Kardioprotektivní mechanismus chronické hypoxie
Dlouhodobé vystavení organismu prostředí s nízkým obsahem kyslíku vede k adaptaci, která má pozitivní dopad na odolnost srdce k poškození vyvolanému akutní ischemií. Studujeme proto molekulární mechanismy, které jsou zodpovědné za kardioprotektivní účinky chronické hypoxie.
Chronická hypoxie
Chronická hypoxie je důsledkem některých patologických stavů, ale vyskytuje se i přirozeně např. u obyvatel žijících ve vysokých nadmořských výškách či během vývoje plodu v těle matky. Organismus reaguje na hypoxii celou řadou adaptačních odpovědí, jejichž cílem je kompenzovat nedostatek kyslíku a udržet homeostázu.
Již od 50. let minulého století je známo, že u vysokohorských populací je mnohem nižší výskyt ischemické choroby srdeční než u obyvatel nížin. Experimentální studie ve stejné době ukázaly, že srdce potkanů adaptovaných na hypoxii je odolnější k poškození způsobenému akutní anoxií či ischemií. Detailní molekulární mechanismus, zodpovědný za kardioprotektivní účinky chronické hypoxie, je dosud nejasný a teprve v posledních letech začínáme postupně odhalovat faktory, které se na zvýšené odolnosti podílejí. Vzhledem k tomu, že ochranné působení chronické hypoxie přetrvává dlouhou dobu po odeznění podnětu, mohlo by poznání jeho mechanismu přispět k vývoji nových přístupů k prevenci a léčbě ischemických stavů.
Mechanismus kardioprotektivního působení chronické hypoxie studujeme ve spolupráci se skupinami z Přírodovědecké fakulty UK v Praze, Ústavu pro výzkum srdce SAV v Bratislavě a Kardiologického výzkumného ústavu v Tomsku. Pokusná zvířata adaptujeme kontinuálně či intermitentně na různé režimy hypoxie v normobarické či v hypobarické komoře obvykle po dobu 4 týdnů.
Normobarická hypoxická komora
Naše současné projekty jsou zaměřeny především na studium úlohy následujících faktorů:
- mitochondriálních draslíkových kanálů (KATP a BKCa)
- reaktivních forem kyslíku a dusíku
- prozánětlivých a protizánětlivých cytokinů (TNF-α, IL10)
- protein kinázy C (izoformy δ a ε)
- β-adrenergních a opioidních receptorů
BKCa jsou draslíkové kanály s vysokou vodivostí aktivované ionty vápníku, nacházejí se na vnitřní mitochondriální membráně a transportují draselné ionty do matrix. Zjistili jsme, že aktivita těchto kanálů hraje důležitou úlohu v mechanismu zvýšené ischemické odolnosti chronicky hypoxických srdcí. Uplatňují se zejména ve fázi reperfúze a jejich účinek je zprostředkován kyslíkovými radikály. Každodenní krátkodobé přerušení hypoxické expozice brání aktivaci BKCa kanálů a zcela eliminuje kardioprotektivní účinek chronické hypoxie. V současné době se snažíme najít faktory, které regulují jejich aktivitu při různých režimech chronické hypoxie.
Exp Biol Med 238:233-41, 2013
Curr Pharm Des 19:6880-9, 2013
Chronická hypoxie versus fyzická aktivita
Podobně jako chronická hypoxie, pravidelná fyzická zátěž také dlouhodobě zvyšuje odolnost srdce k ischemickému poškození. Cílem našeho nového projektu je zjistit, zda tyto formy kardioprotekce využívají podobné či odlišné mechanismy a zda účinky chronické hypoxie lze potencovat zvýšenou fyzickou aktivitou (zátěž na běhacím pásu).