Uno studio spiega perché asma, attacchi cardiaci e altre patologie si manifestano spesso al mattino presto

I ricercatori del laboratorio del Professor Gad Asher presso il Weizmann Institute of Science hanno fatto una scoperta importante: una componente chiave dei ritmi circadiani, una proteina chiamata BMAL1, regola la risposta dell'organismo alla carenza di ossigeno. I risultati, pubblicati su Cell Metabolism, contribuiscono a spiegare perché molte condizioni di carenza di ossigeno siano dipendenti dal tempo.

Il ruolo dei ritmi circadiani e della carenza di ossigeno

I ritmi circadiani sono un meccanismo molecolare interno che si attiva 24 ore su 24 e regola i processi in ogni cellula del corpo. La proteina BMAL1, nota come "orologio" cellulare, interagisce con un'altra proteina chiave, HIF-1α, che si attiva in caso di carenza di ossigeno.

• HIF-1α: con livelli di ossigeno normali, questa proteina viene rapidamente distrutta. Tuttavia, in caso di carenza, HIF-1α si stabilizza, si accumula e attiva i geni che contribuiscono all'adattamento all'ipossia.
• BMAL1: la ricerca ha dimostrato che questa proteina circadiana non solo migliora la funzione HIF-1α, ma svolge anche un ruolo indipendente nella risposta dell'organismo alla carenza di ossigeno.

Esperimento con i topi

Per studiare la relazione tra i ritmi circadiani e la risposta all'ipossia, i ricercatori hanno creato tre gruppi di topi geneticamente modificati:

1. L'HIF-1α non è stato prodotto nel tessuto epatico.
2. Non ha prodotto BMAL1.
3. Entrambe le proteine non sono state prodotte.

Risultati:

• Quando i livelli di ossigeno diminuivano, l'assenza di BMAL1 impediva l'accumulo di HIF-1α, che comprometteva la risposta genetica all'ipossia.
• I topi privi di entrambe le proteine avevano bassi tassi di sopravvivenza a seconda del momento della giornata, con una mortalità particolarmente elevata di notte.

Conclusioni: BMAL1 e HIF-1α svolgono un ruolo fondamentale nella protezione dell'organismo dall'ipossia e i ritmi circadiani sono direttamente correlati alla risposta dell'organismo alla carenza di ossigeno.

Patologia epatica e collegamento con i polmoni

Nei topi privi di entrambe le proteine nel fegato, i ricercatori hanno riscontrato bassi livelli di ossigeno nel sangue anche prima dell'esposizione all'ipossia, il che ha fatto sorgere il sospetto che i decessi fossero correlati alla compromissione della funzionalità polmonare.

• Questi topi hanno sviluppato la sindrome epatopolmonare, una condizione in cui i vasi sanguigni nei polmoni si dilatano, aumentando il flusso sanguigno ma riducendo l'efficienza dell'assorbimento di ossigeno.
• L'analisi ha evidenziato un aumento della produzione di ossido nitrico nei polmoni, che ha aumentato la vasodilatazione (dilatazione dei vasi sanguigni).

Significato dello studio

1. Cronobiologia delle malattie: i risultati spiegano perché i pazienti affetti da ipossia o malattie come l'asma o gli infarti peggiorano in determinati momenti della giornata.
2. Modelli di malattia: i topi privi di HIF-1α e BMAL1 sono diventati il primo modello genetico per studiare la sindrome epatopolmonare, aprendo nuove strade per il trattamento.
3. Prospettive terapeutiche: lo studio suggerisce che i farmaci mirati che regolano le proteine coinvolte nella comunicazione fegato-polmoni potrebbero rappresentare una nuova opzione terapeutica.

"Stiamo appena iniziando a comprendere i complessi meccanismi che collegano ritmi circadiani, ipossia e interazioni tra organi", ha affermato il professor Asher. "Queste scoperte potrebbero portare a nuovi trattamenti per le malattie associate alla carenza di ossigeno".