新的研究揭示了为什么低氧会损害大脑

根据凯斯西储大学医学院一组研究人员新发表的研究，低氧状态下的脑细胞功能障碍，令人惊讶的是，是由旨在保护的完全相同的响应系统引起的。

“这些强大的蛋白质反应最初起到保护作用大脑细胞该研究的首席研究员保罗·特萨尔(Paul Tesar)说，他是凯斯西储医学院遗传学和基因组科学系的教授，也是创新治疗学的唐纳德博士和露丝·韦伯·古德曼教授。

确定低氧条件下脑细胞损伤的机制为开发有效的治疗方法提供了机会，包括他们在研究中研究的一类药物，这些药物可以为许多人提供未来的临床方法神经系统疾病由低氧引起。这项工作还阐明了如何响应低氧会导致大脑外其他组织的疾病。

他们的研究于10月21日在线发表在该杂志上细胞干细胞．

身体对低氧的反应

随着含氧大气的出现，多细胞生命的爆发成为可能，因为氧气可以用来产生支持复杂生命功能所需的能量。考虑到生命对氧气的需求，几乎所有的生物都进化出了一种快速应对低氧的机制缺氧．2019年，诺贝尔生理学或医学奖颁发给了这方面的发现细胞我们的身体感觉到低氧水平，并做出反应以保持生存。

这种古老反应的核心是一种叫做缺氧诱导因子(hif)的蛋白质，它指导细胞减少氧气消耗，并最大限度地获得氧气。通过这种方式，hif可以被认为是勇敢的英雄，试图在低氧的即时反应中保护和复苏细胞。

长期缺氧会导致许多组织功能障碍。特别是在中风、早产脑瘫、呼吸窘迫综合征、多发性硬化症、血管性痴呆等多种疾病中，大脑中的干细胞会因缺氧而受损。即使是COVID-19造成的严重神经损伤也归因于缺氧。

到目前为止，低氧导致细胞功能障碍的确切原因尚不清楚。

缺氧反应的阴暗面

在这项研究中，研究人员开发了一种新方法来密切研究缺氧反应蛋白的功能。通过比较它们在大脑中的工作方式干细胞对于其他组织，如心脏和皮肤，科学家们证实，缺氧反应蛋白在所有组织中都具有促进细胞在低氧环境下存活的有益功能。然而，这些相同的缺氧反应蛋白有一个以前没有被认识到的黑暗面，因为它们也开启了核心有益反应之外的其他细胞过程。

研究小组随后证明，这种额外的(以前未知的)反应是损害脑干细胞功能的原因。这表明，虽然缺氧反应蛋白进化促进细胞生存在身体的所有组织在低氧气条件，其强大的影响也会产生意想不到的后果，破坏细胞功能。

治疗缺氧损伤的新机会

作者测试了数千种药物，试图恢复脑干细胞的功能，以克服缺氧反应蛋白的破坏性影响。他们发现了一组药物，可以特别克服诱导损伤的反应，同时保持有益的反应完整。

凯斯西西部医学院医学科学家培训项目的研究生凯文·艾伦是第一作者，他说:“这项工作的一个令人兴奋的途径是确定专门针对缺氧反应的破坏性方面的药物，同时保留有益的一面。”“这为对抗缺氧引起的组织损伤提供了一个新的视角。”

Tesar说:“缺氧反应的损害方面仅仅是一种意外的病理效应，还是一种之前未被发现的、在疾病中出错的正常过程，目前尚不清楚。”“我们的工作为思考细胞如何反应打开了一扇门低氧健康和疾病"

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