Povezava med hipoksijo in sintezo holesterola v cirkadianem času

Pomen cirkadianega usklajevanja za zdravje ljudi ostaja zapostavljeno področje raziskav, kljub vse več dokazom, da je motnja notranje ure povezana s presnovnimi sindromi in drugimi obolenji. Predlagani projekt bo pomembno prispeval k zapolnitvi te vrzeli. Obravnavali bomo nekatere trenutne neizpolnjene potrebe pri določanju vloge komponent cirkadiane ure pri sočasnem pojavu obstruktivne apneje v spanju (OSA), za katero so značilni hipoksija in motena obdobja spanja, ter s holesterolom povezane dislipidemije. Kolikor nam je znano, smo prvi, ki raziskujemo, ali hipoksija, ki je posledica OSA, vpliva na motnje cirkadianega ritma sinteze endogenega holesterola in s tem spodbuja dislipidemijo in povezane presnovne nepravilnosti. Naš cilj je opredeliti molekule RNA in s holesterolom povezane metabolite kot cirkadiane biomarkerje, ki povezujejo hipoksična stanja OSA z dislipidemijo. OSA je zelo razširjena v splošni populaciji, saj prizadene do 50 % moških in približno 25 % žensk. Naš projekt je torej pravočasen in obravnava resnično sodobno zdravstveno težavo. Predlaga inovativne, od časa dneva odvisne rešitve za izpostavljanje biokemijskih komponent, ki so občutljive na hipoksijo pri OSA, in lahko izpostavi bolnike, ki so najbolj izpostavljeni tveganju za s holesterolom povezane presnovne zaplete. Izkoristili bomo multidisciplinarno strokovno znanje naše ekipe in zunanjih sodelavcev ter uporabili najsodobnejše eksperimentiranje, klinično delo in računalniško analizo za: 1) določitev dnevne (cirkadiane) variacije izražanja izbranih genov centralne ure ter genov, proteinov in metabolitov, povezanih s holesterolom, v krvnih vzorcih hipoksičnih bolnikov z različnimi stopnjami OSA; 2) ugotovitev, kako hipoksija (in s hipoksijo povezani dejavniki HIF) vplivajo na dnevno sintezo holesterola in s holesterolom povezano dislipidemijo, in 3) stratificikacijo bolnikov z OSA glede na resnost bolezni z uporabo molekul RNA in s holesterolom povezanih metabolitov, ki se odzivajo na hipoksijo ob določenem času dneva. Preizkusili bomo hipoteze, da: i) bo dnevno (cirkadiano) nihanje molekul RNA in metabolitov, povezanih s holesterolom, ki se odzivajo na hipoksijo, najbolj spremenjeno pri bolnikih s hudo obliko OSA; ii) hipoksija vpliva na cirkadiano nihanje sterolov, ki jih presnavlja od kisika odvisna monooksigenaza CYP51A1, in iii) lahko določimo časovno točko z najboljšim ločevanjem skupin bolnikov z blago in hudo obliko OSA na podlagi transkriptomov in s holesterolom povezanih metabolomov. Da bi razkrili učinke hipoksije in HIF na dnevne ritme celic in določili predlagane cilje, bomo uporabili izvirne celične modele, ki omogočajo spremljanje cirkadianega ritma v živih celicah, Svoje prejšnje strokovno znanje in izkušnje na področju sinteze holesterola bomo uporabili za raziskovanje cirkadianih vidikov OSA in s holesterolom povezane dislipidemije. V teku je zasnova cirkadiane študije, ki vključuje bolnike z OSA, ki imajo različne stopnje bolezni z neznanimi presnovnimi posledicami. Kolikor nam je znano smo prvi, ki raziskujemo, ali je mogoče cirkadiane (od časa dneva odvisne) krvne biomolekule pri bolnikih z OSA uporabiti tudi za oceno parametrov in mehanizmov s holesterolom povezane dislipidemije. Projekt bo prinesel novo osnovno znanje, kot so novi dnevni transkripti in presnovki krvi, povezani s hipoksijo pri ljudeh, novi geni, povezani s cirkadiano uro, ki povezujejo hipoksijo in dislipidemijo, ter ugotovitve, kako hipoksija in HIF modulirajo cirkadiani ritem v živih celicah. Projekt ima tudi pomembno translacijsko vrednost. Zagotovil bo majhen nabor cirkadianih transkriptov in s holesterolom povezanih metabolitov, ki lahko služijo kot biomarkerji ter predlagal čas v dnevu, kjer je mogoče doseči najboljšo stratifikacijo skupin bolnikov z OSA.