Почему утро становится временем риска: биологические часы и нехватка кислорода

Фото из открытых источников

Ученые из Weizmann Institute of Science (Израиль) сделали важное открытие, которое объясняет, почему такие состояния, как астма или сердечные приступы, чаще возникают рано утром. Исследование, опубликованное на портале Cell, показало, что наши циркадные ритмы — внутренние биологические часы — играют ключевую роль в способности организма справляться с дефицитом кислорода.  

Главный герой исследования — белок BMAL1, регулирующий циркадные ритмы. Он работает в тандеме с белком HIF-1α, который отвечает за адаптацию клеток к нехватке кислорода. Обычно HIF-1α быстро разрушается, но в условиях гипоксии (недостатка кислорода) он стабилизируется и запускает генетические программы выживания. Ученые обнаружили, что без BMAL1 процесс стабилизации HIF-1α нарушается, что затрудняет клеточную адаптацию.  

Чтобы детально изучить этот механизм, исследователи провели эксперименты на генетически модифицированных мышах. Животных разделили на три группы: у первой не было белка HIF-1α, у второй — BMAL1, а у третьей отсутствовали оба белка. Мышей подвергли условиям искусственного дефицита кислорода.  

Результаты оказались поразительными. У мышей без BMAL1 накопление HIF-1α резко снижалось, а у тех, кто был лишен обоих белков, значительно ухудшалась выживаемость. Особенно остро это проявлялось ночью. Это доказывает, что взаимодействие BMAL1 и HIF-1α имеет решающее значение для адаптации организма к нехватке кислорода.  

Дополнительно выяснилось, что отсутствие обоих белков приводит к нарушению функций легких даже до воздействия гипоксии. У таких мышей наблюдались повышенные уровни оксида азота, что ухудшало способность тканей усваивать кислород.  

Исследователи считают, что их открытия откроют новые пути для лечения заболеваний, связанных с кислородным голоданием, например, гепатопульмонального синдрома. Работа также объясняет, почему утро может быть временем повышенного риска для людей с хроническими заболеваниями: циркадные ритмы влияют на способность организма справляться с изменениями в уровне кислорода.