Obstruktive Schlafapnoe: Genaktivität bei Mäusen im Tagesverlauf

Niedrige Sauerstofflevel im Blut durch obstruktive Schlafapnoe (OSA) verursachen weitreichende Veränderungen der Genaktivität während des Tages. Dieses Ergebnis einer aktuellen US-amerikanische Studie könnte zu neuen Diagnose-Instrumenten führen.

Normalerweise variiert die Aktivität vieler Gene im Laufe des Tages, insbesondere als Reaktion auf die Aktivität der Gene circadianen Gene. Deren reguläre Oszillation in der Aktivität sorgt für circadiane Schwankungen den Genaktivität des halben Genoms. Genaktivität kann sich auch als Antwort auf externe Faktoren verändern, einschließlich der Reduzierung des Sauerstofflevels. Diese verursacht die Produktion „Hypoxie-induzierbarer Faktoren“, die wiederum die Aktivität vieler Gene beeinflusse, inklusive der Gene der inneren Uhr.

Um besser zu verstehen wie OSA die Genaktivität beeinflussen im Laufe des Tages beeinflussen könnte, hat das Autorenteam um David Smith vom Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, Cincinnati (USA), Mäuse intermittierend hypoxischen Bedingungen ausgesetzt und das Transkriptom sechs verschiedener Gewebe im Tagesverlauf analysiert: Lunge, Leber, Niere, Muskeln, Herz und Cerbellum. Anschließend bewerteten die Forschenden die Variationen im circadianen Timing der Genexpression in diesen Geweben.

Die größten Veränderungen fand das Autorenteam in der Lunge, wo intermittierende Hypoxie die Transkription von fast 16 Prozent aller Gene beeinflusste. In den meisten Fällen wurden die Gene verstärkt transkribiert. In Herz, Leber und Kleinhirn waren hingegen nur fünf Prozent der Gene betroffen. Insbesondere die Untergruppe der Gene, die normalerweise einem circadianen Rhythmus unterliegen, wurde stark durch die Hypoxie beeinflusst: Signifikante Veränderungen der Genaktivität konnte bei 74 Prozent aller Gene dieser Gruppe in der Lunge beobachtet werden und bei 66,9 Prozent solcher Gene im Herzmuskelgewebe. Unter den betroffenen Genen in den verschiedenen Geweben waren auch bereits bekannte Gene der Inneren Uhr. Dieser Effekt trägt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu den großen Veränderungen der circadianen Aktivität bei, die bei anderen Genen beobachtet werden konnten.

„Unsere Ergebnisse liefern neue Einsichten zu pathophysiologischen Mechanismen, die mit Organschäden bei Patienten, die intermittierender Hypoxie ausgesetzt sind“, erklärt Smith. Diese Erkenntnisse könnten nützlich zur Identifizierung von Zielen für künftige mechanistische Studien zur Evaluation therapeutischer oder diagnostischer Ansätze sein. Ein Beispiel sei etwa ein Bluttest zur Nachverfolgung eines der fehlregulierten Gene, um eine OSA früh zu entdecken, so Smith weiter.

Die Studie nutze ein Maus-Modell für OSA und decke so zeit- und gewebespezifische Variationen des gesamten Transkriptoms auf sowie assoziierter Schlüsselwege, so Bala S. C. Koritala, Erstautorin der bei „PLOSBiology“ erschienenen Studie. (ja)