30 października 2019

Nobel za życiodajny tlen

Czasami można przewidzieć, kto zostanie laureatem Nagrody Nobla. W przypadku aż co drugiego Nobla z medycyny sprawdza się zasada, że kto otrzymuje Nagrodę Laskera, nazwaną „amerykańskim Noblem”, ten dostaje Nobla „szwedzkiego”, a jak niektórzy Amerykanie mówią – „prawdziwego”. Ta zasada sprawdziła się też w 2019 r.: Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii zdobyli William G. Kaelin Jr, Peter J. Rat-cliffe i Gregg L. Semenza, ci sami naukowcy, którzy w 2016 r. za te same dokonania otrzymali „Nobla amerykańskiego”. Podzielili między siebie 9 mln koron szwedzkich (około 830 tys. euro).

Komitet Noblowski lubi wyróżniać prowadzących badania podstawowe. W tym roku postawił na badania, które przyczyniły się do „zidentyfikowania molekularnych mechanizmów regulujących w komórkach aktywność genów w reakcji na zmieniające się stężenie tlenu w otoczeniu”. Gdyby nie było tego mechanizmu, nie było życia, a przynajmniej nie w obecnej postaci. Ludzie nie zasiedliliby Himalajów na wysokości 4–5 tys. m n.p.m. I nie byłoby wielu rekordów w sporcie, być może nie byłoby brązowego medalu dla Polaka w biegu na 1500 m na lekkoatletycznych mistrzostwach świata w Katarze. Jego zdobywca Marcin Lewandowski zawsze przed ważnymi zawodami trenuje w górach, a potem zdobywa medale. Można powiedzieć, że nasz sportowiec wykorzystuje naturalny hormon erytropoetyny, czyli EPO.

Właśnie za to EPO, w świadomości społecznej kojarzące się ze sportem i dopingiem, dozwolonym i niedozwolonym, przyznano w tym roku „prawdziwego Nobla”. I to nie po raz pierwszy. W 1931 r. tę najbardziej prestiżową nagrodę przyznano za wyjaśnienie procesów utleniania, które mają charakter enzymatyczny i zachodzą w mitochondriach istniejących w niemal każdej zwierzęcej komórce. Otrzymał ją wtedy biochemik niemiecki Otto Warburg. W 1938 r. Nagrodę Nobla przyznano Corneillowi Heymansowi. Ten z kolei wykazał, że przylegający do rozwidlenia tętnicy szyjnej wspólnej kłębek szyjny zawiera komórki wyspecjalizowane w określaniu zwartości tlenu we krwi. Sygnały z kłębka szyjnego sprawiają, że mózg wie, jak szybko powinniśmy oddychać.

My też wiemy, dzięki tegorocznym noblistom, że w przypadku niedoboru tlenu (hipoksji) rośnie poziom wytwarzanego przez nerki EPO, zwiększającego produkcję przenoszących tlen czerwonych krwinek. Zjawisko to zaobserwowano ponad 100 lat temu i już wtedy zaczęli je wykorzystywać sportowcy, ćwicząc na dużych wysokościach lub w pomieszczeniach ze sztucznie obniżonym poziomem tlenu.

Tegoroczni nobliści przeprowadzali badania funkcjonowania genu EPO (na zmodyfikowanych myszach) w zależności od zmian poziomu tlenu. Komitet Noblowski podkreślił, że naukowcy odkryli, iż mechanizm wykrywania tlenu działał praktycznie we wszystkich tkankach, nie tylko w komórkach nerek. I jeszcze jedna informacja: Gregg L. Semenza zidentyfikował kompleks białkowy wiążący się ze zidentyfikowanym genem w sposób zależny od tlenu, nazwany czynnikiem indukowanym przez hipoksję (HIF).

Nie jest to jedyny mechanizm związany z tlenem. Gdy tlenu jest zbyt mało, komórki przystosowują swój metabolizm do jego niskiego poziomu, np. w naszych mięśniach, a szczególnie w mięśniach sportowca podczas intensywnych ćwiczeń. Inny mechanizm polega na tym, że oprócz czerwonych ciałek wytwarzane są nowe naczynia krwionośne. Jest to niezbędne do rozwoju płodu i łożyska, jak również wtedy, kiedy powstają rany i uszkodzenia organizmu, ale także gdy dochodzi do ekspansji guza nowotworowego. Człowiek potrafi to wykorzystać. Istnieją leki blokujące powstawanie naczyń krwionośnych w chorobach nowotworowych. Prowadzone są też badania nad lekami, które mogą wpływać na różne stany chorobowe przez aktywację lub blokowanie mechanizmów wykrywających tlen. 

Zbigniew Wojtasiński

Forum dyskusyjne - napisz komentarz

Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.

Archiwum

Okręgowa Izba Lekarska w Warszawie im. prof. Jana Nielubowicza