Intranet Areál web

Fyziologický ústav AV ČR

Špičková věda pro zdraví

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 

 

Mitochondriální BKCa kanály
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.

 

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).