一项开创性的研究揭示了唐氏综合症患者在氧气功能和红细胞运作方面的显著差异。科罗拉多大学安舒茨医学院的Linda Crnic唐氏综合症研究所（Crnic Institute）研究人员在《细胞报告》上发表的重要研究强调了唐氏综合症患者在氧气生理学和红血球行为方面的关键差异。这项研究是正在进行的人类三体项目的一部分，该项目是一项针对唐氏综合症人群的综合研究，包含广泛的临床数据、迄今为止最大的唐氏综合症分析生物样本库以及多组学数据集。
Crnic Institute的团队通过分析大量血液样本开始他们的调查，以确定唐氏综合症患者与普通人群之间的生理差异。他们发现，导致唐氏综合症的21号染色体三体变异会引起一种类似于缺氧或低氧水平的生理状态。他们检测到的基因表达显著改变，表明氧气供应不足，如许多缺氧应答基因和蛋白质的激活，以及制造血红素所需因子的水平升高，血红素是红血球中携带氧气的成分。
“这些发现强调，缺氧及其相关信号应成为讨论唐氏综合症患者健康的核心焦点，”Crnic Institute执行董事、药理学教授和人类三体项目首席研究员、论文资深作者Joaquín Espinosa博士解释说。“理解导致缺氧的原因及其对健康的影响至关重要，因为这可能会导致有效的策略，以改善这一重要人群的氧气供应。”
“结果令人震惊；我们可以自信地说，唐氏综合症患者的血液类似于迅速被带到高海拔或被给予红细胞生成素（EPO）的人的血液，EPO是产生新红细胞的关键调节因子，”该研究的首席作者Micah Donovan博士表示。“虽然早已认识到唐氏综合症患者的红细胞较少且体积较大，但这项研究是首次展示他们过度产生EPO，并正在经历应激性红细胞生成——一个肝脏和脾脏开始制造红细胞以补充骨髓产生的红细胞的过程。”
研究人员在唐氏综合症小鼠模型中发现了类似现象，进一步支持了这些重要生理变化源于遗传物质三体变异和某些基因的过度表达的理论。
“在小鼠模型中，缺氧信号和应激性红细胞生成的持续性允许详细研究，这可能会明确相关基因并揭示改善唐氏综合症氧气生理学的潜在治疗方法，”Crnic Institute儿科副教授、实验模型项目主任及论文共同作者Kelly Sullivan博士指出。
团队还研究了升高的缺氧信号和随之而来的应激性红细胞生成是否与唐氏综合症中常见的炎症状态相关。他们发现，虽然具有更明显缺氧特征的个体表现出明显的免疫系统失调和炎症标志物增加，但仅仅减少炎症并不足以改善缺氧状态。
“我们需要更多的数据来辨别缺氧状态背后的根本原因及其对唐氏综合症患者健康的影响，”Crnic Institute药理学助理研究教授、数据科学项目主任及论文资深作者Matthew Galbraith博士表示。“缺氧状态的潜在原因可能包括阻塞性睡眠呼吸暂停（在唐氏综合症患者中常见）、心肺问题，甚至红细胞功能的潜在缺陷。我们对NIH INCLUDE项目资助的几项针对唐氏综合症阻塞性睡眠呼吸暂停的临床试验感到非常兴奋，我们相信这些试验将提供宝贵的见解。”
Crnic Institute研究小组已经在计划额外的研究，旨在发现改善唐氏综合症患者氧气生理学的方法。
“这是我们Crnic Institute科学家又一次巨大的进展，我们希望这将加速新治疗方法的开发，”全球唐氏综合症基金会的总裁兼首席执行官Michelle Sie Whitten表示，该基金会与Crnic Institute密切合作。“作为一位拥有一名聪明的21岁唐氏综合症孩子的母亲，我迫切想了解如何安全地正常化氧气生理学，以及这如何能改善全球数百万唐氏综合症患者的生活。我们为GLOBAL与国会和国家卫生研究院（NIH）的倡导工作对TRAN-NIH唐氏综合症拨款项目INCLUDE的创立作出的贡献感到自豪，这一项目支持包括本研究在内的许多其他变革性研究和临床试验。”
