Nobel za medicinu za istraživanje anemije i tumora

William G. Kaelin Jr. sa Sveučilišta Harvard u Bostonu, Gregg L. Semenza sa Sveučilišta John Hopkins u Baltimoreu i Sir Peter J. Ratcliffe sa Sveučilišta Oxfordu Velikoj Britaniji osvojili su ovogodišnju Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za otkriće kako stanice reagiraju na kisik i kako se prilagođavaju promjenama u razini kisika.

Njihovo otkriće znatno će utjecati na bolje razumijevanje stvaranja crvenih krvnih stanica, krvnih žila i imunosnih mehanizama. Time će se ponajprije bolje razumjeti nastanak anemije, tumora i različitih drugih bolesti te će se tako zasigurno unaprijediti i metode liječenja.

Korištenje kisika

Sve životinjske stanice, pa tako i ljudske, koriste kisik za pretvorbu hrane u potrebnu energiju za rast i rad organizma. Taj se proces zove stanično disanje. To je složen metabolički proces kojim organizam dolazi do energije. Pritom, pojednostavljeno, kisik reagira s glukozom te nastaju voda, ugljikov dioksid i adenozin trifosfat (ATP) koji stanicama služi kao izvor energije. Ako u stanici nema dovoljno kisika, pokrenut će se metabolički proces fermentacije ili alkoholnog vrenja. Nastat će alkohol i ugljikov dioksid i izostat će stvaranje energije, stanica neće moći funkcionirati i doći će do njezina oštećenja te na kraju odumiranja.

Te osnovne karakteristike primanja, raspodjele i korištenja kisika poznate su cijelo stoljeće. Za otkriće kako stanice pretvaraju hranu u energiju Otto Warburg dobio je Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu 1931. godine. Corneille Heymans 1938. nagradu je dobio za objašnjenje mehanizma kako ljudsko tijelo razinom kisika u krvi određuje krvni tlak i brzinu disanja te kako se te informacije prenose u mozak.

Potom je otkriveno da, osim ovog brzog mehanizma povišenja krvnog tlaka i ubrzavanja disanja kako bi se povećao dotok kisika stanicama u vrijeme smanjene razine kisika (što se naziva hipoksija), raste i razina hormona eritropoetina koji, pak, omogućava veću proizvodnju crvenih krvnih stanica koje prenose kisik.

Otkrili kako se stanice prilagođavaju promjenama u količini kisika

No tek su ovogodišnji dobitnici Nobelove nagrade otkrili kako se same stanice prilagođavaju promjenama u količini dostupnog kisika. Vrlo pojednostavljeno, oni su objasnili mehanizam djelovanja proteina nazvanog faktor HIF-1 alfa, koji prepoznaje količinu dostupnog kisika.

Ako ima dovoljno kisika, faktora HIF-1 bit će malo. Ako ima malo kisika, što se naziva hipoksija, bit će ga puno. Kada ima puno HIF-1, on ulazi u stanice i aktivira genetske promjene koje spašavaju stanicu od umiranja.

No te genetske promjene zapravo uzrokuju stvaranje tumora i što je više HIF-1, to je tumor agresivniji i otporniji na liječenje. Osim toga, te genetske promjene prouzročene HIF-1 utječu i na niz drugih molekula te na eritropoetin. Uz utjecaj na stvaranje tumora, nedostatak kisika, a time i otkriće razumijevanja procesa detekcije količine kisika u stanicama,  iznimno je važan u nastanku mnogih drugih bolesti.

Oboljeli od kronične bubrežne bolesti često pate od teških anemija zbog smanjene proizvodnje eritropoetina, što je pak u uskoj vezi s razinom kisika, odnosno proizvodnjom HIF-1. Slični su uvjeti kod srčanog i moždanog udara, infekcije i cijeljenja rana, odnosno bolestima u kojima se pojavljuje znatno manja količina kisika u zahvaćenim stanicama te posljedično tkivima i organima.