低酸素誘発性因子1の特異的阻害は、細胞のレドックス環境の悪化を介してin vitro虚血によって誘発される細胞損傷を誇張します

低酸素誘導因子 1 (HIF-1) は、低酸素ストレスにさらされた細胞の運命において重要な役割を果たしていることが示唆されています。しかし、虚血状態における HIF-1 調節細胞生存のメカニズムはまだ完全には理解されていません。酸化還元状態は、細胞の生存、死、分化の決定にとって重要です。我々は、細胞死分析と組み合わせて、低酸素または酸素およびグルコース欠乏（OGD）にさらされたSH-SY5Y細胞の細胞酸化還元状態に対するHIF-1阻害の影響を調査した。私たちの結果は、HIF-1α 特異的低分子干渉 RNA (siRNA) トランスフェクションによって HIF-1α 発現を阻害すると、活性酸素種の生成が増加し、低酸素または低酸素下で細胞をより酸化的な環境 (低い GSH/GSSG 比、低い NADPH レベル) に変換することを実証しました。OGD 暴露。低酸素/OGD 曝露後、非トランスフェクト細胞と比較して、siRNA トランスフェクト細胞では細胞死が劇的に増加しました。対照的に、金属キレート剤およびヒドロキシラーゼ阻害剤であるデスフェリオキサミンによるHIF-1α発現の増加は、より還元的な環境（高いGSH/GSSG比、高いNADPHレベル）を誘導し、細胞死を減少させた。さらなる研究により、HIF-1がグルコーストランスポーター-1の発現だけでなく、グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼや6-ホスホグルコン酸デヒドロゲナーゼなどのペントースリン酸経路の主要な酵素も調節していることが示されました。これらの酵素は、細胞内の主要な還元剤である NADPH を生成することにより、細胞の酸化還元ホメオスタシスを維持するのに重要です。さらに、カタラーゼは、低酸素および OGD によって誘発される siRNA トランスフェクト細胞の細胞死を有意に減少させました。これらの結果は、HIF-1 による細胞の酸化還元状態の維持が、低酸素および虚血を介した傷害から細胞を保護することを示唆しています。

Hypoxia inducible factor 1 (HIF-1) has been suggested to play a critical role in the fate of cells exposed to hypoxic stress. However, the mechanism of HIF-1-regulated cell survival is still not fully understood in ischemic conditions. Redox status is critical for decisions of cell survival, death and differentiation. We investigated the effects of inhibiting HIF-1 on cellular redox status in SH-SY5Y cells exposed to hypoxia or oxygen and glucose deprivation (OGD), coupled with cell death analyses. Our results demonstrated that inhibiting HIF-1alpha expression by HIF-1alpha specific small interfering RNA (siRNA) transfection increased reactive oxygen species generation, and transformed the cells to more oxidizing environments (low GSH/GSSG ratio, low NADPH level) under either hypoxic or OGD exposure. Cell death increased dramatically in the siRNA transfected cells, compared to non-transfected cells after hypoxic/OGD exposures. In contrast, increasing HIF-1alpha expression by desferrioxamine, a metal chelator and hydroxylase inhibitor, induced a more reducing environment (high GSH/GSSG ratio, high NADPH level) and reduced cell death. Further studies showed that HIF-1 regulated not only glucose transporter-1 expression, but also the key enzymes of the pentose phosphate pathway such as glucose-6-phosphate dehydrogenase and 6-phosphogluconate dehydrogenase. These enzymes are important in maintaining cellular redox homeostasis by generating NADPH, the primary reducing agent in cells. Moreover, catalase significantly decreased cell death in the siRNA-transfected cells induced by hypoxia and OGD. These results suggest that maintenance of cellular redox status by HIF-1 protects cells from hypoxia and ischemia mediated injuries.