دراسة توضح سبب حدوث الربو والنوبات القلبية وغيرها من الحالات المرضية في الصباح الباكر

توصل باحثون في مختبر البروفيسور جاد آشر بمعهد وايزمان للعلوم إلى اكتشافٍ هام: بروتين BMAL1، وهو مُكوّن رئيسي للإيقاعات اليومية، يُنظّم استجابة الجسم لنقص الأكسجين. تُساعد هذه النتائج، المنشورة في مجلة Cell Metabolism ، في تفسير سبب اعتماد العديد من حالات نقص الأكسجين على الوقت.

دور الإيقاعات اليومية ونقص الأكسجين

الإيقاعات اليومية هي آلية جزيئية داخلية تعمل على مدار الساعة، وتُنظّم العمليات في كل خلية من خلايا الجسم. يتفاعل بروتين BMAL1، المعروف باسم "ساعة الخلية"، مع بروتين رئيسي آخر، وهو HIF-1α، الذي يُنشّط عند نقص الأكسجين.

• HIF-1α: مع مستويات الأكسجين الطبيعية، يُدمر هذا البروتين بسرعة. ومع نقصه، يُثبّت HIF-1α ويتراكم، ويُنشّط الجينات التي تُساعد على التكيّف مع نقص الأكسجين.
• BMAL1: أظهرت الأبحاث أن هذا البروتين اليومي لا يعزز وظيفة HIF-1α فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا مستقلاً في استجابة الجسم لنقص الأكسجين.

تجربة مع الفئران

لدراسة العلاقة بين الإيقاعات اليومية والاستجابة لنقص الأكسجين، أنشأ الباحثون ثلاث مجموعات من الفئران المعدلة وراثيا:

1. لم يتم إنتاج HIF-1α في أنسجة الكبد.
2. لم ينتج BMAL1.
3. لم يتم إنتاج كلا البروتينين.

نتائج:

• عندما انخفضت مستويات الأكسجين، منع غياب BMAL1 تراكم HIF-1α، مما أدى إلى إضعاف الاستجابة الجينية لنقص الأكسجين.
• أظهرت الفئران التي تفتقر إلى كلا البروتينين معدلات بقاء منخفضة اعتمادًا على الوقت من اليوم، مع ارتفاع معدل الوفيات بشكل خاص في الليل.

الاستنتاجات: تلعب BMAL1 و HIF-1α دورًا رئيسيًا في حماية الجسم من نقص الأكسجين، وترتبط الإيقاعات اليومية بشكل مباشر باستجابة الجسم لنقص الأكسجين.

أمراض الكبد وعلاقتها بالرئتين

وفي الفئران التي لا تحتوي على كلا البروتينين في أكبادها، وجد الباحثون مستويات منخفضة من الأكسجين في الدم حتى قبل التعرض لنقص الأكسجين، مما أثار الشكوك في أن الوفيات كانت مرتبطة بضعف وظائف الرئة.

• أصيبت هذه الفئران بمتلازمة الكبد الرئوية، وهي حالة تتوسع فيها الأوعية الدموية في الرئتين، مما يزيد من تدفق الدم ولكنه يقلل من كفاءة امتصاص الأكسجين.
• وأظهر التحليل زيادة إنتاج أكسيد النيتريك في الرئتين، مما أدى إلى زيادة توسع الأوعية الدموية.

أهمية الدراسة

1. علم الأحياء الزمني للأمراض: تشرح النتائج لماذا تصبح حالة المرضى الذين يعانون من نقص الأكسجين أو أمراض مثل الربو أو النوبات القلبية أسوأ في أوقات معينة من اليوم.
2. نماذج المرض: أصبحت الفئران التي تفتقر إلى HIF-1α وBMAL1 أول نموذج وراثي لدراسة متلازمة الكبد الرئوية، مما يفتح آفاقًا جديدة للعلاج.
3. آفاق العلاج: تشير الدراسة إلى أن الأدوية المستهدفة التي تنظم البروتينات المشاركة في التواصل بين الكبد والرئة يمكن أن تكون خيارًا علاجيًا جديدًا.

قال البروفيسور آشر: "بدأنا للتو في فهم الآليات المعقدة التي تربط بين الإيقاعات اليومية ونقص الأكسجين والتفاعلات بين الأعضاء. قد تؤدي هذه الاكتشافات إلى علاجات جديدة للأمراض المرتبطة بنقص الأكسجين".