急性低氧和间断低氧习服对HepG2细胞内血管内皮细胞生长因子基因表达的影响

目的:观察急性低氧和间断低氧习服对人HepG2细胞内血管内皮细胞生长因子(VEGF)及转录因子低氧诱导因子-1α(HIF-1α)的mRNA和蛋白含量的影响及其可能的生物学意义.方法:HepG2细胞随机分为常氧对照组,急性低氧组和间断低氧习服组.采用Northern blot和Western blot分别检测不同组别HepG2细胞内VEGF和HIF-1α mRNA表达和蛋白含量的变化.结果:急性低氧诱导HepG2细胞内VEGF和HIF-1α基因的转录,增加两种蛋白在细胞内的含量.间断低氧习服组的细胞内VEGF和HIF-1α的mRNA含量分别为常氧对照组细胞的(108.6±17.7)%和(116.74±19.8)%,与常氧对照组相比无显著差异(P＞0.05);而其蛋白表达的含量分别为对照组细胞的1.4和2.7倍,都明显低于急性低氧组细胞内两种蛋白的含量(P＜0.05).结论:HepG2细胞达到低氧习服状态后,抑制急性低氧对HepG2细胞内VEGF基因表达的促进作用,其中HIF-1α可能起着重要的调节作用.     

多种翻译后修饰对低氧诱导因子-1α稳定性调控的机制

低氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor-1, HIF-1）是组织细胞对缺氧感应和调控的一类关键转录因子,在机体中广泛表达.作为细胞低氧应答反应中的重要调节因子,HIF-1能够调节100多种涉及低氧应激下细胞适应和存活的靶基因. HIF-1是由氧依赖的α亚基和细胞内稳定表达的β亚基构成的异源二聚体.其中α亚基对氧浓度变化敏感,是HIF-1的功能性亚基,它的表达活性决定了HIF-1的生物学活性.近期研究发现,HIF-1α的一系列翻译后修饰可改变其稳定性,进而调控其转录激活活性,从而参与肿瘤、低氧性肺动脉高压以及心血管疾病等的发生与发展.本文主要就HIF-1α的一列系翻译后修饰,如羟基化、泛素化、磷酸化、乙酰化、SUMO化修饰作一综述.     

低氧诱导因子-1α在低氧促成肌细胞增殖中的作用

目的:探讨低氧对大鼠骨骼肌成肌细胞(SkMs)增殖的影响及低氧诱导因子(HIF-1α)在低氧促成肌细胞增殖中的相关机制。方法:采用流式细胞仪观察了3、10%O2对SkMs细胞数量和增殖指数的影响;用RT-PCR方法检测了HIF-1αmRNA的表达,用Western blot方法检测了SkMs胞浆、胞核及总HIF-1α蛋白的水平。结果:低氧组较常氧组细胞数量和增殖指数增加(P0.05);HIF-1αmRNA、总蛋白水平在常氧组和低氧组中没有明显差异,常氧下胞浆中HIF-1α蛋白水平高于胞核内,低氧下HIF-1α蛋白水平在胞核内高于胞浆。结论:低氧能够促进SkMs增殖,HIF-1α可能是通过氧浓度调控的核转位的方式参与了低氧促SkMs的增殖。     

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D调控H9c2细胞中HIF-1α/VEGF通路

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D (histone-lysine N-methyltransferase 2D, KMT2D) 作为主要的组蛋白3第4位赖氨酸 (H3K4) 甲基转移酶,在调控胚胎发育、组织分化、代谢和肿瘤抑制方面发挥重要作用。在小鼠体内,敲除Kmt2d会导致严重的心脏发育缺陷最终造成胚胎期死亡。低氧诱导因子-1α (hypoxia-inducible factor 1α, HIF-1α) 作为调节细胞应对低氧的关键转录因子,能够调控多种下游基因转录。有相关研究揭示,表观遗传调控者能够调节HIF-1α的稳定性和活性。同样,作为表观遗传调控者的组蛋白甲基转移酶KMT2D是否参与低氧条件下HIF-1α对下游基因的调控,目前仍未知。在本研究中,观察在Kmt2d正常或缺乏的情况下,心肌细胞H9c2对低氧环境的应答反应。结果显示,与常氧条件相比,低氧状态下HIF-1α、组蛋白乙酰化酶P300、KMT2D及其介导的H3K4一甲基化 (H3K4 mono-methylation, H3K4me1)的蛋白质水平增加 (P<0.05);HIF-1α下游基因血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, Vegf) 的mRNA表达水平明显上调 (P<0.01)。染色质免疫共沉淀实验 (chromatin immunoprecipitation assay, ChIP-qPCR) 检测结果显示,H3K4me1和组蛋白3第27位赖氨酸乙酰化 (histone 3 lysine 27 acetylation, H3K27ac) 在Vegf基因启动子区域的结合丰度明显增加 (P<0.05)。低氧条件下沉默Kmt2d之后,H3K4me1蛋白水平和Vegf的mRNA表达下降 (P<0.05)。本研究表明,低氧条件下KMT2D参与调控HIF-1α和下游基因Vegf的表达。     

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D调控H9c2细胞中HIF-1α/VEGF通路

组蛋白赖氨酸甲基转移酶2D (histone-lysine N-methyltransferase 2D, KMT2D) 作为主要的组蛋白3第4位赖氨酸 (H3K4) 甲基转移酶,在调控胚胎发育、组织分化、代谢和肿瘤抑制方面发挥重要作用。在小鼠体内,敲除Kmt2d会导致严重的心脏发育缺陷最终造成胚胎期死亡。低氧诱导因子-1α (hypoxia-inducible factor 1α, HIF-1α) 作为调节细胞应对低氧的关键转录因子,能够调控多种下游基因转录。有相关研究揭示,表观遗传调控者能够调节HIF-1α的稳定性和活性。同样,作为表观遗传调控者的组蛋白甲基转移酶KMT2D是否参与低氧条件下HIF-1α对下游基因的调控,目前仍未知。在本研究中,观察在Kmt2d正常或缺乏的情况下,心肌细胞H9c2对低氧环境的应答反应。结果显示,与常氧条件相比,低氧状态下HIF-1α、组蛋白乙酰化酶P300、KMT2D及其介导的H3K4一甲基化 (H3K4 mono-methylation, H3K4me1)的蛋白质水平增加 (P<0.05);HIF-1α下游基因血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, Vegf) 的mRNA表达水平明显上调 (P<0.01)。染色质免疫共沉淀实验 (chromatin immunoprecipitation assay, ChIP-qPCR) 检测结果显示,H3K4me1和组蛋白3第27位赖氨酸乙酰化 (histone 3 lysine 27 acetylation, H3K27ac) 在Vegf基因启动子区域的结合丰度明显增加 (P<0.05)。低氧条件下沉默Kmt2d之后,H3K4me1蛋白水平和Vegf的mRNA表达下降 (P<0.05)。本研究表明,低氧条件下KMT2D参与调控HIF-1α和下游基因Vegf的表达。     

低氧诱导因子-1α的翻译后化学修饰及其对活性的调控作用

低氧诱导因子-1(hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1)是参与调节机体氧平衡的重要转录因子。作为一种蛋白质,它的主要亚基HIF-1α受到多种翻译后的化学修饰,如泛素化、羟基化、乙酰化、类泛素化、磷酸化、巯基化等的影响,从而使其蛋白的稳定性、入核以及对下游基因的促转录活性受到调节。因此,研究HIF-1α的翻译后修饰,不仅有助于我们加深对HIF-1作为一个多种疾病的治疗靶标的认识,更能为我们理解类似转录因子自身的调控提供思路。     

低氧诱导因子-1的结构、功能、调节及其与低氧信号转导的关系

在许多类型细胞均发现低氧可诱导低氧诱导因子-1（HIF-1）水平的 增高,说明存在一个普遍的氧感受和低氧信号转导机制,其中HIF-1起着重要的作用。本文 综述了HIF-1的结构、功能和活性调节及其与低氧信号转导的关系等方面的研究进展。     

低氧诱导因子-1α基因多态性与肿瘤易感性

低氧诱导因子-1（HIF-1）是参与调节机体氧平衡的重要转录因子,HIF-1α是其主要的氧调节亚基和功能亚基,体内HIF-1α的水平直接影响着肿瘤的易感性。简要介绍了HIF-1α的生物学功能,并对近年来HIF-1α基因多态性与肿瘤易感性的研究进展进行了回顾。     

HIF-1α的可逆性SUMO化修饰

低氧诱导因子1(hypoxia inducible factor-1, HIF-1)是参与调节机体氧平衡的重要转录因子,在细胞低氧应答反应中起核心作用,能调节100多种涉及低氧应激下细胞适应和存活的靶基因．HIF-1由氧敏感的α亚基和在细胞内稳定表达的β亚基组成．其中α亚基可受到多种翻译后化学修饰作用,如在常氧下,HIF-1α通过泛素化蛋白酶修饰并导致其快速降解．最近几年发现的泛素样蛋白家族成员小泛素蛋白样修饰蛋白（SUMO）也能与HIF-1α共价结合．SUMO是一种分子量约为12 kD的小蛋白,从拟南芥到人类普遍存在．SUMO可共价结合许多靶底物蛋白,并对其进行翻译后修饰,该过程称为SUMO化．与泛素化蛋白酶体途径不同的是,SUMO化修饰能在常氧和相对低氧的条件下调节HIF-1α蛋白的稳定性,从而改变其转录活性．SUMO化是一个可逆的动态过程,可被特异性蛋白酶ULP/SENP将其从底物上去除．本文主要就HIF-1α的可逆性SUMO化修饰作一综述．     

核因子E2相关因子2基因在低氧运动下的表达及其对机体抗氧化能力的调节作用

核因子E2相关因子2 (nuclear factor E2 related factor 2,Nrf2)基因可调节多种抗氧化酶活性并间接影响抗疲劳和抗氧化能力,而低氧环境有助于运动能力的提升。为了考察低氧运动对Nrf2基因敲除小鼠的抗疲劳和抗氧化能力的影响,本研究将敲除Nrf2基因的小鼠置于模拟海拔3 000 m和5 000 m (氧浓度约为14.4%和11.1%)的环境中进行4周的低氧训练。研究发现,模拟海拔3 000 m的低氧运动显著提高了小鼠的力竭跑台运动时间,并减弱了骨骼肌损伤。而模拟海拔5 000 m的低氧运动未出现上述效果。低氧运动显著上调了Nrf2 mRNA表达以及HIF-1α、SOD1、SOD2、GR、GSH-PX、NQO-1和HO-1蛋白表达。模拟海拔3 000 m的低氧运动降低了机体ROS和MDA水平,而模拟海拔5 000 m的低氧运动提高了机体ROS和MDA水平。本研究表明敲除Nrf2抑制了小鼠体内抗氧化酶活性,并降低了小鼠的身体机能。而适当的低氧运动则可通过上调Nrf2和HIF-1α的表达来间接提高抗氧化酶活性,改善机体的氧化-还原状态,从而提高抗疲劳和抗氧化能力。然而,氧浓度过低则会产生相反的效果。     

Picroliv - a natural product protects cells and regulates the gene expression during hypoxia/reoxygenation

Cellular adaptation to hypoxia involves regulation of specific genes such as vascular endothelial growth factor (VEGF), erythropoietin (EPO) and hypoxia inducible factor (HIF)-1. In this study, we have evaluated the protective effect of picroliv (a purified iridoid glycoside fraction from roots of Picrorhiza kurrooa with hepatoprotective, anti-inflammatory and antioxidant properties) against hypoxic injury by examining lactate dehydrogenase (LDH) release in Hep 3B and Glioma cells. The expression of hypoxia regulated genes, VEGF and HIF-1 was studied in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), Hep 3B and Glioma cells. Picroliv reduced the cellular damage caused by hypoxia as revealed by a significant reduction in LDH release compared to untreated control. The expression of VEGF and HIF-1 subunits (HIF-1 and HIF-1) was enhanced by treatment with picroliv during normoxia and hypoxia in HUVEC and Hep 3B cells and on reoxygenation the expression of these genes was significantly reduced as revealed by mRNA analysis using RT-PCR. Simultaneous treatment with picroliv during hypoxia inhibited VEGF and HIF-1 expression in Glioma cells whereas the expression was not reduced by picroliv treatment during reoxygenation as evidenced by both RT-PCR and Northern hybridization. VEGF expression as revealed by immunofluorescence studies correlates well with the regulations observed in the MRNA expression. We have also examined the kinase activity of tyrosine phosphorylated proteins and protein kinase C (PKC) in Glioma cells treated with picroliv during hypoxia/reoxygenation. A selective inhibition of protein tyrosine kinase activity leading to tyrosine dephosphorylation of several proteins including 80 kd protein, and a reduction in PKC was seen in cells treated with picroliv and hypoxia. These findings suggest that picroliv may act as a protective agent against hypoxia/reoxygenation induced injuries, and the underlying mechanism may involve a novel signal transduction pathway.Affiliation     

iNOS expression inhibits hypoxia-inducible factor-1 activity

Hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) activates genes important in vascular function such as vascular endothelial growth factor (VEGF), erythropoietin (EPO), and inducible nitric oxide synthase (iNOS). iNOS catalyzes the synthesis of nitric oxide (NO), a free radical gas that mediates a number of cellular processes, including regulation of gene expression, vasodilatation, and neurotransmission. Here we demonstrate that iNOS expression inhibits HIF-1 activity under hypoxia in C6 glioma cells transfected with an iNOS gene and a VEGF promoter-driven luciferase gene. HIF-1 induction of VEGF-luciferase activity in C6 cell is also inhibited by sodium nitroprusside (SNP). Furthermore, pretreatment of C6 cells with N-acetyl-l-cysteine (NAC), an antioxidant, nullified the inhibitory effect of iNOS on HIF-1 binding. These results demonstrate that NO generated by iNOS expression inhibits HIF-1 activity in hypoxic C6 cells and suggest a negative feedback loop in the HIF-1 --> iNOS cascade.     

低氧诱导因子-1的转录活性调控及其信号传导

低氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是氧平衡调控相关的转录因子.依赖HIF-1的基因表达调控系统广泛影响葡萄糖代谢、细胞增殖、凋亡和血管发生,与机体低氧适应、胚胎发育、各种缺血性疾病及肿瘤相关.HIF-1自身活性调节是低氧应答基因表达调控的中心环节.调控主要发生在源于Ras的两条信号途径：Ras/Raf/MEK介导的HIF-1反式激活功能调控,PI(3)K/Akt依赖的HIF-1alpha蛋白稳定性调控.这两个信号传导途径分别独立又协调地调控着HIF-1的转录活性.     

缺氧诱导因子与肾细胞癌关系的研究进展

缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)对维持肿瘤细胞的能量代谢、肿瘤血管生成、促进肿瘤细胞增殖和转移起着重要作用,是肿瘤细胞低氧条件下产生的关键信号分子。本综述旨在总结前人研究,阐述HIF与肾癌细胞之间的内在关系。HIF成员是参与肾癌细胞对缺氧应答反应中的关键因子,并通过靶基因的调节,促进新生血管的生成,导致肿瘤生长。其中,HIF-1α及HIF-2α在促进新生血管的生成方面发挥着主要作用。HIF-1α及HIF-2α与VEGF密切相关,随着其的表达增高,VEGF在数量上及m RNA水平上均显著增高,显示其可通过调控VEGF参与肾癌血管生成,而HIF-2α转录激活VEGF m RNA的特异性较HIF-1α更强。HIF-3α可能存在的负性调控作用,其异构体-4的作用可能与HIF-lα的负性调节有关,其可以阻止HIF-lα与下游靶基因的缺氧反应元件(hypoxia response elements,HRE)结合,同时可在转录水平抑制HIF-lα。HIF在未来可能有成为肾细胞癌治疗的靶点。     

Heat shock protein 90 is involved in regulation of hypoxia-driven proliferation of embryonic neural stem/progenitor cells

Hypoxia may regulate the proliferation of diverse stem cells. Our previous study showed that hypoxia promoted the proliferation of embryonic neural stem/progenitor cells (NPCs) and that hypoxia inducible factor-1(HIF-1) was critical in this process. HIF-1 could be stabilized under hypoxic conditions, and heat shock protein 90 (HSP90) is an essential protein that controls the activity and stabilization of HIF-1α. In the present work, we investigate whether HSP90 is involved in proliferation of NPCs under hypoxia by regulating HIF-1α stabilization. Geldanamycin (GA), an HSP90 inhibitor, decreased the expression of HIF-1α in NPCs during hypoxia-driven proliferation and reduced the expression level of HIF-1α protein under hypoxia in a time-dependent manner. The proliferation of NPCs induced by hypoxia was inhibited after GA treatment for 24 h. Another HSP90 inhibitor, radicicol, had the same effect on NPCs as GA. Furthermore, the expression of erythropoietin (EPO) and vascular endothelial growth factor (VEGF) in NPCs under hypoxia was suppressed by GA. The above data indicated that HSP90 might be involved in regulation of hypoxia-driven proliferation. Both institutes have contributed equally to this work.     

流感病毒感染巨噬细胞对缺氧诱导因子-1α诱导炎症反应通路的机制研究

为探索缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor,HIF)-1α诱导甲型流感病毒毒株感染小鼠巨噬细胞引起炎症反应的具体机制,本研究以甲型H1N1流感病毒(简称H1N1)株A/PR/8感染小鼠巨噬细胞RAW264.7后,在显微镜下观察其在感染后的表型变化,分别在不同时间段收集样本,通过聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)检测HIF-1α、干扰素(interferon,IFN)-γ、白细胞介素(interleukin,IL)-6、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α和M蛋白(M protein,MBP)mRNA的变化,通过蛋白质印迹法(Western blot, WB)检测HIF-1α、核转录因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)、蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)以及M蛋白的变化。随后,加入抑制剂2-MeOE-2(10 nmol/L)进行抑制试验,采用PCR和WB检测HIF-1α表达被抑制后上述炎症因子mRNA表达水平及炎症蛋白通路的变化。结果显示,H1N1PR8感染小鼠巨噬细胞RAW264.7后,H1N1PR8复制率在24 h达到峰值,HIF-1α mRNA在感染6 h后开始升高,12 h迅速上升,24 h达到峰值。IFN-γ、IL-6、TNF-α mRNA变化趋势基本与HIF-1α一致,但在感染12 h并未进入快速上升期。HIF-1α蛋白在感染后6 h表达明显增多,24 h达到峰值,与mRNA变化水平基本一致。NF-κB通路蛋白在感染12 h后明显增多,48 h开始减少。加入抑制剂2-MeOE-2后,培养感染细胞24 h,抑制剂组IL-6、TNF-α mRNA水平较对照组显著下降(P<0.05),抑制剂组NF-κB通路蛋白较对照组表达下降。本研究结果表明,小鼠巨噬细胞被H1N1感染后,HIF-1α可能通过激活NF-κB通路促进IL-6、TNF-α等炎症因子的分泌参与炎症反应。