Dua studi baru di bulan Maret Cell Metabolism mengungkapkan mekanisme bertahan hidup dengan mana sel-sel beradaptasi dengan kelaparan oksigen oleh ratcheting bawah permintaan mereka.
Mekanisme ini berfungsi untuk melindungi terhadap produksi berpotensi fatal dari radikal bebas ketika oksigen langka, satu kelompok dilaporkan. Temuan ini juga mungkin memiliki implikasi penting untuk memahami fisiologi tumor kanker, kata para peneliti, menunjukkan kombinasi strategi pengobatan baru untuk melawan penyakit tersebut.
Ketika pasokan oksigen dari aliran darah gagal untuk memenuhi permintaan dari tubuh jaringan-seperti dapat terjadi pada otot berolahraga, hati iskemik, atau tumor-hipoksia hasil, para peneliti menjelaskan. Sel beradaptasi dengan kondisi oksigen yang rendah dengan mengaktifkan sebuah "program perubahan ekspresi gen-" diprakarsai oleh apa yang disebut hypoxia-inducible factor-1 faktor transkripsi (HIF-1).
"Lebih dari satu abad yang lalu, Pasteur dijelaskan bahwa sel hipoksia meningkatkan konversi glukosa [sumber energi utama tubuh] untuk laktat, efek yang sampai saat ini terutama dikaitkan dengan kegiatan hypoxia-inducible faktor transkripsi," kata penulis studi Chi Dang, dari Johns Hopkins University School of Medicine . "Penurunan yang menyertai dalam respirasi seluler di hipoksia diduga hasil pasif dari kurangnya oksigen yang dibutuhkan."
Studi baru, bukan mengungkapkan bahwa adaptasi terhadap hipoksia tergantung pada proses aktif yang berfungsi untuk menghambat respirasi dan piruvat shunt, prekursor laktat, jauh dari mitokondria. Mitokondria adalah "pembangkit listrik," sel "di mana makanan yang berasal dari molekul yang dikonversi menjadi energi melalui respirasi digunakan.
"Ini adalah mekanisme yang sangat elegan," kata penulis studi Nicholas Denko dari Stanford University School of Medicine. "Sel itu hanya mematikan keran yang mengirim bahan bakar untuk mitokondria."
Kedua studi menemukan bahwa sel-sel menekan fungsi mitokondria dan konsumsi oksigen di bawah kondisi oksigen rendah melalui dehidrogenase piruvat kinase enzim 1 (PDK1).
Dang kelompok menunjukkan bahwa, di bawah kondisi hipoksia, sel-sel tikus kurang HIF-1 gagal untuk mengaktifkan PDK1 dan menjalani kematian sel (apoptosis) menyusul kenaikan dramatis dalam tingkat spesies oksigen reaktif (ROS). Paksa PDK1 ekspresi dalam sel hipoksia kurang HIF-1 generasi terbatas radikal beracun bebas dan menyelamatkan sel dari hipoksia-akibat kematian.