Chronic hypoxia inhibits tetrahydrobiopterin-induced NO production in rat lungs.

Koubský K, Ďurišová J, Miková D, Herget J. Respiratory Physiology & Neurobiology. 2013 Feb 1;185(3):547–52. doi: 10.1016/j.resp.2012.11.012. Epub 2012 Nov 24. IF: 2.051

Ústav fyziologie
 
Tetrahydrobiopterin (BH4) je nezbytným kofaktorem pro syntázy oxidu dusnatého (NOS). Působením oxidačního stresu se BH4 oxiduje na dihydrobiopterin (BH2), což vede k rozpřažení dvou enzymatických domén NOS a následné produkci superoxidu místo NO, což dále zvyšuje oxidační poškození a může přispívat k rozvoji hypoxické plicní hypertenze. Cílem práce bylo testovat hypotézu, že zvýšená produkce NOS v časné fázi chronické hypoxie snižuje poměr BH4/BH2, a tím způsobuje rozpřažení NO syntázy. Pokusy byly provedeny na dospělých samcích potkana. Srovnávali jsme zvířata vystavená hypoxii (10% O2) po 4 dny s normoxickými kontrolami a zkoumali účinek exogenně podaného BH4 in vitro na izolovaných periferních plicních cévách a izolovaných perfundovaných plicích. Dále jsme měřili in vivo vliv podaného BH4 na koncentraci NO ve vydechovaném vzduchu. Podání BH4 snížilo velikost hypoxické plicní vazokonstrikce v izolovaných plicních cévách i v izolovaných perfundovaných plicích a tento účinek byl zablokován podáním L-NAME (inhibitor NOS).
Hlavním výsledkem práce je, že BH4 měl nižší účinek u zvířat vystavených hypoxii po 4 dny než u kontrolních zvířat. Vystavení zvířat chronické hypoxii zvýšilo koncentraci NO ve vydechovaném vzduchu. Podání BH4 zvýšilo koncentraci NO ve vydechovaném vzduchu u hypoxických i kontrolních zvířat. Toto zvýšení bylo zablokováno L-NIL (selektivní inhibitor inducibilní NO syntázy). Podání BH4 tedy zvýšilo produkci NO u hypoxických i normoxických potkanů. Toto zvýšení však bylo u hypoxických zvířat nižší. Na otázky odpovídá MUDr. Karel Koubský, první autor článku.
 
Co se vám podařilo prokázat?
Přímo se nám podařilo prokázat pouze to, že plicní cévy hypoxických zvířat (potkanů vystavených chronické hypoxii po 4 dny) reagují v experimentech na izolovaných plicních cévách a izolovaných perfundovaných plicích na podání BH4 menší vazodilatací než plicní cévy kontrolních normoxických potkanů. Tento vazodilatační efekt byl daný zvýšením produkce NO (zablokování efektu inhibitory NO syntázy L-NAME, L-NIL). Domníváme se, že tento rozdíl je daný sníženým poměrem BH4/BH2 při chronické hypoxii a následným rozpřažením NO syntázy.
 
Můžete, prosím, stručně vysvětlit pojem „rozpřažení“?
NO syntáza má dvě enzymatické domény, které musí být blízko sebe, aby mohla správně fungovat oxidace L-argininu na oxid dusnatý a citrulin. Pokud není dostatek BH4, změnou konformace NO syntázy se tyto dvě domény oddálí (rozpřažení, uncoupling) a dojde také k odpojení procesu oxidace od argininu – místo něj se oxiduje molekulární kyslík, který se tím přemění na superoxid.
 
Čím si vysvětlujete nižší účinek podání BH4 na sledované faktory u zvířat vystavených hypoxii?
Domníváme se, že nižší vazodilatační účinek BH4 u hypoxických zvířat je daný sníženým poměrem BH4/BH2 při chronické hypoxii. BH4 se oxiduje na BH2 působením kyslíkových radikálů, jejichž produkce se při chornické hypoxii zvyšuje. Pokud je poměr BH4/BH2 primárně snížený, stejná dávka BH4 podaná exogenně ho zvýší méně než u kontrolních zvířat.
 
Uvádíte, že rozpřažení NO syntázy může hrát důležitou roli v patogenezi hypoxické plicní hypertenze a ovlivnění tohoto procesu pomocí biopterinů by mohlo v budoucnu být užitečnou terapeutickou možností. Jakým pacientům při jakých stavech by mohly závěry vašeho výzkumu do budoucna pomoci?
Hypoxií vyvolaná plicní hypertenze je závažnou komplikací chronických plicních i srdečních onemocnění (např. chronická obstrukční plicní nemoc, intersticiální plicní procesy). Možnosti léčby plicní hypertenze jako takové jsou v současnosti nedostatečné a onemocnění má špatnou prognózu.

Vydáno: 18. 7. 2014 / Upraveno: 11. 1. 2019 / Odpovědná osoba: Mgr. Ing. Tereza Kůstková