Сероводород помогает поддерживать дыхательный ритм

Эффективная регуляция дыхательного ритма необходима для многих процессов у млекопитающих, таких как выработка энергии, метаболическая регуляция и даже речь. Исследователи недавно обнаружили, что выработка сероводорода в организме важна для генерации нормального дыхательного ритма, что потенциально может привести к новым методам лечения людей с нарушениями дыхания, такими как центральное апноэ во сне.

Этот результат может показаться удивительным, учитывая, что воздействие высоких уровней сероводорода токсично для здоровья млекопитающих. Однако сероводород в небольших количествах вырабатывается в организме ферментом цистатионин β-синтазой (CBS) и, как полагают, действует как биологически активный газ, регулирующий различные функции организма. CBS находится как в мозге, так и в периферических системах, включая артерии, вены и почки.

В исследовании, опубликованном в этом месяце в Communications Biology, ученые из Университета Цукубы изучили роль сероводорода как биологически активного газа. Сначала они исследовали эффект ингибирования активности фермента CBS у крыс, тем самым подавляя выработку сероводорода. Они обнаружили, что это привело к изменению дыхательного ритма крыс с нормального на паттерн, похожий на одышку. Исследователи сделали вывод, что выработка сероводорода позволяет областям мозга, ответственным за контроль дыхания, функционировать нормально.

Нормальное дыхание требует, чтобы клетки по всему телу определяли внутренние уровни кислорода и углекислого газа и передавали эту информацию в определенные области мозга, контролирующие частоту и ритм дыхания. Чтобы определить, как на разные области тела влияет сероводород, исследователи использовали различные соединения для избирательного блокирования выработки сероводорода в мозге или в периферических клетках.

«Сероводород, вырабатываемый CBS, позволяет нейронам в областях мозга, регулирующих дыхание, взаимодействовать», — объясняет профессор Тадачика Коганедзава, ведущий автор исследования. «Без сероводорода центры мозга, ответственные за контроль дыхания, не могли поддерживать нейронную сеть для генерации нормального дыхательного ритма». Исследователи обнаружили, что эти эффекты специфичны для мозга, поскольку ингибирование сероводорода в периферических клетках не оказывало никакого влияния.

Расшифровав влияние сероводорода в дыхательных центрах мозга, исследователи теперь могут начать изучать потенциальную роль сероводорода в расстройствах, влияющих на дыхание, таких как центральное апноэ во сне или гипервентиляция.