Hypoksia: Hapenpuutteen fysiologia, säätely ja vaikutukset elimistössä

Abstract

Riittävä hapensaanti on välttämätöntä solujen energiantuotannolle ja koko elimistön normaalille toiminnalle. Hypoksia, eli kudosten hapenpuute, liittyy moniin fysiologisiin ja patologisiin tiloihin, kuten korkeaan ilmanalaan, sydän- ja keuhkosairauksiin, anemiaan, sepsikseen ja syöpään. Hypoksian vaikutukset riippuvat sen muodosta, kestosta ja sijainnista, ja ne käynnistävät useita sopeutumisvasteita, kuten HIF-välitteisen (engl. hypoxia-inducible factor, HIF) geeniekspression. Tämä säätelee muun muassa angiogeneesiä, erytropoieesia ja solujen aineenvaihduntaa. Kudoshypoksia voi johtua valtimoveren alhaisesta happipitoisuudesta (hypoksemia), hapenkuljetuksen häiriöistä tai solujen heikentyneestä kyvystä hyödyntää happea. Näissä tilanteissa solut siirtyvät anaerobiseen glykolyysiin, mikä voi johtaa häiriöihin energia-aineenvaihdunnassa. Hypoksian patofysiologiset muodot jaotellaan hypokseemiseen, aneemiseen, stagnanttiin ja sytopaattiseen hypoksiaan, joilla kullakin on erilaiset taustamekanismit ja hoitoperiaatteet. Pitkittynyt hypoksia voi johtaa soluvaurioihin, nekroosiin tai apoptoosiin erityisesti hapelle herkissä kudoksissa, kuten aivoissa. Tässä kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan hypoksian eri aiheuttajia ja muotoja, siihen liittyvää solubiologiaa, signalointireittejä sekä patofysiologisia vaikutuksia ja niiden merkitystä sairauksien taustalla. Näiden mekanismien ymmärtäminen on keskeistä uusien hoitomuotojen kehittämisessä hypoksiaperäisten sairauksien ehkäisyyn ja hoitoon.