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RF/6A细胞在不同氧浓度下的缺氧诱导因子1α的表达和活性氧水平

http://www.cnophol.com 2009-8-28 10:06:01 中华眼科在线

    3讨论

    缺氧诱导因子1(hypoxiainducible factor1,HIF1)于1995年在研究促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)的过程中发现[8]。作为一种DNA结合蛋白,HIF1广泛的表达于缺氧诱导的哺乳动物细胞中。它的主要结构是异源二聚体蛋白,异源四聚体比较少见。其中的亚基分别由120kDa的α亚基和91,93,94(3种分子质量)kDa的β亚基。α亚基,即缺氧诱导因子1α(hypoxiainducible factor1α,表1不同培养条件下RF/6A细胞HIF1α的表达(n=25)表2不同培养条件下RF/6A细胞内活性氧水平(n=30) HIF1α)是该蛋白的功能性亚基,在HIF1的蛋白稳定调节方面发挥重要作用[9]。HIF1α的C端存在两个反式激活结构域(transactiviation domain, TAD),分别相应的称为靠近N端的TADN(531575位氨基酸)和C端的TADC(786826位氨基酸)。在NTAD中含有一个重要特定的氨基酸结构,称为氧依赖的降解结构域(oxygendependent degradation domain,ODD),是HIF1的降解位点[10,11]。HIF1的活性调节包括氧依赖和非氧依赖两种途径,氧依赖途径即通过影响其HIF1α的稳定性方式完成。缺氧条件下,HIF1α结构稳定,并与HIF1β结合构成异二聚体,形成反式作用元件,与靶基因结合,达到调控靶基因转录活性的作用。常氧条件下,脯氨酸 4羟化酶在协同因子作用下使HIF1α的ODD区发生羟基化,羟化的ODD区被VHL蛋白识别并与之结合,进而泛素化而降解[12]。而关于HIF1的非氧依赖性调节,目前的研究结果并不十分明朗。有研究认为稳定常氧下HIF1α的因素主要包括活性氧、金属离子、细胞因子、NO以及机械应力[13]。其中,对于活性氧是否稳定HIF1α,目前存在着不同的意见,部分实验结果显示活性氧不具有调节HIF1α的作用,也有应用抗氧化剂诱导肺泡上皮细胞在常氧下上调HIF1α表达的报道[1416]。相反,另一部分实验结果则显示活性氧提高HIF1α稳定性,甚至有研究提出线粒体产生的活性氧为低氧条件下保持HIF1α稳定所必须[1719]的推论。

    本次实验结果显示,相对于常氧浓度,高浓度氧条件下HIF1α的表达明显增高,这与Hopf等[20]的研究部分结果相同。揭示高氧条件的促血管生成作用不仅仅是间接的导致细胞凋亡、VEGF受体下调、并形成后续常氧条件下的相对低氧,同时高氧还具有上调HIF1α的直接作用。此外,通过对活性氧组HIF1α表达的观察,发现外源性活性氧具有上调HIF1α表达的作用[21]。

    通过检测活性氧水平可见,细胞内活性氧水平与其所处的氧浓度相关,与Tuttle等[22]的研究结果一致。正常细胞内产生大量活性氧分子的主要途径有:细胞进行有氧化代谢时呼吸链产生的副产物、细胞色素P450系统在发挥解毒作用时产生的ROS、呼吸爆发产物以及脂肪及其它大分子降解时的副产物。因此推测随着氧浓度的增加,细胞有氧呼吸和呼吸爆发产物增多,导致胞内活性氧水平增高。结合HIF1α表达结果,我们得出结论:相较常氧浓度条件,高氧浓度下细胞内HIF1α表达增多;外源性活性氧可增加HIF1α的表达。并给出推论:高氧浓度下HIF1α表达增高是基于胞内增多的活性氧所致。目前针对眼内新生血管拮抗药物的研究多集中于VEGF的拮抗作用,与VEGF抗体药物已介入临床使用不同,靶向HIF1拮抗的药物依然处于科研阶段[23]。因此,进一步了解高氧浓度下HIF1α表达增多的原因以及非缺氧条件下活性氧上调HIF1α表达的机制,将会为眼内新生血管的治疗(特别是早产儿视网膜病变的诊治)提供更加有效的手段和方法。

    【参考文献】

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    2 Shih SC, Ju M, Liu N, et al. Selective stimulation of VEGFR1 prevents oxygeninduced retinal vascular degeneration in retinopathy of prematurity. J Clin Invest2003;112(1):5057

    3 Gao G, Li Y, Zhang D, et al. Unbalanced expression of VEGF and PEDF in ischemiainduced retinal neovascularization. FEBS Lett2001;489(23):270276

    4 Xu GX,Xu JB,Hu JZ.Expression of hypoxiainalucible factor1α and vascular endothelial growth factor in the retina of diabetic rats. Int J Ophthalmol(Guoji Yanke Zazhi)2008;8(3):487 490

    5 Zhang SX, Ma JX. Ocular neovascularization: Implication of endogenous angiogenic inhibitors and potential therapy. Prog Retin Eye Res2007;26(1):137

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    22 Tuttle SW, Maity A, Oprysko PR, et al. Detection of Reactive Oxygen Species via Endogenous Oxidative Pentose Phosphate Cycle Activity in Response to Oxygen Concentration: implications for the mechanism of hif1α stablization under moderate hypoxia. J Biol Chem2007;282(51):3679036796

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(来源:互联网)(责编:xhhdm)

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