Niedriger sauerstoff kehrt neurodegenerative erkrankung bei mäusen um


Niedriger sauerstoff kehrt neurodegenerative erkrankung bei mäusen um

Neue Forschung zeigt die therapeutischen Vorteile der Hypoxie für Leigh-Syndrom, eine neurodegenerative Erkrankung.

Wenn die Mitochondrien der Zellen nicht richtig funktionieren, kann der menschliche Körper eine mitochondriale Erkrankung entwickeln. Neue Forschung ebnet den Weg zur Behandlung von mitochondrialen Erkrankungen, die das Gehirn beeinflussen, was zeigt, dass Sauerstoffentzug unerwartete therapeutische Vorteile hat - zumindest bei Mäusen.

Mitochondrien sind die kleinen Fächer in einer Zelle, die dafür verantwortlich sind, Zucker und Sauerstoff in Energie zu verwandeln.

Mitochondriale Krankheiten können viele Formen annehmen, da Zellen überall im menschlichen Körper gefunden werden können. Mitochondriale Störungen können das Gehirn, die Nieren, die Augen und viele andere Organe beeinflussen.

"Leigh-Syndrom" ist eine solche mitochondriale Störung, die das Gehirn betrifft. Der Zustand ist selten; Es wird gedacht, nur 1 in 30.000 Neugeborenen zu beeinflussen.

Leigh-Syndrom ist eine neurodegenerative Störung. Es zeichnet sich durch Hirnläsionen, einen fortschreitenden Verlust von motorischen Fähigkeiten und Muskeltonus und Verzögerungen in der Entwicklung aus. Komplikationen können zu schlechter Herz-, Atem- und Nierenfunktion führen.

Die meiste Zeit kann das Leigh-Syndrom nicht behandelt werden. Eine neue Studie an Mäusen deutet jedoch darauf hin, dass Hypoxie - das heißt ein Entzug von Sauerstoff - den unerwarteten Nutzen des Schutzes des Gehirns gegen diese Form der mitochondrialen Erkrankung haben kann.

Die Studie wurde von Forschern aus dem Massachusetts General Hospital (MGH) in Boston durchgeführt, und die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS .

Die therapeutische Rolle der Hypoxie bei der mitochondrialen Erkrankung

Die neue Forschung baut auf früheren Arbeiten des gleichen Teams auf. In ihrer früheren Studie nutzten die Forscher ein traditionelles Mausmodell des Leigh-Syndroms - mit Mäusen, bei denen das sogenannte Ndufs4-Gen ausgeschaltet war - und legte sie in eine Umgebung mit nur 11 Prozent Sauerstoff. Dies ist das Äquivalent von etwa der Hälfte von dem, was auf Meereshöhe gefunden wird.

Das Ndufs4-Gen codiert ein Protein, das für den mitochondrialen Komplex 1 wichtig ist - ein Enzymkomplex, der Teil der Atmungskette der Mitochondrien ist.

Die Forscher fanden heraus, dass die hypoxische Umwelt signifikante Symptome des Leigh-Syndroms verringerte und das Überleben der Nagetiere verlängerte.

Im Gegensatz dazu hat eine Umgebung mit Sauerstoffniveaus höher als normal einen vorzeitigen Tod im Tiermodell verursacht, hatte aber keinen Einfluss auf normale, gesunde Tiere.

In der neuen Studie zielte das Team nicht nur darauf ab, die Auswirkungen von verschiedenen Sauerstoffniveaus auf dieses Mausmodell besser zu verstehen, sondern auch zu untersuchen, ob praktische Implementierungen von Hypoxie die Ergebnisse der bisherigen Studie replizieren konnten.

Kontinuierliche Hypoxie kehrt das Leigh-Syndrom bei Mäusen um

Die neue Studie zeigte, dass der Grad der Hirnschäden mit dem Sauerstoffgehalt über die Zeit variierte.

Insgesamt lebten Mäuse, die mit Hypoxie behandelt wurden, durchschnittlich 270 Tage, während diejenigen, die in einer Umgebung mit 21 Prozent Sauerstoff leben, für nur 58 Tage im Durchschnitt überlebt haben.

Imaging-Studien zeigten, dass Ndufs4-Knockout-Mäuse in einer Umgebung mit 11 Prozent Sauerstoff keine Hirnläsionen hatten, als sie 250 Tage alt waren. Im Gegensatz dazu begannen die Läsionen so früh wie 60 Tage bei Mäusen zu erscheinen, die 21 Prozent Sauerstoff einatmen.

Darüber hinaus starben Mäuse, die 55 Prozent Sauerstoff inhalierten, schnell von Lungenödemen und hatten Läsionen in der olfaktorischen Glühbirne des Gehirns.

Ein überraschendes Ergebnis war, dass eine hypoxische Behandlung auch den bereits vorhandenen Schaden umzukehren schien. Die Läsionen im Gehirn der Mäuse verschwanden, nachdem sie in eine Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt umgestellt worden waren und dort für einen Monat aufbewahrt wurden.

Das Team versuchte auch, Mäuse mit Anzeichen von Hirnschäden zu bewegen, die in einer 11-Prozent-Sauerstoffumgebung in eine 21-Prozent-Umgebung untergebracht waren, aber dies führte zum Fortschreiten der Krankheit und des eventuellen Todes. Dies deutet darauf hin, dass die Behandlung kontinuierlich sein muss.

Forscher bei der Arbeit, um mehr praktische Hypoxie-Behandlungen zu finden

Dr. Vamsi Mootha, der MGH-Abteilung für Molekularbiologie, ist ein Co-Senior-Autor auf dem Papier. Sie kommentiert diese Ergebnisse:

Wir fanden, viel zu unserer Überraschung und Freude, dass wir tatsächlich fortgeschrittene Krankheit umkehren konnten. Ich glaube nicht, dass irgendjemand dachte, dass diese Arten von neurologischen Erkrankungen reversibel sein könnten [...] Dies ist ein äußerst wichtiger nächster Schritt bei der Erforschung des therapeutischen Potenzials der Hypoxie für diese neurodegenerative Erkrankung."

Allerdings bemerken die Forscher die Unpraktik ihrer Behandlung, wie sie steht. Ein Sauerstoffgehalt von 11 Prozent ähnelt dem, was in sehr hohen Höhen gefunden wird, und eine kontinuierliche Behandlung mit diesem Sauerstoffniveau würde sich sicherlich nicht sehr wohl fühlen, die Autoren geben zu.

In der Zukunft hoffen Mootha und Team, den molekularen Mechanismus hinter den Vorteilen der Hypoxie zu verstehen, damit sie eine praktischere Therapie finden können, die das Gehirn schützt und Hirnschäden umkehrt.

"Wir arbeiten auch daran, andere, praktischere Hypoxie-Regimen zu identifizieren, die wirksam sein können", sagt Mootha. "Unsere Vision ist es, den Patienten und ihren Familien eine Therapie anzubieten, die nicht nur anhält, sondern auch Krankheit heilt, aber wir Ich arbeite immer noch in Tiermodellen, wir sind noch nicht da, aber wir haben alle Hände auf Deck, um dieses Konzept voranzubringen."

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