CPAP治疗对阻塞性睡眠呼吸暂停患者昼夜节律信号通路的即时调节作用:从基因表达到蛋白水平的证据

《Scientific Reports》:Assessment of continuous positive airway pressure effect on the circadian clock signaling pathway in obstructive sleep apnea patients

【字体: 时间:2025年04月03日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本刊推荐:针对阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者昼夜节律紊乱的临床难题,波兰罗兹医科大学团队通过30例患者的前后对照研究,首次揭示单夜持续气道正压通气(CPAP)治疗可显著改变CLOCK蛋白水平和PER1基因表达,证实CPAP能快速调节核心生物钟元件。该发现为OSA相关并发症的机制研究提供新视角,论文发表于《Scientific Reports》。

  

昼夜节律紊乱是现代社会普遍存在的健康隐患,而阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者更是深受其害。当你在夜间反复经历呼吸暂停时,身体就像坐上了过山车——氧气水平骤降骤升,睡眠被不断打断,而掌控生命节律的生物钟也在这场混乱中逐渐失灵。更令人担忧的是,这种紊乱不仅导致白天嗜睡,还与心血管疾病、代谢综合征甚至精神障碍密切相关。尽管持续气道正压通气(CPAP)是OSA的黄金疗法,但科学界对其如何影响生物钟分子机制仍知之甚少,特别是短期治疗能否快速纠正昼夜节律异常,这成为亟待解答的关键问题。

波兰罗兹医科大学睡眠医学与代谢疾病系的Agata Gabryelska团队在《Scientific Reports》发表了一项开创性研究。他们首次系统评估了单夜CPAP治疗对OSA患者核心生物钟基因的影响,揭示了这一常见疗法对分子水平昼夜节律的即时调节作用。

研究采用多导睡眠监测(PSG)结合分子生物学技术,对30例中重度OSA患者进行前后对照设计。在诊断性PSG夜和后续CPAP治疗夜分别采集晚间和晨间血样,通过定量逆转录PCR(qRT-PCR)检测BMAL1、CLOCK、CRY1和PER1基因表达,并采用ELISA测定相应蛋白浓度。统计学分析采用配对t检验和Wilcoxon检验,重点关注治疗前后昼夜节律相关分子的动态变化。

在"昼夜节律基因表达与蛋白水平的比较"部分,研究发现CLOCK基因表达在PSG后的早晨显著增加(p=0.037),而CPAP治疗使CLOCK蛋白水平呈现更显著昼夜波动(早晨vs晚间p=0.006)。特别值得注意的是,PER1基因表达在CPAP治疗后早晨显著升高(p=0.005),但其蛋白浓度却降低(p=0.035),提示可能存在转录后调控机制。CRY1基因表达也显示昼夜节律性(p=0.028),而BMAL1在各时间点均无显著变化。

"基因表达与蛋白水平相关性分析"揭示了一系列有趣的关联:BMAL1基因表达在PSG和CPAP两夜的早晚样本间均保持正相关(R=0.472-0.582),CLOCK蛋白在PSG夜呈现稳定昼夜相关性(R=0.412),但这种规律在CPAP夜被打破。PER1基因与蛋白水平在CPAP后早晨呈现负相关(R=-0.550),进一步支持了治疗可能激活翻译调控的假说。

"PSG参数变化与昼夜节律分子的相关性"部分显示,呼吸暂停低通气指数(AHI)的改善程度与BMAL1表达(R=0.407)和CLOCK蛋白(R=-0.400)显著相关。更引人注目的是,去饱和事件总数变化与早晨CPAP后PER1(R=-0.562)和CRY1(R=-0.538)表达呈负相关,而BMAL1蛋白则与之正相关(R=-0.448),表明缺氧改善与生物钟分子应答存在特异性关联。

在讨论中,作者指出这些发现具有三重重要意义:首先,单夜CPAP即可部分逆转OSA患者的昼夜节律紊乱,主要表现为CLOCK蛋白昼夜波动增强和PER1表达模式改变,这为CPAP的即时生理效应提供了分子证据。其次,PER1基因表达与蛋白水平的反向变化暗示CPAP可能通过miRNA介导的转录后调控(如miR-192/194簇)或蛋白质降解途径(如CK1依赖的磷酸化)发挥作用。最后,缺氧程度改善与生物钟分子变化的相关性提示HIF-1α(缺氧诱导因子1α)可能是连接呼吸障碍与昼夜节律的关键介质。

这项研究的临床价值在于,它不仅证实了CPAP对分子水平昼夜节律的快速调节作用,还为开发针对OSA相关并发症的 chrono(时间疗法)提供了理论依据。未来研究需要扩大样本量、延长观察时间,并深入探索CPAP影响生物钟的具体信号通路,特别是缺氧与昼夜节律系统的交互机制。正如研究者强调的,认识这些分子变化将帮助我们更好地理解OSA如何"偷走"患者的生物钟,又该如何通过精准治疗将其"归还"。

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