Новой и ранней целью для лечения легочной гипертензии, по-видимому, является фермент, который обычно является ключевым для выработки энергии, но является разрушительным перед лицом высокого кровяного давления внутри ваших легких.
Он называется PFKFB3, фермент, который помогает нам использовать глюкозу в качестве источника энергии. Но когда курение, загрязнение воздуха, врожденные пороки сердца и другие факторы начинают повышать давление в легких и снижать уровень кислорода, что называется гипоксией, уровни PFKFB3 резко возрастают, а вместе с ним и повреждения, которые сужают проход внутри кровеносных сосудов в наших легких.
"Гипоксия – основная причина многих заболеваний легких," говорит доктор. Юнчао Су, фармаколог отделения фармакологии и токсикологии Медицинского колледжа Джорджии. «В краткосрочной перспективе гипоксия сужает легочные мышцы, которые позволяют нам вдыхать и выдыхать», – говорит Су. В долгосрочной перспективе он утолщает стенку кровеносных сосудов, сужая проход для крови. На ранних сроках он также увеличивает уровень PFKFB3, особенно в легочной артерии, которая переносит бедную кислородом кровь из организма обратно в легкие для восполнения запасов кислорода.
Организму нравится балансировать количество кислорода в легких с количеством крови, протекающей через них. В этом сценарии ученые MCG подозревают, что организм действительно хочет уравновесить их, увеличивая количество кровеносных сосудов, чтобы улучшить кровоток и стимулировать приток кислорода.
"В ответ на гипоксию у нас должно расти больше кровеносных сосудов, но мы не можем," говорит доктор. Юцин Хо, директор программы сосудистого воспаления в Биологическом центре сосудов MCG.
Вместо этого гипоксия увеличивает PFKFB3, возможно, для увеличения уровня энергии для выполняемой работы, но вместо этого она способствует состоянию, при котором у пациентов возникает одышка, головокружение, опухшие ноги и живот, учащенный пульс и потенциально смертельная сердечная недостаточность.
"Если вы посмотрите на рентгеновский снимок или другое изображение легких пациента с легочной гипертензией, вы увидите, что сосудистая система действительно очень сильно уменьшена," Хо говорит.
Вместо того, чтобы создавать больше кровеносных сосудов, такие компоненты, как эндотелиальные клетки, выстилающие сосуды, и гладкомышечные клетки, которые придают прочность стенкам сосудов, утолщают существующие стенки кровеносных сосудов и сужают просвет, через который течет кровь, дополнительно повышая давление внутри кровеносных сосудов и уменьшая объем крови, который они несут.
Су и Хо – соучредители нового исследовательского центра за 2 доллара.Грант в размере 2 миллионов от Национального института сердца, легких и крови, который помогает им глубже изучить, как наносится этот ущерб и что происходит, когда они снижают уровень PFKFB3.
Они уже зарегистрировали высокие уровни фермента в гладких мышцах и эндотелиальных клетках как у людей с легочной гипертензией, так и в легких у животных моделей.
Они также увидели, что когда они сокращают уровни PFKFB3 практически вдвое, это, по-видимому, защищает мышей от легочной гипертензии, в том числе значительно снижает опасное воспаление и разрастание кровеносных сосудов в легких. Он также снижает уровень фактора роста тромбоцитов, который регулирует рост и деление клеток, и фактора роста эндотелия сосудов, который должен был способствовать образованию большего количества кровеносных сосудов. Он даже помогает гладким мышцам и эндотелиальным клеткам возобновить свою естественную способность умирать, когда с ними что-то не так.
Все это последующее сокращение, которое является результатом снижения уровней PFKFB3, является причиной того, что ученые теоретизируют, что фермент играет раннюю и ключевую роль в легочной гипертензии, статус, который делает фермент логической мишенью для лечения, говорят они.
Новый грант помогает Су и Хо в дальнейшем изучении роли фермента путем использования ингибитора PFKFB3 для его блокирования и изучения мышей с ферментом, выбитым из сосудистой сети легких. Они изучают, повреждает ли PFKFB3 эндотелиальные клетки, активируя ген NLRP3, который, как известно, способствует развитию воспаления и факторов роста.
Они изучают, как лактат или молочная кислота – то же вещество, которое вызывает боль в мышцах во время упражнений, является побочным продуктом производства энергии и увеличивается за счет высокого уровня PFKFB3 – повышает уровень кальпаина. Это исследования протеина Su, который активируется факторами роста, выделяемыми легочной тканью, хронически подвергающейся стрессу от воздействия раздражителей / токсинов, таких как сигаретный дым и загрязнение воздуха, что усугубляет воспаление и деструктивное ремоделирование сосудов.
Они также продолжают изучать, будут ли мыши с дефицитом PFKFB3 в гладких мышцах и эндотелиальных клетках испытывать меньшее ремоделирование сосудов.
Современные методы лечения легочной гипертензии включают многие из тех, что используются при сердечных заболеваниях, такие как дигоксин, чтобы помочь сердцу перекачивать кровь, диуретики для уменьшения объема жидкости и кислорода, а также лекарства, которые помогают предотвратить сужение кровеносных сосудов и помогают производить больше сосудорасширяющих средств. Ассоциация гипертонии. Трансплантация легких или сердце-легкие – еще один вариант, когда другие методы лечения не работают. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, это состояние часто возникает вместе с другими и может начаться с других типов заболеваний сердца или легких. Иногда нет ясной причины. Это может произойти в любом возрасте, в том числе у новорожденных, хотя риск увеличивается с возрастом. Чаще встречается у женщин и чернокожих.
Большинство клеток нашего тела используют эффективный процесс, называемый клеточным дыханием, в котором кислород используется для выработки АТФ, основного энергетического топлива организма. Также эффективно, митохондрии, электростанции в организме, используют и производят АТФ. Но сосудистые клетки – и опухоли в равной степени – вместо этого выбирают менее эффективный путь использования глюкозы для производства энергии. Большая часть исследований PFKFB3 была посвящена раку.