Cilvēkiem ar Dauna sindromu slimības, kas lielākajai daļai cilvēku norit viegli, var izraisīt nopietnas komplikācijas, tostarp pneimoniju, hospitalizāciju vai nepieciešamību pēc intensīvās terapijas. Zinātnieki jau iepriekš bija noskaidrojuši, ka šajās organisma šūnās var uzkrāties pārmērīgs sērūdeņraža daudzums — dabiski sastopama gāze, kas lielā koncentrācijā kļūst kaitīga.

Līdz šim pētnieki lielākoties uzskatīja, ka šo pārprodukciju izraisa 21. hromosomas gēns CBS. Taču Teksasas A&M universitātes Veterinārmedicīnas un biomedicīnas zinātņu koledžas un Teksasas A&M Veselības institūta Biozinātņu un tehnoloģiju nodaļas zinātnieki atraduši pierādījumus citam iespējamam mehānismam.

Pētījums, kas publicēts žurnālā Science Advances, liecina, ka nozīmīga loma varētu būt citam 21. hromosomas gēnam — SOD1. Tas, iespējams, aktivizē alternatīvu ceļu, kas saistīts ar pastiprinātu sērūdeņraža veidošanos. Pētījumu vadīja nanomedicīnas speciālists un neirologs Tomass Kents no Biozinātņu un tehnoloģiju institūta sadarbībā ar Leriju Suvu, Teksasas A&M universitātes Veterinārās fizioloģijas un farmakoloģijas katedras profesoru.

Atšķirīgs sērūdeņraža veidošanās ceļš

Atklājums var mainīt priekšstatus par bioloģiskajiem mehānismiem, kas izraisa imūnsistēmas darbības traucējumus cilvēkiem ar Dauna sindromu. Kents skaidroja, ka atklātā parādība ir tā dēvēta nekononiska SOD1 darbība — gēns iesaistās citā, iepriekš mazāk izpētītā sērūdeņraža metabolisma ceļā.

“Tas norāda uz iespējamām ārstēšanas stratēģijām. Ja mēs spētu normalizēt sērūdeņraža metabolismu un veidošanos, tas sniegtu būtiskus ieguvumus veselībai,” sacīja Suva.

Pētnieki analizēja asins paraugus no 270 cilvēkiem ar Dauna sindromu un 146 cilvēkiem bez tā, pievēršoties gēnu aktivitātei un ar imūnsistēmu saistītajiem proteīniem. Visnoturīgāk paaugstinātā gēna aktivitāte cilvēkiem ar Dauna sindromu bija novērojama SOD1 gadījumā. Šis gēns palīdz šūnām sadalīt kaitīgās skābekļa molekulas un darbojas kā organisma iekšējā “attīrīšanas” sistēma.

“Citi pētnieki ir ziņojuši par paaugstinātu CBS līmeni — tas ir viens no galvenajiem sērūdeņraža veidotājiem — cilvēkiem ar Dauna sindromu, taču mēs to proteīnu līmenī nenovērojām. Arī imūnšūnās mēs neatradām paaugstinātu CBS,” sacīja Kents.

Tāpēc komanda, kurā kā pirmais autors piedalījās Teksasas A&M universitātes medicīnas un doktorantūras students Kārtiks Mouli, pētīja citus ar sērūdeņraža metabolismu saistītus gēnus. Viņi secināja, ka SOD1 varētu netieši veicināt tā dēvēto “aizmugures ceļu” jeb MPST ceļu, kas rada papildu sērūdeņradi.

Pēc pētnieku domām, sērūdeņradis var rasties tāpēc, ka šūnas pastiprināti uzņem cisteīnu — aminoskābi, ko organisms var pārvērst sērūdeņradī. Šī pastiprinātā uzņemšana bija saistīta ar augstāku SOD1 līmeni. Mehānisms varētu palīdzēt izskaidrot gan autoimūnās problēmas, gan imūnsistēmas priekšlaicīgu novecošanu cilvēkiem ar Dauna sindromu.

No nanozīmēm līdz iespējamai terapijai

Pētījums sākās, kad Kenta komanda izstrādāja nanozīmes — sīkas oglekļa daļiņas, kas organismā darbojas līdzīgi mākslīgiem enzīmiem. Pēc tam, kad pētnieki atklāja, ka šīs daļiņas var neitralizēt ar audu bojājumiem saistītos kaitīgos skābekļa radikāļus, viņi pārbaudīja, vai tās spēj regulēt arī sērūdeņradi. Sadarbībā ar sērūdeņraža ekspertu Kenu Olsonu no Indiānas Universitātes Medicīnas skolas Kents šo ideju pārbaudīja eksperimentāli.

“Tās bija ļoti aktīvas sērūdeņraža oksidēšanā, būtībā pārvēršot to labvēlīgos produktos, ko organisms var izmantot,” sacīja Kents.

Kad komanda meklēja slimības un stāvokļus, kuros sērūdeņradis kļūst toksisks, pētnieku uzmanības lokā nonāca Dauna sindroms. Viņi sazinājās ar Suvu, kurš bija veicis dažus no pirmajiem pētījumiem par kaulu veselību pieaugušajiem ar Dauna sindromu un pirmais parādīja, ka viņu lūzumi var nedzīt normāli.

Kents un Suva apvienoja atšķirīgās zinātniskās kompetences, lai noskaidrotu, kas izraisa pārmērīgu sērūdeņraža veidošanos un imūnsistēmas darbības traucējumus. “Kents interesējās par sērūdeņradi, bet es jau ilgu laiku pētīju imūnsistēmu cilvēkiem ar Dauna sindromu. Mēs sākām apspriest, vai viņa tehnoloģijas varētu izmantot mūsu slimības modeļos,” sacīja Suva.

Jaunie rezultāti mudinājuši turpināt nanozīmju pārbaudes. Tās atdarina SOD enzīmu darbību un var palīdzēt regulēt sērūdeņraža līmeni. Suva šīs daļiņas jau pārbaudīja kaulu pētījumos ar pelēm, kurām ir Dauna sindroma gēni; pēc Kenta teiktā, nanozīmes šķita ļoti efektīvas pētītās kaulu funkcijas atjaunošanā.

“Mēs esam iedrošināti ar šiem rezultātiem, taču darbs ir jāturpina,” sacīja Kents. Komanda arī strādā pie tā, lai nanozīmes izietu regulatīvo procesu un tās varētu pārbaudīt stāvokļos, kas sastopami cilvēkiem ar Dauna sindromu.

Pētnieki uzsver dzīves kvalitāti

Kents un Suva cer, ka pētījums nākotnē uzlabos cilvēku ar Dauna sindromu veselību un dzīves kvalitāti. Kents norādīja, ka jaunas pieejas turpina parādīties un ir vērts rūpīgi sekot līdzi pētījumu attīstībai.

Suva uzsvēra, ka zinātnes progress ir nozīmīgs tad, ja tas atbilst pacientu un viņu ģimeņu vajadzībām.

“Ģimenes locekļi zina, ka viņu tuvinieks nebūs izcilākais skolēns. Viņi vēlas zināt, vai viņu tuvinieks varēs braukt ar velosipēdu, spēlēt futbolu vai piedalīties piecu kilometru skrējienā Lick Creek Park. Ja viņi teiktu, ka daudz labprātāk mēs darītu ko citu, mēs mēģinātu darīt tieši to,” sacīja Suva.

Pētījuma autori ir Kārtiks Mouli un kolēģi. Darbs “Transcriptomic and proteomic evidence for noncanonical hydrogen sulfide metabolism and immune dysregulation in Down Syndrome” publicēts 2026. gadā žurnālā Scientific Reports; tā DOI ir 10.1038/s41598-026-45627-6. Avota informācijā minēts arī žurnāls Science Advances.