Niedotlenienie jako lekarstwo: Niski poziom tlenu przywraca ruchomość osobom z chorobą Parkinsona

Naukowcy z Broad Institute i Mass General Brigham wykazali, że przewlekła hipoksja porównywalna z atmosferą w bazie Mount Everest (~15% O₂) może zatrzymać postęp choroby, a nawet częściowo odwrócić zaburzenia ruchowe u myszy w eksperymentalnym modelu choroby Parkinsona. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Neuroscience.

Co zrobili badacze?

• Model parkinsonizmu: zmiany neurodegeneracyjne dopaminergiczne charakterystyczne dla choroby Parkinsona wywołano u myszy przy użyciu toksyny MPTP.
• Interwencja: Zwierzęta trzymano w komorach o obniżonym poziomie tlenu (środowisko hipoksyjne) przez kilka tygodni przed i po podaniu MPTP. Myszy kontrolne żyły w normalnej atmosferze.
• Ocena efektu: Aktywność motoryczną badano na obracającym się cylindrze oraz w testach koordynacyjnych, a przeżywalność neuronów oceniano poprzez immunobarwienie komórek dopaminowych w istocie czarnej.

Kluczowe ustalenia

1. Przywrócenie funkcji motorycznych:

   • Myszy poddane hipoksji zachowały zdolność do utrzymania się na obracającym się cylindrze na poziomie stanowiącym blisko 90% poziomu zdrowych zwierząt, podczas gdy zwierzęta kontrolne utraciły do 60% tego wskaźnika.

2. Ochrona neuronów dopaminowych:

   • Środowisko hipoksyczne zapobiegło nadmiernemu gromadzeniu się nadtlenku wodoru i markerów stresu oksydacyjnego, co przyczyniło się do zachowania neuronów dopaminowych w istocie czarnej.

3. Okno interwencji:

   • Najbardziej wyraźny efekt neuroprotekcyjny zaobserwowano, gdy niedotlenienie rozpoczęto najpóźniej tydzień przed atakiem toksycznym, ale nawet po jego rozpoczęciu „górski klimat” przyspieszył częściową regenerację.

Proponowane mechanizmy

• Redukcja stresu oksydacyjnego: obniżenie poziomu PO₂ ogranicza powstawanie reaktywnych form tlenu, które odgrywają kluczową rolę w patogenezie choroby Parkinsona.
• Aktywacja szlaków adaptacyjnych: niedotlenienie stymuluje geny zależne od HIF-1α, które zwiększają odporność neuronów na stres metaboliczny i toksyczny.
• Gospodarka metaboliczna: zmniejszenie zużycia tlenu przełącza komórki w „tryb ekonomiczny”, spowalniając procesy degeneracyjne.

„Obserwując powrót funkcji motorycznych, uświadomiliśmy sobie, że wiele neuronów nie jest martwych – są po prostu stłumione. Niedotlenienie je „budzi” i chroni” – mówi współautorka Vamsi Mootha.

Szanse i wyzwania

• Hipoksja terapeutyczna: krótkie sesje w komorze ze zmniejszonym stężeniem O₂ mogą być uzupełnieniem klasycznych metod (L-dopa i neurostymulacja).
• Bezpieczeństwo i dawkowanie: konieczne jest ustalenie optymalnego poziomu i czasu trwania niedotlenienia, aby uniknąć działań niepożądanych (niedotlenienia, ryzyka płucnego).
• Badania kliniczne: Przyszłość – wczesne badania pilotażowe u osób z chorobą Parkinsona mające na celu sprawdzenie tolerancji „terapii hipoksemicznej” i jej wpływu na jakość życia.

Autorzy podkreślają następujące kluczowe punkty:

1. Neuroprotekcja poprzez „oszczędzanie” metaboliczne
   „Niedotlenienie wprowadza neurony dopaminowe w stan niskiego zapotrzebowania metabolicznego, zmniejszając powstawanie reaktywnych form tlenu i chroniąc komórki przed toksycznością MPTP” – zauważa prof. Vamsi Mootha.

2. Czas rozpoczęcia terapii ma znaczenie
   „Największe korzyści zaobserwowaliśmy, gdy niedotlenienie rozpoczęto 7 dni przed podaniem neurotoksyny, ale niedotlenienie po udarze skutkowało również częściowym przywróceniem funkcji, co otwierało okno na interwencję kliniczną” – komentuje współautor dr Jeffrey Miller.

3. Perspektywa „terapii hipoksyjnej”
   „Przejście od farmakologii do terapeutycznej modulacji środowiska mózgowego to fundamentalnie nowe podejście. Naszym zadaniem jest teraz określenie optymalnych parametrów O₂ i stworzenie bezpiecznych protokołów dla pacjentów z chorobą Parkinsona” – podsumowuje dr Linda Zu.

Praca ta otwiera nowe podejście paradygmatyczne do spowalniania neurodegeneracji u osób chorych na Parkinsona - nie za pomocą leków, ale poprzez kontrolowanie powietrza otoczenia w mózgu w celu stworzenia warunków zbliżonych do tych, w których przeżywają neurony dopaminowe.