Как избыток кислорода повреждает клетки и ткани

Исследователи из Gladstone Institutes выяснили, как избыток кислорода вызывает повреждение клеток и тканей — явление, известное как кислородная токсичность или гипероксия.

Проблема гипероксии

Хотя недостаток кислорода опасен (например, при инфарктах), его избыток также вреден. Клинические исследования показывают, что избыточное количество дополнительного кислорода может ухудшить состояние пациентов с инфарктом и недоношенных детей. Механизмы этого явления оставались неясными, часто их связывали с активными формами кислорода.

Ключевое открытие

Учёные использовали технологию CRISPR для скрининга более 20 000 генов в человеческих клетках, выращенных при 21% и 50% кислорода. Анализ выявил четыре молекулярных пути, затронутых гипероксией. Общим для них оказалось наличие критических белков, содержащих железо-серные кластеры в своей структуре.

Механизм повреждения

Исследование показало, что уже при 30% кислорода железо-серные кластеры в этих белках окисляются («ржавеют»). Это приводит к деградации белков. В результате:

• Клетки перестают функционировать правильно.
• Потребление кислорода клетками снижается, что вызывает дальнейший рост его уровня в окружающих тканях.

«Важный вывод: гипероксия воздействует на клетки и ткани не только через активные формы кислорода, как предполагали многие. Это означает, что использование антиоксидантов вряд ли будет достаточным для предотвращения кислородной токсичности», — говорит старший автор исследования Иша Джайн, PhD.

Результаты, опубликованные в журнале Molecular Cell, имеют значение для понимания таких состояний, как инфаркты и синдром обструктивного апноэ сна.