Graikų mitologijoje vandens nimfos prakeiksmas priverčia žmogų nemiegoti arba uždusti. Retam gyventojų sluoksniui šiandien prakeiksmas yra pernelyg realus. Dabar Konektikuto universiteto mokslininkų vadovaujama komanda aprašo Gamtos komunikacijos kaip prakeiksmas veikia molekules smegenyse.
Žmonės su Ondine prakeiksmu, dar vadinamu įgimtu centrinės hipoventiliacijos sindromu, neturi gebėjimo nesąmoningai reguliuoti kvėpavimo. Tokie žmonės turi turėti mašiną, kuri padėtų jiems kvėpuoti miegant, kitaip rizikuoja mirti. Blogas miegas ir mažiau deguonies sukelia sveikatos ir mokymosi problemų, o sergantys žmonės dažnai miršta jauni.
Ši būklė taip pat kelia siaubingą įtampą Ondine prakeikto žmogaus šeimai.
Danas Mulkey, UConn neurobiologas, aprašo, kaip kolega su vaiko, kuris sirgo šiuo sutrikimu, šeima nuvyko į mokslinę konferenciją. Tai buvo naktį. Jie paveikė eismą. Kūdikis periodiškai užmigdavo. Mokslininkas sėdėjo ant galinės sėdynės ir kas kelias minutes turėjo žadinti kūdikį.
„Jei turite vaikų, žinote tą jausmą. Pažadinkite juos, nes norite, kad jie kvėpuotų”, – sako Mulkey, nurodydamas įprastą naujų tėvų nerimą dėl kūdikių kvėpavimo. „Bet tada jie tampa kaprizingi”.
Šeimoms, susiduriančioms su Ondine prakeiksmu, niūrus kūdikis yra be galo geresnis už alternatyvą.
Daugumai žmonių kvėpavimas yra automatinis. Galime nieko negalvoti, ir tai tiesiog atsitinka. Tačiau šioje frazėje „tai tiesiog atsitinka“ yra labai daug.
Nedidelė ląstelių grupė smegenų kamiene kontroliuoja kvėpavimą. Šios ląstelės yra puikiai suderintos su CO lygiu2 mūsų kraujyje. Jei CO2 lygis didėja, tos ląstelės padidina mūsų kvėpavimo dažnį, kad pašalintų CO2 ir gauti daugiau deguonies. Tačiau žmonėms, turintiems Ondine prakeikimą, šios ląstelės blogai funkcionuoja. Kai šie žmonės užmiega, jie pasikliauja mašinomis, kad išlaikytų kvėpavimą.
Mulkey ir Anastasios Tzingounis, kitas UConn neurobiologas, savo tyrimus sutelkia į tą nedidelę smegenų kamieno ląstelių grupę. Žmonės, turintys Ondine prakeiksmą, manoma, kad šie CO2– suderintos ląstelės nesugeba vystytis, todėl prarandamas noras kvėpuoti.
Dabar Tzingounis, Mulkey ir tyrėjų komanda, vadovaujama UConn absolvento Jasepho Soto, praneša, kad šie CO2 jutimo ląstelės smegenų kamiene yra nepaprastai jautrios kalio kanalo, žinomo kaip KCNQ2, mutacijoms.
Visų pirma, jie rodo, kad specifinė KCNQ2 mutacija sukelia kvėpavimo sutrikimus, primenančius Ondine prakeikimą.
KCNQ kanalai – jų yra penki – veikia kartu įvairiais deriniais, kad perkeltų kalio jonus į ląsteles ir iš jų. Tačiau smegenų kamieninėse ląstelėse, kurios reguliuoja kvėpavimą, KCNQ2 pasirodo vienas.
„Tiriamoje srityje, kadangi nėra kitų KCNQ kanalų, mutacija gali laisvai plisti“, – sako Mulkey.
Sakydamas paleisti laukinį, jis reiškia, kad ji turi vadinamąją funkcijos įgijimo mutaciją. Kanalas yra per aktyvus, todėl kalis nuolat išteka iš ląstelės, todėl ląstelės nutyla. Jie nustoja signalizuoti kūnui kvėpuoti.
„Kai KCNQ kanalai taip suaktyvėja, tai tarsi skylė ląstelės membranoje“, – sako Tzingounis. „Jei jie yra labai aktyvūs, smegenys yra labai tylios.”
Per tylu.
Tzingounis sukūrė pelėms KCNQ2 funkcijų įgijimo mutacijas, o padedamas Soto nustatė, kad šioms pelėms sunku kvėpuoti mažo aktyvumo metu, kai pelės turėtų miegoti, kaip ir žmonėms su Ondine prakeikimu. Šiuo atveju pelės turi ląsteles, kurios skatina kvėpavimą, tačiau jų aktyvumą mažina KCNQ2 mutacija.
Žmonės taip pat gali turėti šią KCNQ2 funkcijos padidėjimo mutaciją, ir tai yra dažna vystymosi encefalopatijos priežastis. Jie pasižymi sumažėjusiu kvėpavimo aktyvumu, panašiu į pelių. Įdomu tai, kad kitų KCNQ kanalų mutacijos nesukelia kvėpavimo problemų, o tai rodo, kad smegenų ląstelės, kontroliuojančios kvėpavimą, yra labai jautrios konkrečiai KCNQ2 sutrikimams.
Kadangi KCNQ kanalai paprastai organizme veikia kartu, galbūt kiti KCNQ kanalai kompensuoja KCNQ2 trūkumą visur, išskyrus tas specialias ląsteles, kurios skatina kvėpavimą smegenų kamiene. Toms smegenų kamieno kvėpavimo ląstelėms trūksta kitokio tipo KCNQ kanalo, todėl jos yra išskirtinai pažeidžiamos.