і клітини газом.

Давно відомо, що мітохондрії використовують кисень для перетворення поживних речовин в енергію. Так само, коли не вистачає кисню, концентрація гормону еритропоетину (ЕРО) збільшується, що збільшує утворення еритроцитів. Багато спортсменів використовують цю функцію EPO під час допінгу.

Але основи регулювання кисню були невідомі до 1990-х років. Потім Семенза виявив у генетично модифікованих мишей, які послідовності ДНК стоять за геном ЕРО. У клітинах печінки він натрапив на білок, який центрально бере участь у регуляції кисню: HIF (гіпоксичний фактор, що індукується). При нормальному рівні кисню клітини розщеплюють білок HIF. Однак при нестачі кисню концентрація білка в клітині збільшується.

Потім Келін і Раткліф виявили зв'язок між ВІЛ та синдромом Фон Гіппеля Ліндау (VHL), який пов'язаний з пухлинами ока та центральної нервової системи. Якщо білок VHL мутується, HIF не руйнується, як це відбувається при нестачі кисню. Клітина реагує на це утворенням кровоносних судин.

Обидва механізми цікаві для медицини. За даними Асоціації фармацевтичних виробників, заснованих на дослідженнях, зараз на пацієнтах тестуються два нові класи препаратів на основі роботи лауреатів Нобелівської премії. Так звані інгібітори HIF-PH запобігають розщепленню HIF і, таким чином, стимулюють утворення EPO. Кажуть, що ниркові пацієнти, які страждають на анемію, отримують більшу кількість еритроцитів. Поки що пацієнтам з ЕРО зазвичай вводять безпосередньо анемію.

З іншого боку, в медицині раку, так звані антагоністи HIF-2альфа повинні забезпечувати, щоб ракові клітини виробляли менше речовини-передавача VEGF. Наприклад, при раку нирок та пухлинах головного мозку це повинно гальмувати утворення нових кровоносних судин для забезпечення пухлини. Ці препарати вже випробовуються на людях.

Семенца, Каелін і Раткліфф вже отримали Американську премію імені Ласкера за медицину в 2016 році. Дослідження - це його релігія, - сказав Семенза у своїй промові на той час. "Я вражений результатом чотирьох мільярдів років еволюції в цьому куточку Всесвіту, і я сподіваюся, що ми можемо покращити життя людей за допомогою фундаментальних відкриттів та їх впровадження в клінічну практику".