阻塞性睡眠呼吸暂停的低血氧水平会导致全天基因活动的广泛变化

　　

   

   

图片:阻塞性睡眠呼吸暂停会扰乱老鼠一整天的基因活动。

来源:Bala s.c. Koritala (CC-BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

美国辛辛那提儿童医院医学中心的大卫·史密斯及其同事在开放获取的《公共科学图书馆·生物学》杂志上发表的一项新研究表明，阻塞性睡眠呼吸暂停的低血氧水平会导致全天基因活动的广泛变化。这一发现可能会导致早期诊断和追踪疾病的工具。

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)发生在气道阻塞时(通常是由软组织阻塞，与夜间打鼾和呼吸中断有关)，导致间歇性缺氧(低血氧)和睡眠中断。它影响着全球超过10亿人，仅在美国，每年的直接医疗费用就高达1500亿美元。阻塞性睡眠呼吸暂停增加心血管、呼吸、代谢和神经系统并发症的风险。

许多基因的活动在一天中自然变化，部分是对昼夜节律钟基因活动的反应，其规律振荡驱动多达一半基因组的昼夜节律变化。基因活动也会因外部因素而变化，包括氧气水平的降低，这会导致“缺氧诱导因子”的产生，影响许多基因的活动，包括时钟基因。为了更好地了解阻塞性睡眠呼吸暂停如何影响全天的基因活动，作者将小鼠暴露在间歇性缺氧条件下，并全天检查六个组织(肺、肝、肾、肌肉、心脏和小脑)的全基因组转录。然后，作者评估了这些组织中基因表达的昼夜节律变化。

最大的变化发生在肺部，间歇性缺氧影响了近16%的基因转录，其中大部分基因上调。只有不到5%的基因在心脏、肝脏和小脑受到影响。正常情况下表现出昼夜节律性的基因子集受到间歇性缺氧的影响更大，肺部74%的此类基因和心脏66.9%的此类基因发生了显著变化。在每个组织中受影响的基因中都有已知的时钟基因，这种影响可能导致这些组织中其他基因的昼夜节律活动发生巨大变化。

“我们的发现为慢性间歇性缺氧患者的终末器官损伤的病理生理机制提供了新的见解，”Smith说，“并且可能有助于确定未来评估诊断或治疗方法的机制研究的目标。”例如，通过血液测试跟踪一种失调基因产物来检测早期OSA。

Bala S. C. Koritala补充说:“我们使用阻塞性睡眠呼吸暂停动物模型的研究揭示了全基因组转录组和相关标志通路的时间和组织特异性变化。这些独特的发现揭示了与这种疾病有关的早期生物学变化，发生在多个器官系统中。”