Nou jucător în ciclul respirator

Pe lângă oxigen și dioxid de carbon, oxidul nitric joacă și un rol vital în schimbul de aer. Descoperirea ar putea deschide un nou capitol în tratamentul bolilor cardiovasculare și transfusionologie.

Jurnalul Academiei Naționale de Științe (PNAS), un jurnal al Academiei de Științe din SUA, a publicat un studiu realizat de autorul principal Jonathan Stamler și colegii săi oxidul nitric este esențial pentru livrarea oxigenului în țesuturi și celule. Potrivit autorilor studiului, hemoglobina βCys93 este esențială pentru funcția cardiovasculară și răspunsul integrat la hipoxie poate remodela fundamental tot ce am știut până acum despre sistemul respirator. Conform dogmei științifice actuale, două molecule sunt implicate în procesul de respirație, oxigen și dioxid de carbon; oxigenul intră în țesuturile din plămâni după inhalare, în timp ce calea dioxidului de carbon este opusă: intră în plămâni din țesuturi și pleacă prin expirație. Cu toate acestea, conform descoperirii Stamlers oxidul nitric trebuie, de asemenea, atașat la proteina purtătoare de oxigen, hemoglobina, pentru a obține oxigenul din vasele de sânge către țesuturi.

După cum explică cercetătorii, medicii au știut de multă vreme că există o diferență semnificativă între cantitatea de oxigen transportat în sânge și cantitatea eliberată de oxigen în țesuturi, dar până acum nu au putut explica motivul diferenței . Cu toate acestea, noua descoperire arată că oxidul nitric din eritrocite acționează ca un purtător în cadrul ciclului respirator. Conform declarației lui Stamler, munca lor a dezvăluit baza moleculară pentru reglarea fluxului sanguin în ciclul respirator: regulatorul în sine este proteina hemoglobinei, care are capacitatea de a lega atât oxigenul, cât și oxidul nitric simultan. Imaginea simplificată a manualului că doar două gaze sunt prezente în schimbul de aer - oxigen și dioxid de carbon - omite oxidul azotic, deși prezența sa este mai importantă în majoritatea cazurilor decât cantitatea specifică de oxigen pe care o transportă hemoglobina. Deci schimbul de aer este unul sistem cu trei gaze, prins în cuie de un cardiolog.

Funcția de autoreglare a fluxului sanguin tisular, mecanismul care influențează deschiderea și închiderea țesuturilor mici, este un vechi mister în medicină. Știam deja că hemoglobina conține trei aminoacizi care se găsesc atât la mamifere, cât și la păsări, dar doar doi dintre ei sunt necesari pentru a transporta oxigenul. După cum s-a demonstrat acum, al treilea aminoacid conservat, o cisteină a lanțului β (βCys93), leagă oxidul nitric, care reglează vasodilatația.

În studiul lor, cercetătorii au creat șoareci care aveau alanină în hemoglobina lor în acest loc în loc de cisteină, astfel încât celulele roșii din sânge nu au putut lega oxidul nitric, provocând autoreglarea fluxului sanguin tisular să fie complet supărată și țesuturile incapabile să obțină oxigen. Deși celulele roșii din sânge ale animalelor transportau cantități adecvate de oxigen, fluxul sanguin și nivelurile de oxigen din țesuturi erau încă scăzute la momentul inițial, iar valorile s-au deteriorat brusc în cazul hipoxiei. Deficitul de oxigen ar fi trebuit să aibă ca rezultat creșterea fluxului sanguin pentru a permite mai mult oxigen să ajungă la țesuturi, în timp ce șoarecii cu mutație βCys93Ala au dezvoltat în curând ischemie miocardică și decompensare cardiacă și creșterea mortalității.

Astfel, cercetătorii au ajuns la concluzia că (βCys93NO) -Hb este necesară pentru oxigenarea adecvată a țesuturilor și menținerea funcției cardiovasculare normale., oxidul nitric reglează eliberarea de oxigen. Când există oxid nitric, vasele de sânge se dilată, permițând oxigenului să ajungă la țesuturi.

Celulele roșii din sânge de la șoareci cu mutația βCys93Ala sunt normale conform tuturor standardelor tradiționale, capabile să preia și să elibereze oxigen și apoi să preia dioxid de carbon, cu toate acestea, în absența oxidului nitric, vasodilatația nu are loc. Anterior, am crezut că reglarea vasodilatației a fost sarcina endoteliului vascular - acum s-a dovedit că acest rol îl joacă oxidul azotic transportat de hemoglobină în celulele roșii din sânge - și nu am legat infarctul miocardic și accidentul vascular cerebral din cauza sângelui insuficient curge către funcția celulelor roșii din sânge. Disfuncția eritrocitelor in orice caz, când hipoxia nu produce vasodilatație compensatorie, aceasta poate contribui la dezvoltarea bolilor de inimă, plămâni, rinichi și sânge, spune Stamler și poate face acest lucru deosebit de grav, de ex. rezultatul anemiei falciforme. În plus, după cum sa arătat recent, nivelul de oxid nitric din sângele utilizat în timpul transfuziei este scăzut, ceea ce crește morbiditatea - de ex. incidența infarctului miocardic - și a mortalității, așa cum se observă la șoareci cu mutația βCys93Ala. Stocuri naționale de sânge, prins în cuie de un cardiolog, trebuie umplut cu oxid nitric.