低酸素症中のHIF-1アルファ発現の調節における一酸化窒素の役割

HIF-1アルファおよびHIF-1BETAサブユニットからなるヘテロダイマー転写因子である低酸素誘導性因子-1（HIF-1）は、酸素応答の低下に対する細胞応答の調節に関与する多数の遺伝子の発現を制御します。酸素制御されたサブユニットであるHIF-1アルファは、低酸素症にさらされた細胞で安定化されています。一酸化窒素（NO）による低酸素反応の調節は、幅広い病態生理学的関連性を持っていると考えられているため、低酸素細胞のHIF-1活性化にNOに影響するかどうかを調査しました。ここでは、HEP 3BおよびPC-12細胞におけるHIF-1ALPHA低酸素蓄積を妨げていないドナーから生成されたNOが生成されないことを示しています。グルタチオン類似体またはペルオキシニトライトスカベンジャーを添加すると、両方の細胞株におけるHIF-1alpha蓄積の非誘導阻害が妨げられました。NOへの曝露は、ミトコンドリアの電子輸送の阻害と代償性解糖に関連しており、これにより正常な細胞ATP含有量が維持されました。KREBSサイクルの中間および呼吸鎖基質であるコハク酸塩は、細胞内のHIF-1アルファ低酸素誘導を回復し、低酸素中のHIF-1alpha蓄積の調節におけるミトコンドリアの関与を示唆しています。NOによるHIF-1アルファの調節は、NOが哺乳類細胞の低酸素に対する細胞反応を調節する可能性のある追加の重要なメカニズムです。

Hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1), a heterodimeric transcription factor consisting of HIF-1alpha and HIF-1beta subunits, controls the expression of a large number of genes involved in the regulation of cellular responses to reduced oxygen availability. The oxygen-regulated subunit, HIF-1alpha, is stabilized in cells exposed to hypoxia. The regulation of hypoxic responses by nitric oxide (NO) is believed to have wide pathophysiological relevance, thus we investigated whether NO affects HIF-1 activation in hypoxic cells. Here we show that NO generated from NO donors prevented HIF-1alpha hypoxic accumulation in Hep 3B and PC-12 cells. Addition of a glutathione analog or peroxynitrite scavengers prevented the NO-induced inhibition of HIF-1alpha accumulation in both cell lines. Exposure to NO was associated with inhibition of mitochondrial electron transport and compensatory glycolysis, which maintained normal cellular ATP content. Succinate, a Krebs cycle intermediate and respiratory chain substrate, restored HIF-1alpha hypoxic induction in the cells, suggesting involvement of mitochondria in regulation of HIF-1alpha accumulation during hypoxia. Regulation of HIF-1alpha by NO is an additional important mechanism by which NO might modulate cellular responses to hypoxia in mammalian cells.