实验研究
外源性脯氨酸羟化酶对人RPE细胞中缺氧诱导因子通路的负向调节作用
中华实验眼科杂志, 2016,34(3) : 234-238. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2016.03.009
摘要
背景

目前抗VEGF药物的应用已广泛用于眼部新生血管性疾病发病的治疗,但有部分患者的疗效并不理想,因此研究VEGF的上游基因缺氧诱导因子-1(HIF-1)及其限速酶脯氨酸羟化酶(PHDs)在新生血管形成中的作用具有重要的临床意义。

目的

探讨外源性PHDs在HIF-1激活通路中的负性调节作用。

方法

用Hela细胞提取RNA,采用逆转录PCR法从cDNA克隆PHD1、PHD2和PHD3,通过限制性内切酶构建pFLAG-PHD1、pFLAG-PHD2和pFLAG-PHD3质粒并通过基因测序进行鉴定。分别将人RPE细胞株(ARPE-19)在体积分数21% O2(常氧组)、1% O2(低氧组)和缺氧模拟剂(CoCl2,缺氧组)条件下进行培养,将pFLAG-PHD1、pFLAG-PHD2和pFLAG-PHD3质粒分别转染至培养的ARPE-19细胞中,pFLAG-CMV2转染作为空白对照。采用Western blot法测定和比较转染细胞在不同氧环境培养下PHD1、PHD2和PHD3蛋白的表达强度;采用双荧光素酶报告系统评估各组细胞中HIF-1的转录活性。

结果

Western blot法检测显示常氧组、低氧组和缺氧组ARPE-19细胞中均有PHD1、PHD2和PHD3蛋白的表达,各组细胞中PHD2的表达条带均强于PHD1和PHD3蛋白,差异均有统计学意义(P<0.05)。pFLAG-CMX转染后常氧组细胞中内源性HIF-1活性反应低,低氧组和缺氧组细胞中HIF-1的转录活性明显升高,与空白对照组相比,pFLAG-PHD1、pFLAG-PHD2、pFLAG-PHD3转染后常氧组细胞中内源性HIF-1活性反应无明显变化(F=0.48,P>0.05),而低氧及缺氧组细胞中HIF-1活性明显下降,与空白对照组比较差异均有统计学意义(F=24.30,112.67,均P<0.05)。相同培养条件下,pFLAG-PHD2转染后细胞中HIF-1活性明显低于pFLAG-PHD1和pFLAG-PHD3转染细胞,差异均有统计学意义(均P<0.05)。

结论

PHDs对人RPE细胞中HIF-1的激活通路有明显的负向调节作用,其对低氧细胞和缺氧细胞中HIF-1转录活性的抑制作用明显强于常氧细胞,其中PHD2抑制HIF调节通路的作用明显强于PHD1和PHD3

引用本文: 马昱, 唐少华, 姜燕荣, 等.  外源性脯氨酸羟化酶对人RPE细胞中缺氧诱导因子通路的负向调节作用 [J] . 中华实验眼科杂志, 2016, 34(3) : 234-238. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2016.03.009.
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脉络膜新生血管膜、增生性DR等眼部新生血管性疾病严重危害视力,其原发病因虽然不同,但VEGF在新生血管的形成过程中均发挥关键作用,因此抗VEGF药物在眼部新生血管性病变的治疗中广泛使用。眼科临床工作中发现,部分新生血管性疾病患者采用抗VEGF疗法效果并不理想,故VEGF的上游基因,缺氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)的作用也逐渐受到关注。研究表明,在缺氧情况下,HIF-1在细胞内可促进VEGF[1,2]、促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)和葡萄糖载体蛋白-1(Glut-1)等多个靶基因的表达[3]。脯氨酸羟化酶(prolyl-4-hydroxylase domain,PHD)是调节HIF-1活性的限速酶,目前发现PHDs有3种异构体,即PHD1、PHD2和PHD3,其在不同组织不同细胞中的表达均不同,且位于特定细胞的特定位置,决定了这些组织对HIF-1的反应活性也有很大差异[3,4]。RPE细胞在体外低氧条件下PHD2和PHD3蛋白表达持续增高,而PHD1表达保持不变[5]。在氧诱导视网膜病变(oxygen induced retinopathy,OIR)鼠模型中通过抑制PHD1可抑制常氧下HIF-1α降解,进一步阻止常氧下诱导的血管的闭锁[6]。目前这3种异构体在人RPE细胞中对HIF-1的调节作用鲜有报道,而这些作用可能与脉络膜和RNV形成有关。本研究中观察体外培养的人RPE细胞在不同状态下PHDs对HIF-1激活通道的调节作用。

 
 
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