我们如何应对高氧或低氧水平的动态图

只要屏住呼吸稍长一点，你就会明白氧气太少对你有害。但你也能拥有太多吗?事实上，呼吸含氧量高于身体所需的空气可能会导致健康问题甚至亡。

但由于对该主题的研究很少，科学家们对身体如何感知过多的氧气知之甚少。现在，格莱斯顿研究所的一项新研究极大地扩展了有关其作用机制及其对健康重要性的科学知识体系。

他们的研究结果发表在《科学进展》杂志上，解释了呼吸不同含氧量的空气(从太少到恰到好处或太多)如何影响小鼠肺、心脏和大脑中不同蛋白质的产生和降解。值得注意的是，该研究还强调了一种特殊的蛋白质，它可能在调节细胞对高氧的反应方面发挥核心作用。

“这些结果对许多不同的疾病都有影响，”格莱斯顿助理研究员 、 这项新研究的资深作者 Isha Jain 博士说。“在，有超过 100 万人每天因医疗原因呼吸补充氧气，研究表明，在某些情况下，这可能会使情况变得更糟。这只是我们的工作开始解释正在发生的事情以及身体如何反应的一种环境。”

了解氧气的影响

大多数先前关于氧气水平的研究都检查了氧气过少的分子影响。即使在这个领域，人们最关注的焦点仍然是低氧对基因开启或关闭的影响程度。

这篇新论文的第一作者、加州大学旧金山分校的研究生 Kirsten Xuwen Chen 说：“我们的研究进入了未知领域，通过使用小鼠并观察基因表达的下游，在这些基因表达中，蛋白质因不同的氧气浓度而异常积累或降解。”

该研究建立在该团队之前的工作基础上，该工作表明，为了应对过多的氧气，某些含有铁和硫簇的蛋白质会被降解，从而导致细胞出现故障。

“现在，我们希望更动态地了解当氧气水平过高或过低时蛋白质如何受到调节，”陈说。

为此，研究小组将小鼠暴露在含氧量为 8%、21%(我们在地球大气中呼吸的通常水平)或 60% 的空气中数周。与此同时，他们给老鼠喂食含有一种独特形式的氮的食物，动物的身体将这种氮融入新的蛋白质中。这种氮同位素充当“标签”，使研究人员能够计算肺、心脏和大脑中数千种不同蛋白质的蛋白质周转率(蛋白质合成与降解之间的平衡)。

“我们感谢我们的合作者，他们是这项技术的专家，即小鼠氨基酸的稳定同位素标记，”Jain 说。“没有它，我们就不可能完成这项研究。”

关键蛋白质的积累

研究人员发现，氧气水平对小鼠肺部蛋白质的影响比对心脏或大脑的影响更大。他们发现某些蛋白质在高氧或低氧条件下具有异常的周转率。

一种在高氧条件下积累的特殊蛋白质 MYBBP1A 引起了他们的注意。MYBBP1A 是一种转录调节因子，这意味着它直接影响基因表达。

“这引起了我们的注意，因为之前的研究表明，其他称为缺氧诱导因子(HIF)的转录因子在细胞对低氧的反应中发挥着重要作用，”陈说。“我们的工作提名 MYBBP1A 在高氧信号传导中发挥相关作用。”

MYBBP1A 参与核糖体的产生，核糖体是构建蛋白质的细胞“机器”。进一步的实验表明，为了应对高氧水平，这种蛋白质在肺部的积累可能会影响核糖体RNA(核糖体的关键成分)的产生。

Jain 的团队目前正在研究 MYBBP1A 在高氧期间的精确分子作用，包括其反应是保护性的还是有害的。这项工作可以为针对 MYBBP1A 蛋白或相关分子的新疗法奠定基础，以对抗高氧血症的不良影响，类似于低氧条件下针对 HIF 蛋白的广泛研究工作。

首创的数据集

这项新研究首次提供了暴露于不同氧气水平的小鼠不同组织中蛋白质周转率的数据集。研究小组希望其结果能够激励其他研究人员进一步研究氧气过多或过少对身体的影响，这可能会改变我们治疗疾病的方式。