Novorođene bebe koje imaju nizak nivo kiseonika u svojim telesnim tkivima (hipoksiju) zbog apneje u snu, na primer, imaju tendenciju da razviju respiratorne probleme i hipertenziju (visok krvni pritisak) u odraslom dobu, a ovi problemi mogu da traju do kraja života.
Istraživanje naučnika sa Državnog univerziteta Sao Paulo (UNESP) u Brazilu po prvi put pokazuje da je hipertenzija u ovim slučajevima uzrokovana disregulacijom autonomnog nervnog sistema, koji kontroliše nevoljne fiziološke procese kao što su otkucaji srca i disanje, kao i krvni pritisak. .
Članak o studiji objavljen je u časopisu SLEEP.
Studija je uključivala životinjski model i pokazala da je hipertenzija povezana sa hiperaktivnošću neurona u simpatičkom nervnom sistemu, grani autonomnog nervnog sistema koji se aktivira kao odgovor na stres.
„Otkrili smo da su pacovi koji su doživeli epizode povremene hipoksije u postnatalnom periodu pokazali više nivoe neuronske aktivnosti u donjem delu moždanog stabla (tj. produženu moždinu) u mladosti i odrasloj dobi.
Ovo može odražavati prilagođavanje mozga na niske nivoe kiseonika tokom kritične faze razvoja, uključujući pojačanu aktivnost simpatičkog autonomnog nervnog sistema, verovatno zbog povećane ekspresije proteina koji se naziva hipoksijom izazvan faktor 1 alfa [HIF-1α] u neurone medule“, rekao je Daniel Zoccal, poslednji autor članka i profesor na stomatološkoj školi Ararakuara (FOAr-UNESP).
Prema Zoccal-u, povećana ekspresija HIF-1α od strane neurona medule dovodi do nekoliko promena u „čitanju“ drugih gena koji kontrolišu ćelijsku aktivnost. Kao rezultat toga, neuroni koji eksprimiraju više HIF-1α postaju aktivniji, što dovodi do sužavanja krvnih sudova i višeg krvnog pritiska. Ovaj fenomen je epigenetski, utoliko što je posledica biohemijskih promena u ćelijama izazvanih stimulansima iz okoline koji aktiviraju ili utišavaju gene bez promene genoma.
Pored prve demonstracije mehanizama uključenih u povezanost sporadično niskih nivoa kiseonika u postnatalnom periodu i hipertenzije u mladosti i odrasloj dobi, važan klinički razvoj mogao bi da se zasniva na istraživanju.
„Iako je prevalencija hipertenzije visoka kod oko 30% svetske populacije, njeno poreklo je još uvek slabo shvaćeno. Sve što znamo je da postoji rizik povezan sa faktorima kao što su gojaznost, sedentarni način života, problemi sa bubrezima i konzumacija soli, za Rezultati naše studije će poslužiti kao osnova za razvoj novih terapija“, rekao je Zokal za agenciju FAPESP.
Otkriće takođe naglašava važnost iskustava tokom detinjstva za razvoj bolesti. „Moramo da vodimo više računa o disanju beba kako bismo sprečili razvoj bolesti u odraslom dobu“, naglasio je on. Epizode apneje u snu su prilično česte kod novorođenčadi i mogu biti češće kod prevremeno rođene dece, čiji centralni nervni sistemi i respiratorni sistemi nisu u potpunosti zreli, beba sa uvećanim adenoidima ili krajnicima, gojazne novorođenčadi i beba sa drugim anatomskim abnormalnostima.
Opisivanje čitavog mehanizma iza hipertenzije usled hipoksije kod odojčadi do oko dve godine takođe može doprineti razvoju tretmana za oko 20% pacijenata sa hipertenzijom koji ne reaguju dobro na antihipertenzivne lekove, rekao je Zokal. .
Prethodna istraživanja su pokazala da je električna aktivnost u interfejsu između simpatičkih nerava i krvnih sudova povećana kod pacijenata sa visokim krvnim pritiskom, a posebno kod onih koji ne reaguju na medikamentoznu terapiju. „Imaju uže krvne sudove, što im podiže krvni pritisak“, rekao je on.
U studiji, postnatalna hronična intermitentna hipoksija izazvana je kod pacova prvih deset dana nakon rođenja. Epizode hipoksije bile su kratke, sa padom kiseonika sa 21% na 6% tokom 30 sekundi svakih 10 minuta dok su spavali. Ovo je rezultiralo šest epizoda apneje u snu na sat, što je ekvivalentno slučaju umerene apneje u snu.
„U klinici postoje slučajevi teške apneje gde pacijent doživljava 30 ili čak 60 epizoda na sat“, rekao je Zoccal.
Posle dve nedelje, istraživači su prestali da izazivaju hipoksiju, a životinje su mogle normalno da dišu. Kada su pacovi bili stari 40 i 90 dana – što je uporedivo sa između 13 i 16 godina i između 40 i 50 godina kod ljudi – istraživači su merili fiziološke parametre kao što su krvni pritisak i broj otkucaja srca.
Pacovi oba uzrasta podvrgnuti postnatalnoj intermitentnoj hipoksiji su pokazivali konstantno viši krvni pritisak – između 10 i 20 milimetara žive (mmHg) iznad kontrolne grupe. Prema rezultatima, krvni pritisak kod mladih pacova je u proseku bio 84±7 mmHg za kontrolnu grupu i 95±5 mmHg za grupu sa hipoksijom. Za odrasle pacove, proseci su bili 103±10 mmHg i 121±9 mmHg respektivno. Treba istaći da je nivo krvnog pritiska sličan kod pacova i ljudi.
„U studiji nismo analizirali kada su životinje postale hipertenzije, ali smo potvrdili da su mladi pacovi već pokazivali promene u vezi sa krvnim pritiskom i da su bili hipertenzije u odraslom dobu“, rekao je Zoccal.
Nakon što su zaključili da povremena hipoksija povećava krvni pritisak, istraživači su krenuli da istraže doprinos simpatičkog nervnog sistema ovom procesu.
Ovde je na mestu objašnjenje. Kao što je ranije pomenuto, simpatički nervni sistem je jedna grana autonomnog nervnog sistema. Drugi je parasimpatički nervni sistem.
Simpatički nervni sistem pomaže telu da aktivira svoj odgovor „bori se ili beži“ na opasnost ili pretnju. Potrošnja energije se povećava jer povećava broj otkucaja srca i krvni pritisak, oslobađa adrenalin, skuplja i opušta mišiće, širi bronhije i zenice, ubrzava disanje i aktivira znojne žlezde. Parasimpatički nervni sistem normalizuje unutrašnje organe kada pretnja prođe.
Kada su stavili elektrode u kontakt sa simpatičkim nervima kod mladih pacova, istraživači su primetili više električnih impulsa kod životinja koje su bile podvrgnute povremenoj hipoksiji od kontrolne grupe. Kod odraslih pacova koristili su farmakološku metodu koja je dovela do istog rezultata kao i testovi koji su uključivali mlade pacove. „Dali smo lek koji inhibira delovanje simpatičkog nervnog sistema, i u zavisnosti od pada krvnog pritiska, moglo se zaključiti da je aktivnost simpatikusa povećana“, rekao je Zokal.
Istraživači su takođe analizirali neuronsku aktivnost u produženoj moždini, dnu moždanog stabla, odgovornom za regulisanje autonomnih funkcija kao što su kijanje, disanje i rad srca, kao i simpatički vazomotorni tonus i krvni pritisak.
„Naša analiza se fokusirala na ventralnu površinu medule, ključnu regiju za aktivnost simpatikusa kako bi se krvni pritisak održao na normalnim nivoima [oko 12/8 mmHg kod ljudi]. Pronašli smo veću stopu pokretanja neurona u ovom regionu među životinjama koje je doživeo postnatalnu intermitentnu hipoksiju, što ukazuje na disfunkciju u ovom delu medule zbog izloženosti hipoksiji, koja održava aktivnost simpatikusa većom i podiže krvni pritisak“, rekao je Zokal.
Takođe su otkrili da neuroni u simpatičkom nervnom sistemu izražavaju više HIF-1α. „Ovo otkriće nam je omogućilo da povežemo ceo proces sa mogućim epigenetskim uzrokom“, rekao je on.
Zokal je podsetio da je Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu 2019. dodeljena trojici naučnika za njihova otkrića o tome kako ćelije osećaju i prilagođavaju se dostupnosti kiseonika, i da su studije HIF-1α bile značajan deo njihovog rada. Otkrili su da se nivoi proteina povećavaju kada je kiseonik nizak, izazivajući adaptacije koje osiguravaju opstanak ćelija i organizma tokom hipoksičnih uslova. Nivoi HIF-1α opadaju kada je snabdevanje kiseonikom normalno.
Studija se fokusirala na efekat postnatalne intermitentne hipoksije na krvni pritisak zbog disfunkcije simpatičkog nervnog sistema, ali je poznato da promene u ovom sistemu dovode do drugih modifikacija, pošto aktivnost simpatikusa kontroliše mnoge funkcije u organizmu, uključujući telesnu temperaturu, a samim tim i metabolizam.
„U drugoj studiji koju smo objavili, koristeći isti eksperimentalni model, telesna težina životinja koje su doživele hipoksiju bila je niža od one u kontrolnoj grupi, verovatno zbog povećane simpatičke aktivnosti. Takođe smo primetili respiratorne nepravilnosti, sa abnormalnim obrascem ubrzanja. i usporavanje plućne ventilacije u mirovanju. Sve u svemu, ove životinje ne samo da imaju visok krvni pritisak već mogu patiti i od respiratornih problema, a verovatno i od metaboličkih promena“, rekao je Zokal.
