Twee nieuwe studies in de maart- Cell Metabolism onthullen een survival mechanisme waarmee cellen zuurstofgebrek aanpassen door ratelend naar beneden hun vraag.
Het mechanisme dient om te beschermen tegen de potentieel fatale productie van vrije radicalen wanneer de zuurstof schaars is, een groep gemeld. De bevindingen kunnen ook belangrijke implicaties voor het begrijpen van de fysiologie van een kankergezwel hebben, aldus de onderzoekers, hetgeen duidt op nieuwe combinatie behandeling van strategieën voor de bestrijding van de ziekte.
Wanneer de toevoer van zuurstof uit het bloed niet voldoen aan de vraag van de lichaamsweefsels-zoals kan optreden in de uitoefening van spieren, ischemische hart, of tumoren-hypoxie resultaten, de onderzoekers uit. Cellen aangepast aan de lage zuurstofgehalte van het water door het activeren van een "programma van gen-expressie veranderingen" geïnitieerd door de zogenaamde hypoxia-induceerbare factor-1 (HIF-1) transcriptie factor.
"Meer dan een eeuw geleden, Pasteur beschreven dat hypoxische cellen de omzetting van glucose [van het lichaam primaire energiebron] te verhogen tot lactaat, een effect dat tot op heden voornamelijk toegeschreven aan de activiteiten van de hypoxie-induceerbare transcriptie factoren," aldus auteur van de studie Chi dang, van de Johns Hopkins University School of Medicine . "De bijbehorende daling van de cellulaire ademhaling in hypoxie werd gedacht dat passief het gevolg zijn van de armoede van de benodigde zuurstof."
De nieuwe studies in plaats blijkt dat de aanpassing aan hypoxie is afhankelijk van een actief proces dat dient om te remmen ademhaling en shunt pyruvaat, de voorloper lactaat, weg van de mitochondriën. Mitochondriën zijn de cellen "energiecentrales", waar voedsel afkomstige moleculen worden omgezet in energie bruikbaar via de ademhaling.
"Het is een zeer elegant mechanisme", aldus auteur van de studie Nicholas Denko van de Stanford University School of Medicine. "De cel wordt gewoon uit de kraan die brandstof stuurt naar de mitochondriën."
Beide studies vonden dat cellen mitochondriën functie en zuurstofverbruik onderdrukken onder lage zuurstofgehalte door het enzym pyruvaat dehydrogenase kinase 1 (PDK1).
Dang groep toonde aan dat, onder hypoxische condities, de muis cellen ontbreekt HIF-1 niet PDK1 activeren en celdood (apoptose) na een dramatische stijging van het niveau van reactieve zuurstof species (ROS) ondergaan. Gedwongen PDK1 expressie in hypoxische cellen ontbreekt HIF-1 beperkt giftige vrije radicalen en redde de cellen van hypoxie-geïnduceerde dood.