Varför tar bergen andan ur dig?

Adaptering till hög höjd

Har du någonsin funderat på varför du inte kan hämta andan på toppen av ett berg – även om du går?

På havsnivå består ungefär en femtedel av luften du andas av syre och lufttrycket är ungefär 760 mmHg. När höjden ökar minskar trycket och luften blir ”tunnare”. Det högre trycket på havsnivå håller syremolekylerna komprimerade tillsammans i luften, så det är lättare för oss att andas in den mängd vi behöver i ett enda andetag. På högre höjd sprids molekylerna ut och i samma enda andetag finns det färre syremolekyler och vi måste arbeta mycket hårdare för att få samma mängd syre.

Om du någonsin har åkt skidor eller vandrat på över 3 000 meters höjd har du haft mer än en tredjedel mindre syre i varje andetag jämfört med på havsnivå.

För att kompensera för detta har kroppen några strategier: för det första tar du djupare och snabbare andetag för att maximera den mängd luft som når dina lungor. Därefter omdirigeras blodflödet till de delar av dina lungor som är bäst syresatta, genom att blodkärlen i områden med mindre syre dras ihop. Detta ökar mängden syre som hamnar i blodet när du andas.

Den ständiga sammandragningen av dessa blodkärl kan öka blodtrycket i lungorna – ett tillstånd som formellt kallas pulmonell hypertension. Med förträngda förträngda blodkärl har hjärtat ofta svårt att pumpa blod genom lungorna, vilket kan leda till hjärtsvikt…. Alla utvecklar inte dessa symtom, vilket tyder på att genetik och andra faktorer kan öka risken.

PH är inte bara ett problem för personer som reser på hög höjd – den allvarligaste formen av PH är ett dödligt tillstånd som drabbar cirka 6 500 personer i Storbritannien. Det uppstår när högt blodtryck byggs upp i artärerna mellan hjärta och lungor och kallas pulmonell arteriell hypertension (PAH). Det kan orsakas av vissa läkemedel, genetiska mutationer eller medfödda hjärtsjukdomar, och ibland är orsaken inte känd. Nuvarande behandlingar syftar till att förbättra symtomen och bromsa sjukdomsutvecklingen, men det finns inget botemedel. Tidig diagnos är viktig för att öka den förväntade livslängden för personer med PAH.

Forskare undersöker de processer som orsakar PAH och försöker hitta nya sätt att behandla den genom att studera människor som lever på hög höjd.

Lärande från människor på extrema höjder

Miljoner år av evolutionära anpassningar och naturligt urval gör att över 140 miljoner människor bekvämt lever permanent på höga höjder, som i Anderna, delar av Etiopien och Tibet. De är genetiskt och fysiskt bättre lämpade för de extrema förhållandena i höga bergskedjor.

De har större lungvolymer för att kunna andas in mer luft eller en annan kemisk balans i blodet som gör att blodkärlen inte längre drar ihop sig för mycket.

Undersökningen av hur människor som lever på hög höjd naturligt klarar av ”tunn” luft kan också bidra till att hitta ny behandling för personer med PH och PAH.

Targeting a deadly disease

BHF finansierar forskning i hela Storbritannien för att studera hur PH utvecklas i hopp om att hitta ett botemedel. Forskare som vi finansierar försöker hitta de kemikalier i blodomloppet som kan göra det möjligt för människor att få en tidig diagnos, förutsäga hur väl någon reagerar på en viss behandling och hjälpa till att förutsäga hur sjukdomen kommer att utvecklas.

På Imperial College London har professorerna Martin Wilkins och Lan Zhao studerat PAH i mer än 20 år. Genom att studera blodprover från människor som bor på hög höjd i Kirgizistan har de upptäckt att en sällsynt modifiering av en viss molekyl i blodkärlens vägg – guanylatcyklas – är förknippad med lägre blodtryck i lungorna, vilket är ett viktigt skydd mot att utveckla PAH. Läkemedel har nu utvecklats för att rikta in sig på denna molekyl för behandling av PAH och teamet undersöker även andra mål tillsammans med industrin.

Nyare genombrott

BHF Professor Nick Morrell och hans team i Cambridge studerar genetiken bakom PAH. De har tidigare visat att felaktiga versioner av genen BMPR2 är ansvariga för en ärftlig form av PAH och de har nu identifierat fyra nya gener som är ansvariga för tillståndet. Detta kan ge människor som drabbats av denna dödliga sjukdom de svar de behöver och en dag göra det möjligt för deras familjemedlemmar att screenas. Man har också identifierat potentiella nya mål för läkemedel mot sjukdomen.

I Edinburgh har professor Mark Evans upptäckt exakt den jonkanal som de befintliga PAH-läkemedlen är inriktade på. De nuvarande behandlingarna är begränsade och har en rad biverkningar eftersom de inte var särskilt utformade för PAH. Upptäckten av målet, TPC2, kan göra det möjligt att göra läkemedlen mycket bättre.

av Lucie Duluc, forskningsrådgivare vid BHF

Inom detta ögonblick finansierar BHF 12 pund.6 miljoner i PAH-forskning, fördelat på 29 projekt vid 12 olika institutioner i Storbritannien. Läs mer om vår forskning här.