低酸素誘導性因子-1によるECTO-5'-ヌクレオチダーゼ（CD73）調節は、腸上皮の透過性の変化を媒介します

限られた酸素の利用可能性（低酸素症）の条件下では、複数の細胞型がATP、ADP、およびAMPの形でアデニンヌクレオチドを放出します。細胞外AMPは、表面発現エクト-5'-ヌクレオチダーゼ（CD73）によってアデノシンに代謝され、その後、内皮および上皮バリア機能を調節する表面アデノシン受容体を活性化します。したがって、低酸素は転写がCD73発現を調節すると仮定しました。マイクロアレイRNA分析により、低酸素上皮細胞におけるCD73およびecto-アピラーゼCD39の増加が明らかになりました。無傷の上皮におけるCD39/CD73機能の代謝研究により、低酸素症は正常酸素症よりも6 +/- 0.5倍もCD39/CD73機能を促進することが明らかになりました。CD73遺伝子プロモーターの検査により、低酸素誘導因子-1（HIF-1）の少なくとも1つの結合部位が同定され、アンチセンスオリゴヌクレオチドによるHIF-1アルファ発現の阻害は、低酸素誘導性CD73発現の有意な阻害をもたらしました。ルシフェラーゼレポーターコンストラクトを使用した研究は、低酸素症にさらされた細胞の活性の有意な増加を明らかにしました。これは、HIF-1部位を欠く切り捨てられた構造で失われました。HIF-1alpha結合部位の突然変異誘発は、低酸素誘導性のほぼ完全な喪失をもたらしました。マウス低酸素症モデルのin vivo研究により、低酸素誘発CD73は上皮障壁を保護するのに役立つ可能性があることが明らかになりました。これらの結果は、CD73のHIF-1依存性調節経路を特定し、CD39/CD73が低酸素中に上皮障壁を保護する可能性を示しています。

Under conditions of limited oxygen availability (hypoxia), multiple cell types release adenine nucleotides in the form of ATP, ADP, and AMP. Extracellular AMP is metabolized to adenosine by surface-expressed ecto-5'-nucleotidase (CD73) and subsequently activates surface adenosine receptors regulating endothelial and epithelial barrier function. Therefore, we hypothesized that hypoxia transcriptionally regulates CD73 expression. Microarray RNA analysis revealed an increase in CD73 and ecto-apyrase CD39 in hypoxic epithelial cells. Metabolic studies of CD39/CD73 function in intact epithelia revealed that hypoxia enhances CD39/CD73 function as much as 6 +/- 0.5-fold over normoxia. Examination of the CD73 gene promoter identified at least one binding site for hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1) and inhibition of HIF-1alpha expression by antisense oligonucleotides resulted in significant inhibition of hypoxia-inducible CD73 expression. Studies using luciferase reporter constructs revealed a significant increase in activity in cells subjected to hypoxia, which was lost in truncated constructs lacking the HIF-1 site. Mutagenesis of the HIF-1alpha binding site resulted in a nearly complete loss of hypoxia-inducibility. In vivo studies in a murine hypoxia model revealed that hypoxia-induced CD73 may serve to protect the epithelial barrier, since the CD73 inhibitor alpha,beta-methylene ADP promotes increased intestinal permeability. These results identify an HIF-1-dependent regulatory pathway for CD73 and indicate the likelihood that CD39/CD73 protects the epithelial barrier during hypoxia.