Bu yıl her zamanki gibi ilk olarak Nobel Tıp Ödülü açıklandı. Ödül, ikisi Amerikalı, biri İngiliz üç bilim insanına, yaşamın en gerekli uyum süreçlerinden biri olan mekanizmayı keşiflerinden dolayı verildi. Keşif, hücrelerin oksijen mevcudiyetini nasıl algıladıkları ve nasıl uyum sağladıklarıyla ilgili.
Hayvanların yiyecekleri yararlı enerjiye dönüştürmeleri için oksijene ihtiyacı vardır. Yüzyıllardır oksijeninin ne kadar önemli olduğu biliniyordu, ancak hücrelerin oksijen seviyelerindeki değişikliğe nasıl uyum sağladıkları bilinmiyordu.
Moleküler mekanizma
William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe ve Gregg L. Semenza, hücrelerin değişen oksijen mevcudiyetini nasıl algıladıklarını ve uyum sağladıklarını keşfetti. Bunun için değişen oksijen düzeylerine tepki veren gen faaliyetlerini düzenleyen moleküler mekanizmayı tanımladılar.
Yeni ufuklar açan bu keşif, yaşamın en gerekli uyum süreçlerinden birini düzenleyen mekanizmaya açıklık getiriyor. Bu çerçevede oksijen düzeyinin hücresel metabolizma ve fizyolojik işlevleri nasıl etkilediği de gün yüzüne çıkmış oluyor.
Buluş, ayrıca kansızlık, kanser ve pek çok hastalıkla mücadelede yeni stratejilerin geliştirilmesine yol açıyor.
Başrolde oksijen
02 formülü ile bilinen oksijen Dünya’nın atmosferinin beşte birini oluşturur. Oksijen hayvanlarda yaşamsal öneme sahiptir. Tüm hayvan hücrelerinde bulunan mitokondriya oksijenden yararlanarak yiyecekleri yararlı enerjiye dönüştürür. 1931 Nobel Tıp Ödülü sahibi Otto Warburg, bu dönüşümün enzimatik bir süreç olduğunu ortaya çıkartmıştı.
Evrim sürecinde dokulara ve hücrelere yeterli miktarda oksijen sağlamak için mekanizmalar gelişti. Boynun iki tarafındaki kan damarlarının iki yanında buluna karotid cisimciği kandaki oksijen düzeyini algılayan özel hücreler içerir. 1938 Nobel Tıp Ödüllü Corneille Heymans, beyinle doğrudan iletişime geçen karotid cisminin solunum hızını nasıl kontrol ettiğini keşfetmişti.
Diğer uyum sistemleri
Düşük oksijen seviyesine (hipoksi) başka fizyolojik uyumlar da söz konusudur. Hipoksi’ye (oksijen azlığına) hızlı uyumu kontrol altında tutan karotid cisminin yanı sıra başka fizyolojik uyum sistemleri daha vardır. Bunlardan biri de eritropoietin hormonu (EPO) düzeyindeki artıştır. EPO böbreklerdeki hücreler tarafından üretilir ve alyuvar hücrelerinin oluşumunu kontrol eder. Sir Peter Ratcliffe de EPO geninin işlevini araştırdığında oksijen algılayan mekanizmanın yalnızca EPO üreten böbreklerde değil, tüm doku tiplerinde bulunduğunu keşfetmişti.
Oksijen fizyoloji ve patolojiyi şekillendirir
Bu üç bilim insanı sayesinde farklı oksijen süreçlerinin temel fizyolojik süreçleri nasıl düzenlediği anlaşıldı. Oksijen düzeyini algılamaya bağlı olarak hücreler düşük oksijen düzeylerine nasıl uyum sağlayacağını öğrenir. Örneğin yoğun egzersiz sırasında kas hücrelerimiz ne yapılması gerektiğini bilir. Diğer uyum mekanizmaları da yeni kan damarlarının oluşumu ve yeni alyuvarların üretimidir. Ayrıca bağışıklık sistemimiz de değişen oksijen düzeylerine uyum sağlamayı başarır.
Oksijen algılama pek çok hastalığın da merkezinde yer alır. Örneğin kronik böbrek yetersizliğine genellikle ciddi bir kansızlık eşlik eder. Bunun nedeni EPO ifadesindeki azalmadır.
Oksijeni düzenleyen mekanizmalar ayrıca kanser tümörlerinin oluşumunda da önemli rol oynar. Dünyanın dört bir yanındaki akademik laboratuvarlarda oksijen düzeyini algılayan mekanizmaları bloke ederek veya faal hale getirerek hastalıklara müdahale edecek ilaçlar geliştirilebilecek.
