Новое исследование обнаруживает различия в физиологии кислорода у людей с синдромом Дауна
Новое исследование , опубликованное в журнале Cell Reports учеными из Института Линды Крник по изучению синдрома Дауна (Институт Крник) при Медицинском кампусе Аншутц Университета Колорадо, сообщает о важных различиях в физиологии кислорода и функции эритроцитов у людей с синдромом Дауна.
Исследование является частью текущего проекта Human Trisome Project — масштабного и подробного когортного исследования популяции с синдромом Дауна, включающего углубленную аннотацию клинических данных, крупнейший на сегодняшний день биобанк для изучения синдрома Дауна и мультиомные наборы данных.
Команда Института Крника сначала проанализировала сотни образцов крови , чтобы выявить физиологические различия между участниками исследования с синдромом Дауна и контрольной группой из общей популяции. Они заметили, что трипликация хромосомы 21, или трисомия 21, хромосомная аномалия, вызывающая синдром Дауна, приводит к физиологическому состоянию, напоминающему гипоксию, или низкий уровень кислорода.
Они выявили существенные изменения в экспрессии генов, указывающие на низкую доступность кислорода, включая индукцию многих генов и белков, индуцируемых гипоксией, а также повышенные уровни факторов, участвующих в синтезе гема — молекулы, которая переносит кислород внутрь эритроцитов .
«Эти результаты показывают, что гипоксия и гипоксическая сигнализация должны быть в центре внимания, когда мы говорим о здоровье людей с синдромом Дауна», — говорит доктор Хоакин Эспиноса, исполнительный директор Института Крника, профессор фармакологии, главный исследователь проекта Human Trisome и один из ведущих авторов статьи.
«Учитывая важную роль физиологии кислорода в здоровье и болезнях, нам необходимо понять причины и последствия гипоксии при синдроме Дауна, что может привести к эффективным вмешательствам по улучшению доступности кислорода для этой нуждающейся в этом группы населения».
«Результаты поразительны. Можно с уверенностью сказать, что кровь людей с синдромом Дауна выглядит так же, как у человека, которого быстро перевезли на большую высоту или которому ввели эритропоэтин (ЭПО), главный регулятор эритропоэза, процесса образования новых эритроцитов», — объясняет доктор Мика Донован, ведущий автор статьи.
«Хотя уже много лет известно, что у людей с синдромом Дауна красные кровяные клетки меньше и крупнее, это первое доказательство того, что у них вырабатывается избыточное количество ЭПО и что они подвергаются стрессовому эритропоэзу — явлению, при котором печень и селезенка должны начать вырабатывать красные кровяные клетки в дополнение к тем, которые вырабатываются костным мозгом».
Группа обнаружила, что эти явления наблюдаются также в мышиной модели синдрома Дауна, тем самым подкрепляя идею о том, что эти важные физиологические изменения возникают в результате утроения генетического материала и сверхэкспрессии определенных генов.
«Тот факт, что гипоксическая сигнализация и стрессовый эритропоэз сохраняются в мышиной модели, открывает путь для механистических исследований, которые могли бы идентифицировать вовлеченные гены и выявить терапевтические вмешательства для улучшения кислородной физиологии при синдроме Дауна», — объясняет доктор Келли Салливан, доцент кафедры педиатрии, директор Программы экспериментальных моделей в Институте Крника и соавтор исследования.
Исследовательская группа также изучала, связаны ли повышенная гипоксическая сигнализация и связанный с ней стрессовый эритропоэз с повышенным воспалительным состоянием, характерным для синдрома Дауна. Хотя у людей с более сильными гипоксическими сигнатурами наблюдается более выраженная дисрегуляция иммунной системы и повышенные маркеры воспаления, их результаты показывают, что снижения воспаления недостаточно для обращения вспять гипоксического состояния.
«Нам понадобится гораздо больше данных, чтобы понять, что вызывает гипоксическое состояние и как оно влияет на здоровье людей с синдромом Дауна», — говорит доктор Мэтью Гэлбрейт, доцент кафедры фармакологии, директор Программы по наукам о данных в Институте Крника и один из ведущих авторов статьи.
«Гипоксическое состояние может быть вызвано обструктивным апноэ сна (что часто встречается при синдроме Дауна), сердечно-легочной недостаточностью или даже, возможно, дефектами функции эритроцитов. Мы очень рады нескольким продолжающимся клиническим испытаниям [...] обструктивного апноэ сна при синдроме Дауна, которые, по нашему мнению, будут очень информативными».
Исследовательская группа Института Крника уже планирует несколько последующих исследований, четкой целью которых является выявление стратегий улучшения кислородной физиологии у людей с синдромом Дауна.
«Это еще один огромный прорыв наших ученых из Института Крника, который, как мы надеемся, быстро приведет к появлению дополнительных методов лечения», — говорит Мишель Си Уиттен, президент и генеральный директор Global Down Syndrome Foundation, партнера и дочерней организации Института Крника.
«Как мать замечательной 21-летней девушки с синдромом Дауна, я горю желанием понять, как безопасно нормализовать кислородную физиологию и как это может улучшить жизнь миллионов людей с синдромом Дауна по всему миру».