Samenvatting: Obstructieve slaapapneu (OSA), een veel voorkomende aandoening die resulteert in een laag zuurstofgehalte in het bloed, veroorzaakt gedurende de dag significante veranderingen in de genactiviteit.
De studie onderwierp muizen aan intermitterende hypoxische omstandigheden, vergelijkbaar met die van OSA-patiënten, en vond significante veranderingen in gentranscriptie in veel weefsels. Deze ontdekking biedt een diepgaand inzicht in de fysiologische effecten van de aandoening en kan een vroege diagnose en monitoring van OSA mogelijk maken.
Bekende klokgenen behoorden tot de meest getroffen, wat leidde tot wijdverbreide veranderingen in circadiane activiteit.
Basiselementen:
- Obstructieve slaapapneu treft wereldwijd meer dan een miljard mensen en leidt tot significante veranderingen in genactiviteit als gevolg van intermitterende hypoxie.
- In de studie werd bijna 16% van alle genen in de longen aangetast door intermitterende hypoxie, met significante veranderingen die ook werden gezien in het hart, de lever en het cerebellum.
- Genen die een natuurlijke circadiane ritmiek vertonen, werden bijzonder aangetast, wat duidt op significante veranderingen in de circadiane activiteit van het lichaam.
Bron: PLoS
Lage zuurstofgehalten in het bloed van obstructieve slaapapneu veroorzaken wijdverspreide veranderingen in genactiviteit gedurende de dag, volgens een nieuwe studie in het open access-tijdschrift PLOS Biologie door David Smith van het Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, VS en collega’s. De bevinding kan leiden tot hulpmiddelen voor vroege diagnose en monitoring van de aandoening.
Obstructieve slaapapneu (OSA) treedt op wanneer de luchtweg wordt geblokkeerd (meestal door zacht weefsel, geassocieerd met snurken en stoppen met ademen tijdens de nacht), wat resulteert in intermitterende hypoxie (lage zuurstof in het bloed) en verstoorde slaap.
Het treft wereldwijd meer dan een miljard mensen en kost alleen al in de Verenigde Staten $ 150 miljard per jaar aan directe medische kosten. OSA verhoogt het risico op cardiovasculaire, respiratoire, metabole en neurologische complicaties.
De activiteit van veel genen varieert van nature gedurende de dag, deels als reactie op de activiteit van circadiane klokgenen, waarvan de regelmatige oscillaties de circadiane variatie in tot wel de helft van het genoom aandrijven.
Genactiviteit varieert ook als reactie op externe factoren, waaronder verlagingen van het zuurstofgehalte, die de productie van “hypoxie-induceerbare factoren” veroorzaken, die de activiteit van veel genen beïnvloeden, waaronder klokgenen.
Om beter te begrijpen hoe OSA de genactiviteit gedurende de dag kan beïnvloeden, stelden de auteurs muizen bloot aan intermitterende hypoxie en onderzochten genoombrede transcriptie in zes weefsels – long, lever, nier, spier, hart en cerebellum – gedurende de dag.
De auteurs beoordeelden vervolgens de variatie in de circadiane timing van genexpressie in dezelfde weefsels.
De grootste veranderingen werden gevonden in de longen, waar intermitterende hypoxie de transcriptie van bijna 16% van alle genen beïnvloedde, waarvan de meeste opgereguleerd waren. Iets minder dan 5% van de genen was aangetast in het hart, de lever en het cerebellum.
De subset van genen die normaal circadiane regulatie vertonen, werd nog sterker beïnvloed door intermitterende hypoxie, met significante veranderingen waargenomen bij 74% van dergelijke genen in de long en 66,9% van die in het hart.
Onder de genen die in elk weefsel werden aangetast, bevonden zich bekende klokgenen, een effect dat waarschijnlijk heeft bijgedragen aan de grote veranderingen in circadiane activiteit van andere genen die in deze weefsels worden waargenomen.
“Onze bevindingen bieden nieuw inzicht in de pathofysiologische mechanismen die kunnen worden geassocieerd met eindorgaanschade bij patiënten met chronische blootstelling aan intermitterende hypoxie,” zei Smith, “en kunnen nuttig zijn bij het identificeren van doelen voor toekomstige mechanistische studies die diagnostische of therapeutische benaderingen evalueren. ” bijvoorbeeld door middel van een bloedtest die een van de ontregelde genproducten controleert voor vroege detectie van OSA.
Bala SC Koritala voegt hieraan toe: “Onze studie met behulp van een diermodel van obstructieve slaapapneu onthult temporele en weefselvariaties van genoombrede transcriptoom- en bijbehorende eigenschapsroutes.
“Deze unieke bevindingen onthullen vroege biologische veranderingen geassocieerd met deze aandoening die voorkomen in meerdere orgaansystemen.”
Over dit nieuws over genetica en slaapapneuonderzoek
Auteur: Claire Turner
Bron: PLoS
Contact: Claire Turner – PLOS
Afbeelding: Afbeelding gecrediteerd aan Neuroscience News
Originele onderzoek: Vrije toegang.
“Obstructieve slaapapneu in een muismodel wordt geassocieerd met weefselspecifieke transcriptionele veranderingen in circadiane ritmiek en 24-uurs gemiddelde genexpressie” door David F. Smith et al. PLOS Biologie
Abstract
Obstructieve slaapapneu in een muismodel wordt geassocieerd met weefseltranscriptieveranderingen in circadiane ritmiek en 24-uurs gemiddelde genexpressie
Intermitterende hypoxie (IH) is een belangrijk klinisch kenmerk van obstructieve slaapapneu (OSA). De mechanismen die ontregeld raken na perioden van blootstelling aan IH zijn onduidelijk, vooral in de vroege stadia van de ziekte.
De circadiane klok regelt een breed scala aan biologische functies en is nauw verwant aan de stabilisatie van hypoxie-induceerbare factoren (HIF’s) onder hypoxische omstandigheden. Bij patiënten treedt IH op tijdens de slaapfase van de 24-uurs slaap-waakcyclus, wat mogelijk hun circadiane ritmes beïnvloedt.
Veranderingen in de circadiane klok hebben het potentieel om pathologische processen te versnellen, waaronder andere comorbide aandoeningen die geassocieerd kunnen zijn met chronische, onbehandelde OS. Onze hypothese was dat veranderingen in de circadiane klok zich anders zouden manifesteren in die organen en systemen waarvan bekend is dat ze worden beïnvloed door OSA.
Met behulp van een IH-model om OSA weer te geven, hebben we de circadiane ritmiek en gemiddelde 24-uurs transcriptoomexpressie in 6 verschillende muisweefsels, waaronder lever, long, nier, spier, hart en cerebellum, beoordeeld na blootstelling aan 7 dagen in IH .
We ontdekten dat transcriptionele veranderingen in cardiopulmonale weefsels meer werden beïnvloed door IH dan andere weefsels. Blootstelling aan IH resulteerde ook in een algehele toename van de kerntemperatuur van het lichaam.
Onze bevindingen tonen een verband aan tussen vroege blootstelling aan IH en veranderingen in specifieke fysiologische uitkomsten.
Deze studie geeft inzicht in de vroege pathofysiologische mechanismen die verband houden met IH.
