《进入稀薄空气》

领导的一个研究小组由哈佛医学院和马萨诸塞州总医院调查人员发现的感应控制缺氧反应,身体的反应来降低血液中的氧气水平,可能缓解症状的最具挑战性的一个群体的遗传disorders-mitochondrial疾病。

他们的报告描述的线粒体疾病的细胞和动物模型实验已经在线发表。

“我们目前缺乏治疗线粒体疾病的有效手段,其中有超过150种不同的基因形式,影响任何器官,”来自研究者考虑说,HMS系统生物学教授,研究员在质量部门的分子生物学和科学报告的资深作者。

“我们发现,激活细胞内缺氧反应基因或药物,或通过将小鼠低氧environment-alleviated线粒体病理学,”他说。

许多线粒体疾病出现在婴儿期或早期的童年,但在其他症状可能不出现,直到成年,通常是由感染等外在的紧张性刺激。

虽然在许多器官缺陷在这些线粒体疾病,疾病病理体现只有在特定的组织。这些观察结果使研究人员假设可能有天生的应对线粒体功能障碍的机制。

他们创建了一个细胞的模型,在这个模型中,呼吸链活动抑制毒素的应用程序和使用模型来测试是否中断约18000种不同的基因减轻细胞线粒体功能障碍的影响。

Von Hippel一流的基因在分析林道市因素(VHL),这通常会抑制细胞对缺氧的反应,这意味着身体的自然缺氧反应可能防止线粒体损伤。

然后研究人员表明,细胞和斑马鱼胚胎没有VHL表现出更强的生存面对呼吸链的抑制。

化学治疗,增加参与缺氧反应基因的表达也死于呼吸链减少抑制。

研究人员下一步毕业啮齿动物的研究中,使用一个精确的遗传模型的一个特定的线粒体疾病。研究的团队与沃伦·m·Zapol HMS雷金纳德詹尼麻醉教授质量一般。

协作的团队集中在Ndufs4-knockout鼠标,建立模型,利综合征,神经退行性疾病,是最常见的儿童的线粒体疾病的表现。

他们第一次表明,这个模型可以度过短暂的缺氧相对正常的代谢反应,然后测试的影响保持动物在一个包含11% oxygen-similar高空的大气环境中像尼泊尔山区和秘鲁的时间延长。

Ndufs4-knockout的对照组老鼠被放置在环境空气含有约21%的氧气。

“我们认为,减少小鼠呼吸氧气的水平并交付给他们的组织可能作为线粒体疾病自然的完美的解决方案,”主要作者Isha Jain说,研究生分子生物学质量一般。

“毕竟,人类已经进化出复杂的反应来应对能量代谢在高海拔和低氧水平。”

研究者们惊喜地发现,呼吸11% oxygen-approximately一半通常提供海上标准大幅减少发展的典型疾病的症状,如限制增长和神经系统和运动异常,并显著延长生存Ndufs4-knockout老鼠。

基因敲除动物呼吸空气21%氧气死亡或症状严重到需要人道的安乐死了60天的时代,所有这些在低氧环境中存活至少150天,和一些存活250天。

相比之下,尽管正常动物容易容忍55%的氧气环境中,Ndufs4-knockout老鼠放在相同的高氧环境2到11天内死亡。

“许多种类的动物住在世界各地的高海拔地区和适应低氧水平通过激活专业分子系统,“Zapol说,他是一个先锋治疗使用的气体混合物。

”,而这可能会小鼠线粒体缺陷会更麻烦为细胞能量生成ATP在低氧环境中,我们感到惊讶,他们看上去很健康,并且没有表现出氧饥饿的迹象,”他说。“值得注意的是,,一半血液中氧循环的正常水平,他们似乎抵制大脑病理学与此相关的线粒体缺陷几个月”。

Zapol和研究强调,需要做更多的研究在hypoxia-based策略可以在线粒体疾病患者进行测试。

“我们所有的工作到目前为止一直局限于细胞和老鼠,不是人类,”而说。

“呼吸缺氧空气可以是危险的,可能会减少氧气交付主要器官以及产生急性和慢性毒性。因此,关键是执行额外的动物实验,以确定最佳的治疗方案和长期的安全。此外,有许多类型的线粒体疾病,我们只有一个测试。测试额外的小鼠模型将帮助我们决定是否和何时考虑人体试验是可行的,”而说。