Tlen jest najbardziej niezbędnym elementem życia i bez niego człowiek może przetrwać tylko kilka minut. Niekorzystne skutki niedotlenienia są dobrze znane, więc dla wielu jest zaskoczeniem, że kontrolowana ekspozycja na deficyt tlenu (lub niedotlenienie), jeśli znajduje się w zakresie adaptacyjnym danej osoby, może faktycznie promować długowieczność, zwiększać sprawność fizyczną, a nawet pomóc w stworzeniu warunków, które wspomagają leczenie niektórych chorób (Serebrovskaya 2002, Verges, Chacaroun i in. 2015). Powinna istnieć równowaga pomiędzy zapotrzebowaniem na tlen a jego dostawą, aby utrzymać homeostazę w organizmie.

NAGRODA NOBLA 2019 – ZDEKODOWANE CZUJNIKÓW TLENU

Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii/ medycyny w 2019 r. została przyznana trzem naukowcom-lekarzom, dr Williamowi G. Kaelinowi, Jr., Peterowi Ratcliffe’owi i Greggowi Semenzie, za ich przełomową pracę, pokazującą jak komórki odczuwają i dostosowują się do dostępności tlenu. Tlen jest niezbędny dla wszystkich organizmów żywych. W trakcie ewolucji zwierzęta rozwinęły zdolność adaptacji do zmian w stężeniu tlenu na Ziemi. Jednak nie było jasne, w jaki sposób zwierzęta potrafią wyczuwać i dostosowywać się do tych zmian. Ten temat został wyjaśniony 30 lat temu.

Więcej informacji: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6889041/

Za odkrycie, jak komórki odczuwają
i adaptują się do dostępności tlenu

Jak komórki odczuwają i adaptują się do dostępności tlenu

Czynnik indukcji hipoksji (HIF-1) to regulowany tlenem aktywator transkrypcyjny, który odgrywa istotną rolę w rozwoju ssaków, fizjologii i patogenezie choroby… HIF-1 jest wszechobecny i podlega proteasomalnej degradacji w komórkach nie podlegających hipoksji. W warunkach hipoksycznych czynnik HIF-1, który jest wszechobecny, drastycznie spada, powodując nagromadzenie białka.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11248550/

Kluczowe regulatory dostarczania i użytkowania O2

Czynniki indukowane hipoksją – kluczowe regulatory dostarczania i wykorzystania O2

  • HIF-1 kontroluje dostarczanie tlenu, regulując angiogenezę i przebudowę naczyń, tak długo jak wykorzystywany jest tlenu, regulując metabolizm glukozy i redukując homeostazę;
  • Aktywność HIF-1 jest indukowana przez niedotlenienie poprzez zmiany w mRNA HIF-1α i poziomie białka w mózgu, sercu, nerkach, płucach i mięśniu szkieletowym;
  • HIF-1 działa jako główny regulator w procesie angiogenezy i przebudowy naczyń, ponieważ koordynuje on ekspresję dużej liczby genów, których produkty białkowe odgrywają kluczową rolę w pośredniczeniu w odpowiedzi na niedotlenienie i niedokrwienie naczyń;
  • Normalną, fizjologiczną odpowiedzią na zmniejszenie perfuzji tkanek jest to, że wynikające z tego niedotlenienie tkanek indukuje aktywność HIF-1, która aktywuje transkrypcję genów kodujących czynniki angiogeniczne. Czynniki te stymulują przebudowę naczyń krwionośnych, prowadząc do zwiększenia przepływu krwi.
  • Oprócz promowania dostarczania O2, HIF-1 aktywuje również transkrypcję genów kodujących enzymy, transportery i białka mitochondrialne, które zmniejszają wykorzystanie O2, ponownie funkcjonując jako główny regulator przełączający komórki z metabolizmu oksydacyjnego na metabolizm glikolityczny.