Une étude montre que les cellules sanguines ont besoin d'oxyde nitrique pour délivrer de l'oxygène

De nouvelles découvertes sur la manière dont les globules rouges délivrent l'oxygène des poumons aux tissus peuvent signifier qu'il est temps de réécrire les manuels sur le fonctionnement du cycle respiratoire.
Les chercheurs affirment que le cycle respiratoire est un système à trois gaz qui comprend de l'oxygène, du dioxyde de carbone et de l'oxyde nitrique.

dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, le cardiologue Jonathan Stamler, professeur de médecine à la faculté de médecine de la Case Western Reserve University à Cleveland, en Ohio, et ses collègues décrivent comment ils ont mené une étude montrant que le cycle respiratoire implique trois gaz et pas seulement deux.

La convention actuelle décrit le cycle respiratoire comme utilisant du sang pour transporter deux gaz: l'oxygène et le dioxyde de carbone. Les globules rouges recueillent l'oxygène fraîchement inhalé dans les poumons et le transportent dans les cellules des tissus du corps et ramènent du dioxyde de carbone, un déchet du métabolisme, à expirer des poumons.

Mais à cause de ce qu'ils ont trouvé, le professeur Stamler et ses collègues affirment que le cycle respiratoire implique également un troisième gaz - l'oxyde nitrique - qui contrôle la libération d'oxygène des globules rouges dans les tissus qui en ont besoin.

Dans leur étude, ils montrent que l'hémoglobine - la protéine des globules rouges qui capte l'oxygène des poumons - doit également contenir de l'oxyde nitrique pour permettre aux vaisseaux sanguins de s'ouvrir et de fournir l'oxygène aux tissus.

Selon le professeur Stamler, "le flux sanguin dans les tissus est en réalité plus important dans la plupart des cas que la quantité d'oxygène transportée par l'hémoglobine. Le cycle respiratoire est donc un système à trois gaz".

Ses collègues et lui disent que leurs découvertes transformeront notre compréhension du cycle respiratoire et pourraient sauver des vies.

Une étude révèle les bases moléculaires du contrôle du flux sanguin dans le cycle respiratoire

Depuis quelque temps, les médecins savent qu’il existe un déséquilibre entre la quantité d’oxygène transportée dans le sang et la quantité délivrée aux tissus - mais pas pourquoi.

Le professeur Stamler dit que leur étude montre qu'ils ont découvert la base moléculaire de ce qui contrôle le flux sanguin dans le cycle respiratoire. L'équipe croit que l'oxyde nitrique est la clé de la distribution d'oxygène - et sans cela, le cycle respiratoire ne peut pas fonctionner. Le professeur Stamler explique:

"C'est dans la protéine d'hémoglobine elle-même, qui a la capacité de délivrer l'oxyde nitrique avec l'oxygène."

Dans des travaux antérieurs, l’équipe a montré que le cycle était plus qu’un simple échange de dioxyde de carbone et d’oxygène. Ils ont découvert des globules rouges transportés et également libéré de l'oxyde nitrique, mais la biologie sous-jacente n'était pas claire.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs montrent comment l'oxyde nitrique contrôle le flux sanguin dans les petits vaisseaux sanguins à l'intérieur des tissus dans un processus appelé «autorégulation du flux sanguin».

Pour leur enquête, ils ont utilisé des souris conçues pour ne pas avoir la capacité de transporter de l'oxyde nitrique dans leurs vaisseaux sanguins rouges.

L'incapacité à transporter de l'oxyde nitrique dans les globules rouges signifie qu'aucun oxygène ne pénètre dans les tissus

Ils ont constaté que les souris ne pouvaient pas oxygéner leurs tissus musculaires - leur autorégulation du flux sanguin ne fonctionnait tout simplement pas en l'absence d'oxyde nitrique. Même si leurs globules rouges étaient capables de transporter une charge complète d’oxygène, ils ne pouvaient tout simplement pas les décharger.

Et lorsque les chercheurs ont induit une légère carence en oxygène (hypoxie) chez les souris, le flux sanguin vers leurs organes a fortement diminué, provoquant des crises cardiaques et une insuffisance cardiaque.

Chez la souris normale, le manque d'oxygène provoque une augmentation du débit sanguin, de sorte que davantage de sang oxygéné atteint les tissus et les cellules. Cela ne s'est pas produit chez les souris dont les globules rouges manquaient d'oxyde nitrique.

Le Professeur Stamler explique comment les globules rouges ont des globules rouges "qui, selon les mesures traditionnelles, transportent l’oxygène et le relâchent puis ramassent le dioxyde de carbone, mais ces animaux ne peuvent oxygéner leurs tissus. Manque d’oxyde nitrique dans les globules rouges, oxygène la carence ne pourrait pas induire une vasodilatation, ce qui est essentiel au maintien de la vie telle que nous la connaissons. "

L'étude montre que lorsque le mécanisme qui libère l'oxyde nitrique du site de liaison des acides aminés dans l'hémoglobine fonctionne, les vaisseaux sanguins se dilatent et permettent aux globules rouges riches en oxygène de s'écouler dans les tissus.

Les résultats fournissent également la preuve que le flux sanguin n'est pas seulement sous le contrôle des vaisseaux sanguins - les globules rouges sont également impliqués. Cela n'a pas été apprécié auparavant, certains scientifiques ayant émis l'hypothèse que l'absence de flux sanguin à l'origine des crises cardiaques et des accidents vasculaires cérébraux n'a rien à voir avec les globules rouges, mais plutôt ce qui se passe dans les vaisseaux sanguins. Les auteurs suggèrent que ce point de vue doit être révisé, comme l'explique le professeur Stamler:

"Dans les tissus, les petits vaisseaux et les globules rouges constituent l’entité critique qui contrôle le flux sanguin. Le dysfonctionnement des globules rouges est probablement un facteur caché des maladies cardiaques, pulmonaires et sanguines telles que crise cardiaque, insuffisance cardiaque, accident vasculaire cérébral et lésions ischémiques aux reins. "

Implications pour les transfusions sanguines et l'approvisionnement en sang du pays

L'étude a également des implications pour les transfusions sanguines. Des données récentes montrent que les transfusions sanguines sans oxyde nitrique sont associées à un risque accru de crise cardiaque, de maladie et de décès.

Le professeur Stamler dit que les effets rapportés dans ces cas sont similaires à ceux observés chez les souris - le facteur commun est le manque d'oxyde nitrique.

"Il ne suffit pas d'augmenter la teneur en oxygène du sang par transfusion; si le mécanisme à l'oxyde nitrique est injecté, l'oxygène ne peut pas atteindre sa destination. Nous savons que le sang dans la banque de sang manque d'oxyde nitrique. l'obstruction des vaisseaux sanguins dans les tissus, aggravant les choses ", note-t-il, et conclut:

"Essentiellement, le flux sanguin ne peut pas autoréguler (augmenter) sans oxyde nitrique.En termes de développement de thérapies futures, l'objectif doit être de restaurer la fonction des globules rouges, avec une capacité de libération de l'oxyde nitrique. En ce qui concerne l'approvisionnement en sang de la nation, le sang devrait être rempli d'oxyde nitrique. "

Les fonds pour la recherche provenaient des instituts nationaux de la santé, de l'Agence de projets de recherche avancée de la défense, de l'école de médecine de l'Université Case Western Reserve et du centre médical des cas des hôpitaux universitaires.

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