وقتی اکسیژن کاهش میابد  بیماری میتوکندریایی دچار نوسان می شود که در این بخش نتیجه آخرین تحقیقات دانشمندان را می خوانیم  و آن را مورد تجزیه وتحلیل قرار می دهیم

 یک گروه ازمحققان بیمارستان عمومی ماساچوست(MGH) دریافتند پاسخ بدن به القاء کنترل شده  هیپوکسی(کمبود اکسیژن) که موجب کاهش میزان اکسیژن در جریان خون می شود میتواند علائم گروهی از پرچالش ترین اختلالات ژنتیکی یعنی  بیماریهای میتوکندریایی را کاهش  دهد.

دکتر Moothaاز دپارتمان بیولوژی مولکولی MGHو نویسنده ی ارشد این  تحقیق که نتایج آن در مجله ی Science reportمنتشر شده است، می گوید: ما در حال حاضر درمان موثری برای بیماریهای میتوکندریایی نداریم، این نوع از بیماریها شامل ۱۵۰ شکل ژنتیکی مختلف هستند که تقریباً همه ی اندام ها را تحت  تأثیر قرار می دهند، ما دریافتیم که فعالسازی پاسخ به هیپوکسی دربدن، چه بصورت ژنتیکی و چه از طریق دارو در سلولها یا با قرار دادن موشها در محیط کم اکسیژن، پاتولوژی میتوکندریایی را کاهش می دهد. میتوکندریها ساختارهای ریز درون سلولی هستند که غالباً بعنوان موتورخانه ی سلولی شناخته  می شوند و انرژی مورد نیاز فرآیندهای بیولوژیکی را تأمین می کنند. یک مجموعه از مولکولی های واکنشی بنام  زنجیره ی تنفسی میتوکندریایی که برای متابولیسم بویژه تبدیل انرژی مواد مغذی به مولکول ATPضروری هستند، در میتوکندری قرار دارند. ATPانرژی سایر بخش های سلول را تأمین می کند. نقص های ژنتیکی می توانند هر قسمتی از این زنجیره ی تنفسی را تخریب نمایند و موجب اختلال  در متابولیسم و کاهش تولید ATPشوند، این نقایص بسته به اینکه در کدام ارگان بخصوص این  بیماری ظاهر شود، دارای اثرات تخریب کننده ای است که شامل علایم حسی، قلبی، گوارشی و سایرعلایم است. درحالیکه چندین استراتژی درمانی تاکنون آزمایش شده است اما موفقیت هیچ یک به اثبات نرسیده است.

 بسیاری از بیماریهای میتوکندریایی در دوران جنینی و در اوایل کودکی ظاهر می شوند اما علایم آن ممکن است تا هنگام  بلوغ  ظاهر نشود و غالباً با استرس زاهای خارجی نظیر عفونت ظهور می یابند. اگر چه میتوکندریهای بسیاری از اندام ها بدلیل این نقص دچار اختلال می شوند، اما پاتولوژی بیماری تنها در بافتهای  خاصی ظاهر می شود.

 این مشاهدات باعث شد تا محققان احتمال  دهند که ممکن است مکانیزم های ذاتی برای مقابله  با اختلالات میتوکندری وجود داشته باشد. آنها با ایجاد یک مدل سلولی که در آن از فعالیت زنجیره ی تنفسی بوسیله ی یک سم ممانعت شده بود و استفاده از این مدل به بررسی اختلال هر یک از  حدود  ۱۸ هزار ژن مختلف بر کاهش اثرات سلولی  اختلالات میتوکندریایی پرداختند .

ژن اصلی در این آنالیز، ژن VHLیا Von Hippel Lindau factorبود که معمولاً پاسخ سلولی  به هیپوکسی را سرکوب می کند. این موضوع نشان می دهد که پاسخ  طبیعی بدن به هیپوکسی ممکن است بدن را در برابر آسیب های میتوکندریایی محافظت کند. محققان سپس نشان دادند که  هم سلولها وهم جنین گورخر ماهی که فاقد ژن VHLبودند، بقاء  بیشتری در برابر ممانعت زنجیره ی تنفسی از خود نشان دادند. درمان  با ماده ی شیمیایی که بیان ژنهای دخیل در پاسخ به هیپوکسی را فعال می کند، همچنین موجب کاهش مرگ  بر اثر ممانعت  از زنجیره ی تنفسی گردید.

 محققان سپس به مطالعه ی جوندگان پرداختند، آنها بروی موشهای فاقد ژن Ndufs4که مدلی برای سندرم Leigh  بود، تمرکز کردند. این سندرم یک بیماری عصبی است که شایعترین تظاهر بیماری میتوکندری در دوران کودکی است. دانشمندان نشان دادند که این مدل موشها می توانند برای پریودهای کوتاه زمانی از هیپوکسی، با پاسخ تقریباً طیبعی متابولیکی، زنده بمانند. سپس دانشمندان حیوانات را در محیطی مشابه با ارتفاعات نپال و پرو برای مدت طولانی تری قرار دادند(حاوی ۱۱ درصد اکسیژن) و برای گروه کنترل، موشهای فاقد Ndufs4را در محفظه ی حاوی ۲۱ درصد اکسیژن قرار دادند . نویسنده ی ارشد این تحقیق Isha Jainمی گوید: ما استدلال کردیم که کاهش سطح اکسیژن که موش تنفس کرده و به بافتهای خود تحویل می دهد، ممکن است راه حلی طبیعی برای بیماریهای میتوکندریایی باشد، زیرا بدن انسان برای مقابله با شرایط  کمبود اکسیژن درارتفاعات بالا و میزان اکسیژن کم، تکامل یافته است.

 محققان با کمال تعجب تماشا کردند تنفس در محیطی با ۱۱ درصد اکسیژن (تقریباً نصف غلظت اکسیژن درسطح دریا) بطور چشمگیری موجب ناپدید شدن علایم بیماری نظیرمحدودیت رشد، اختلالات عصبی و حرکتی می شود و موجب بقاء طولانی تر موشهای فاقد Ndufs4می گردد، درحالیکه موشهای فاقد  Ndufs4در گروه  کنترل(اکسیژن ۲۱ درصد) یا جان خود را از دست داده و یا علایم  آنها به حدی  افزایش می یابد که  تا روز شصتم از عمر آنها، نیاز به معدوم کردن آنها احساس می شود. تمام موشهایی که در محیط با اکسیژن پایین نگهداری شده بودند، حداقل به مدت ۱۵۰ روز و برخی  تا ۲۵۰ روز زنده ماندند. درمقابل درحالیکه موشهای طبیعی قادر به تحمل محیطی با ۵۵ درصد اکسیژن بودند، موشهای فاقد  Ndufs4  در چنین محیطی درطی ۲ تا ۱۱ روز جان خود را از دست دادند.

 بسیاری از گونه های حیوانات در ارتفاعات بالا در محیطی با میزان اکسیژن کم زندگی می کنند و سیستم های مولکولی تخصص یافته ای برای فعالیت  در این محیط دارند. درحالیکه  انتظار می رفت موشهایی با ناقیص میتوکندریایی درمحیط کم اکسیژن با مشکل بیشتری برای تولید ATPمواجه شوند اما با کمال تعجب آنها سالم بوده و نشانه ای از کمبود اکسیژن دربدن آنها  تماشا نشد.

 بنظر می رسد با کاهش میزان اکسیژن به نصف، مقدار اکسیژن موجود در جریان خون آنها به نصف کاهش می یابد  و در برابر پاتولوژی مغزی مرتبط با نقص میتوکندریایی برای چندین ماه مقاومت می کنند.

 محققان می گویند: قبل از بکار بردن استراتژی کاهش اکسیژن بروی بیماران باید تحقیقات بیشتری دراین زمینه انجام شود، زیرا این تحقیقات تاکنون بروی انسان انجام نشده است. تنفس هوای کم اکسیژن بسیار خطرناک  است و باعث کاهش  تحویل  اکسیژن به بافت های اصلی می شود و موجب ایجاد مسمومیت حاد یا مزمن می گردد. بنابراین ضروری است مطالعات بیشتری بروی حیوانات برای بهینه سازی درمان با این رژیم و ایمنی دراز مدت آن انجام شود. علاوه  بر این ، انواع گوناگونی از بیماریهای میتوکندریای وجود دارد که در این  تحقیق تنها یکی از آنها  بررسی شده است.

بررسی مدلهای دیگر به دانشمندان کمک می کند که چه هنگام  آزمایشات انسانی را آغاز کنند. محققان می گویند: مطالعات ما اشارات مهمی برای درک پاتوژنز میتوکندری دارد، نتایج این تحقیق نشان می دهد تغییرسیگنالینگ اکسیژن یا مسمومیت، مشکل اصلی بروز این اختلالات است، اختلال درعملکرد  میتوکندری همچنین با افزایش سن اتفاق می افتد و در بیماریهای مرتبط با پیری تماشا می شود به همین دلیل، بررسی اثرات هیپوکسی بر کاهش پاتولوژی این شرایط شایع، می تواند جالب باشد.

http://diabetestma.org