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Johns-Hopkins-Forscher entdecken ein mögliches Ziel zur Behandlung von Schlafapnoe

In einer neuen Studie mit fettleibigen Mäusen sagen Forscher der Johns Hopkins Medicine, dass sie Beweise hinzugefügt haben, dass spezialisierte Kanalproteine ​​mögliche therapeutische Ziele für Schlafapnoe und ähnliche ungewöhnlich langsame Atmungsstörungen bei fettleibigen Menschen sind.

Das Protein, ein als TRPM7 bekannter Kationenkanal, findet sich in Glomus carotis, winzigen Sinnesorganen im Nacken, die Sauerstoff- und Kohlendioxidveränderungen und bestimmte Hormone wie Leptin im Blutkreislauf erkennen. TRPM7-Proteine ​​unterstützen den Transport und die Regulierung des Stroms positiv geladener Moleküle in die und aus den Zellen der Glomus caroticum.

Die neue Forschung, die im Johns Hopkins Medicine Polotsky Research Lab durchgeführt und von Postdoktorandin Lenise Kim, Ph.D. geleitet wird, baut auf früheren Erkenntnissen aus dem Labor auf, die zeigen, dass TRPM7 zur Entwicklung von Bluthochdruck bei Mäusen beigetragen hat.

Die jüngsten Experimente, die in einem Bericht beschrieben wurden, der erstmals am 10. Oktober im Journal of Physiology veröffentlicht wurde, zeigten, dass TRPM7 eine Rolle bei der Unterdrückung der Atmung bei fettleibigen Mäusen mit Symptomen von schlafbezogenen Atemstörungen spielt.

Atmungsstörungen im Schlaf sind durch Atmung gekennzeichnet, die während des Schlafs stoppt und beginnt, und es wird geschätzt, dass bis zu 45 % der fettleibigen Amerikaner davon betroffen sind. Unbehandelt kann der Zustand das Fortschreiten von Herzkrankheiten und Diabetes verschlimmern, erhebliche Müdigkeit verursachen sowie den Tod durch schlechte Sauerstoffversorgung verursachen. Änderungen des Lebensstils wie Gewichtsverlust und die nächtliche Verwendung von Geräten mit kontinuierlichem positivem Atemwegsdruck oder CPAP können Schlafapnoe lindern, aber die CPAP-Behandlung wird von den Patienten oft schlecht vertragen.

CPAP funktioniert tatsächlich bei den meisten Patienten, Tatsache ist, dass die meisten Patienten diese Behandlung nicht einhalten. Da wir also wussten, dass TRPM7 zu Bluthochdruck und Schlafstörungen bei der Atmung beitrug, fragten wir uns, ob die Blockierung oder Eliminierung dieses Kanals ein neues Behandlungsziel darstellen könnte.“

Lenise Kim, Ph.D., Postdoktorandin, Johns Hopkins Medicine

Mithilfe von Silencing-RNA schalteten die Forscher das Gen aus, das für die Produktion des TRPM7-Kanalproteins verantwortlich ist, und reduzierten so die Anzahl der TRPM7-Kanäle in den Glomus carotis von fettleibigen Mäusen. Die Mäuse wurden dann einer Schlafstudie unterzogen, bei der die Forscher ihre Atemmuster und den Blutsauerstoffgehalt beobachteten.

Bei fettleibigen Mäusen mit blockiertem TRPM7 stellten die Forscher große Unterschiede in ihren Minutenventilationsraten oder der Luftmenge fest, die von den Lungen pro Minute ein- und ausgeatmet wird. Die fettleibigen Mäuse zeigten während des Schlafs eine 14-prozentige Zunahme ihrer Minutenatmung, 0,83 Milliliter Luft pro Minute (ml/min/g). Die Forscher sagen, dass diese Daten eine signifikante Verbesserung der Ventilation im Vergleich zu fettleibigen Mäusen mit TRPM7 darstellen, deren durchschnittliche Minutenventilation 0,73 ml/min/g betrug. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Atmungskapazität dieser Mäuse im Schlaf verbessert wurde, wodurch die verminderten Atemmuster der Schlafapnoe wirksam bekämpft wurden.

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Bemerkenswerterweise fanden die Forscher heraus, dass trotz der erhöhten Atmung bei fettleibigen Mäusen, denen TRPM7 fehlt, ihre Blutsauerstoffwerte nicht anstiegen. Für diesen Befund setzten die Forscher die Mäuse hypoxischem – aus; oder sauerstoffarm -; Umgebungen und überwachte dann ihre Atemmuster. Obwohl die Minutenatmung der Mäuse um 20 % von 1,5 ml/min/g auf 1,8 ml/min/g zunahm, sank ihr Sauerstoffgehalt im Blutkreislauf, was bedeutet, dass ihre zusätzlichen Inhalationen nicht dazu beitrugen, den Körper mit mehr Sauerstoff zu sättigen.

„Dies deutet darauf hin, dass Behandlungen, die darauf abzielen, TRPM7 in Glomus carotis zu reduzieren oder zu löschen, für Menschen, die in sauerstoffarmen Umgebungen leben, wie z. B. in sehr großen Höhen, oder für Menschen mit Erkrankungen, die die Sauerstoffsättigung des Blutes bereits einschränken, wie z Krankheit“, sagt Kim.

Die Ergebnisse des Teams zeigen auch, dass das Hormon Leptin -; das in Fettzellen produziert wird und für die Appetitlosigkeit verantwortlich ist -; kann eine Erhöhung der TRPM7-Kanäle verursachen. Es ist bereits bekannt, dass Leptin die Produktion beschleunigt und die Konzentration von TRPM7 in den Glomus carotis erhöht. Bei fettleibigen Mäusen, die mehr Fettzellen besitzen, kann die erhöhte Menge an Leptin zu einer Übersättigung von TRPM7 führen. Diese hohen Konzentrationen des Kationenkanals können wiederum zu den niedrigen Atemfrequenzen führen, die bei fettleibigen Mäusen mit TRPM7 beobachtet werden.

„Wir haben gezeigt, dass der genetische Knockdown von TRPM7 im Glomus caroticum die unterdrückte Atmung bei schlafbezogenen Atmungsstörungen reduziert“, sagt Vsevolod (Seva) Polotsky, MD, Ph.D., Direktor der Schlafforschung und Professor für Medizin an der Johns Hopkins University Schule für Medizin. „Während weitere Forschung erforderlich ist, ist TRPM7 im Glomus caroticum ein vielversprechendes therapeutisches Ziel, nicht nur für Bluthochdruck bei Fettleibigkeit, sondern auch für abnormale Atmung während des Schlafs im Zusammenhang mit Fettleibigkeit.“

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Andere an dieser Forschung beteiligte Forscher sind Mi-Kyung Shin, Huy Pho, Nishitha Hosamane, Frederick Anokye-Danso, Rexford Ahima, James Sham und Luu Pham von der Johns Hopkins University School of Medicine sowie Wan-Yee Tang von der University of Pittsburgh.

Quelle:

Johns-Hopkins-Medizin

Referenz:

Kim, LJ, et al. (2022) TRPM7-Kanäle regulieren die Atmung während des Schlafs bei Adipositas, indem sie peripher in den Glomus carotis wirken. Das Journal für Physiologie. doi.org/10.1113/JP283678.

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