Riepilogo: Uno studio ha identificato condizioni simili all'ipossia in individui con sindrome di Down. La ricerca ha rilevato cambiamenti significativi nell'espressione genica e nei livelli proteici correlati alla disponibilità di ossigeno e alla funzione dei globuli rossi, suggerendo uno stato fisiologico simile a un basso livello di ossigeno o ipossia. Questo stato può contribuire a comuni problemi di salute nelle persone con sindrome di Down, come l'apnea notturna ostruttiva e i problemi cardiopolmonari. I risultati dello studio sono stati inoltre supportati da osservazioni in un modello murino di sindrome di Down, aprendo la strada a ulteriori ricerche su potenziali interventi terapeutici.
Punti chiave:
- Identificato stato simile all'ipossia:Gli individui con sindrome di Down mostrano alterazioni dell'espressione genica e livelli elevati di proteine inducibili dall'ipossia, che indicano uno stato fisiologico simile all'ipossia o alla scarsa disponibilità di ossigeno.
- Produzione alterata di globuli rossi:Lo studio ha rivelato che le persone con sindrome di Down producono eritropoietina in eccesso, provocando l'eritropoiesi da stress, in cui i globuli rossi vengono prodotti nel fegato e nella milza oltre che nel midollo osseo.
- Possibile collegamento con l'apnea notturna:I ricercatori suggeriscono che lo stato simile all'ipossia osservato nella sindrome di Down potrebbe essere collegato a condizioni comuni come l'apnea notturna ostruttiva e problemi cardiopolmonari, evidenziando la necessità di ulteriori indagini e potenziali interventi terapeutici.
Un nuovo studio evidenzia importanti differenze nella fisiologia dell'ossigeno e nella funzionalità dei globuli rossi negli individui con sindrome di Down.
IL studiopubblicato nel , fa parte della serie in corso Progetto Trisome Umanouno studio di coorte ampio e dettagliato sulla popolazione con sindrome di Down, condotto dal partner e affiliato della Global Down Syndrome Foundation, il Linda Crnic Institute for Down Syndrome (Crnic Institute) presso l'Anschutz Medical Campus dell'Università del Colorado.
Il team del Crnic Institute ha analizzato per prima cosa centinaia di campioni di sangue per identificare le differenze fisiologiche tra i partecipanti alla ricerca con sindrome di Down rispetto ai controlli della popolazione generale. Hanno osservato che la triplicazione del cromosoma 21, o trisomia 21, l'anomalia cromosomica che causa la sindrome di Down, porta a uno stato fisiologico che ricorda l'ipossia, o basso livello di ossigeno.
Hanno identificato importanti cambiamenti nell'espressione genica indicativi di una bassa disponibilità di ossigeno, tra cui l'induzione di molti geni e proteine inducibili dall'ipossia, nonché livelli aumentati di fattori coinvolti nella sintesi dell'eme, la molecola che trasporta l'ossigeno all'interno dei globuli rossi.
Implicazioni dell'ipossia nella sindrome di Down
“Questi risultati rivelano che l'ipossia e la segnalazione ipossica dovrebbero essere al centro dell'attenzione quando parliamo della salute delle persone con sindrome di Down”, afferma Joaquín EspinosaPhD, direttore esecutivo del Crnic Institute, professore di farmacologia, ricercatore principale dell'Human Trisome Project e uno degli autori senior del paper, in un comunicato. “Dato il ruolo critico della fisiologia dell'ossigeno nella salute e nella malattia, dobbiamo comprendere le cause e le conseguenze dell'ipossia nella sindrome di Down, il che potrebbe portare a interventi efficaci per migliorare la disponibilità di ossigeno in questa popolazione meritevole”.
Micah Donovan, PhD, autore principale del documento, aggiunge in un comunicato: “I risultati sono notevoli. Si può tranquillamente affermare che il sangue delle persone con sindrome di Down assomiglia a quello di qualcuno che è stato rapidamente trasportato ad alta quota o a cui è stata iniettata eritropoietina (EPO), il principale regolatore dell'eritropoiesi, il processo di formazione di nuovi globuli rossi. Sebbene sia noto da molti anni che le persone con sindrome di Down hanno globuli rossi più piccoli e meno numerosi, questa è la prima dimostrazione che producono EPO in eccesso e che stanno subendo un'eritropoiesi da stress, un fenomeno per cui il fegato e la milza devono iniziare a produrre globuli rossi per integrare quelli che provengono dal midollo osseo”.
Il team ha scoperto che questi fenomeni si osservano anche in un modello murino di sindrome di Down, rafforzando così l'idea che questi importanti cambiamenti fisiologici derivino dalla triplicazione del materiale genetico e dalla sovraespressione di geni specifici.
Potenziali collegamenti e future direzioni di ricerca
“Il fatto che la segnalazione ipossica e l'eritropoiesi da stress siano conservate nel modello murino apre la strada a indagini meccanicistiche che potrebbero identificare i geni coinvolti e rivelare interventi terapeutici per migliorare la fisiologia dell'ossigeno nella sindrome di Down”, afferma Kelly SullivanPhD, professore associato di pediatria, direttore del programma di modelli sperimentali presso l'Istituto Crnic e coautore dello studio, in un comunicato.
Il team di studio ha anche indagato se l'elevata segnalazione ipossica e l'eritropoiesi da stress associata fossero legate allo stato infiammatorio accentuato caratteristico della sindrome di Down. Sebbene gli individui con le firme ipossiche più forti mostrino una disregolazione più pronunciata del sistema immunitario e marcatori elevati di infiammazione, i loro risultati indicano che la riduzione dell'infiammazione non è sufficiente per invertire lo stato ipossico.
“Avremo bisogno di molti più dati per capire cosa sta causando lo stato di ipossia e i suoi impatti sulla salute delle persone con sindrome di Down”, afferma Matteo GalbraithPhD, professore associato di ricerca in farmacologia, direttore del programma di scienze dei dati presso il Crnic Institute e uno degli autori principali del documento, in un comunicato. “Lo stato ipossico potrebbe essere causato da apnea notturna ostruttiva (che è comune nella sindrome di Down), malfunzionamento cardiopolmonare o forse anche difetti nella funzionalità dei globuli rossi. Siamo molto entusiasti di diversi studi clinici in corso finanziati dal Progetto NIH INCLUDE sull'apnea notturna ostruttiva nella sindrome di Down, che crediamo sarà molto istruttivo”.
Il team di studio del Crnic Institute sta già pianificando diversi studi di follow-up, con l'obiettivo esplicito di chiarire strategie per migliorare la fisiologia dell'ossigeno nella popolazione con sindrome di Down.
“Si tratta di un'altra grande svolta dei nostri scienziati del Crnic Institute che speriamo porterà rapidamente a ulteriori trattamenti”, afferma Michelle Sie Whitten, presidente e CEO della Global Down Syndrome Foundation in un comunicato. “Come madre di una brillante ventunenne con sindrome di Down, sono ansiosa di capire come normalizzare la fisiologia dell'ossigeno in modo sicuro e come ciò possa migliorare la vita di milioni di persone con sindrome di Down in tutto il mondo”.
