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一项由辛辛那提儿童医院医学中心科学家及其同事进行的研究发现，在阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）小鼠模型中，低血氧水平（缺氧）引发的低血氧状态会导致全天候不同组织中基因活性的广泛变化。这一研究结果有望为早期诊断和追踪OSA的工具开发提供指导。
该研究团队在David Smith博士的领导下，通过发表在《PLOS Biology》杂志上的一篇名为《Obstructive sleep apnea in a mouse model is associated with tissue-specific transcriptomic changes in circadian rhythmicity and mean 24-hour gene expression》的论文中报告了他们的研究结果。他们发现，由于间断性缺氧（IH）引起的转录组变化对心肺组织的影响最为显著。这些发现可能有助于更早地诊断和追踪OSA。
阻塞性睡眠呼吸暂停是由于气道阻塞（通常是由软组织引起）而导致的间断性缺氧和睡眠紊乱。研究引用的数据显示，全球超过10亿人患有这种疾病，仅在美国，直接医疗费用就达到每年1500亿美元。与OSA相关的间断性缺氧增加了心血管、呼吸、代谢和神经系统并发症的风险。
在OSA患者中，间断性缺氧仅在24小时睡眠-清醒周期的睡眠阶段发生，这可能改变生理上的昼夜节律。研究人员解释道：“生物钟是一种利用核心时钟基因的正负转录-翻译反馈环振荡的分子振荡器……生物钟是维持整体稳态的关键组成部分，因为它们对分子、细胞、器官和生理过程的时序具有调节作用。”
许多基因的活动在一天之内自然变化，部分是由于生物钟基因的活动所驱动。然而，研究人员指出，生物钟可能会受到内部因素（如健康状况）和外部因素（如生活环境）的干扰。外部因素中影响基因活动的因素包括氧气水平的降低，这会导致产生影响许多基因活动的缺氧诱导因子，包括时钟基因。
为了更好地了解OSA如何影响基因活动，在研究中，研究人员暴露小鼠于间断性缺氧条件，并在一天中的不同时间段检查了肺、肝脏、肾脏、肌肉、心脏和小脑的全基因组转录。然后，他们评估了这些组织中基因表达的昼夜节律变化。他们评论道：“由于未经治疗的慢性OSA主要与负面的心肺结果相关，我们假设IH会更快地影响肺和心脏的生物学过程。”
研究结果显示，最大的变化发生在肺部，间断性缺氧影响了近16%的基因转录，其中大部分基因上调。心脏、肝脏和小脑中有近5%的基因受到影响。那些通常表现出昼夜节律性的基因亚群受间断性缺氧的影响更为明显，在肺脏中有74%的这类基因发生了显著变化，在心脏中有66.9%的这类基因发生了显著变化。在每个组织中受影响的基因中包括已知的时钟基因，这种影响可能导致这些组织中其他基因的昼夜节律活动发生较大变化。研究团队随后利用转录组变化来研究哺乳动物中的生物学过程和生理变化。他们指出：“结果表明，与其他评估的组织相比，心肺组织的转录组和相关生物学过程受到的影响更大。”他们注意到：“OSA患者预防性护理的一个关键挑战是在相关医学共病发展之前进行‘早期诊断’。”他们新报道的研究数据提供了有关相关生物途径早期变化的见解。他们建议，通过追踪其中一个受调控的基因产物进行血液检测，以实现早期OSA的检测。
总的来说，这项研究揭示了睡眠呼吸暂停对基因活性的全天候影响，并重点指出间断性缺氧对心肺组织的影响最为显著。这些研究结果为了解与间断性缺氧长期暴露相关的内脏损伤的病理生理机制提供了新的见解，并为未来的机械研究评估诊断或治疗方法的靶点提供了可能。通过追踪其中一个受调控的基因产物进行血液检测可能成为检测早期OSA的方法之一。这些发现有望在早期诊断和管理OSA方面发挥重要作用。
编辑：周敏
排版：李丽
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