低酸素誘発性BNIP3発現とマイトファジー：ラットと低酸素耐性モルラットのin vivo比較、Spalax ehrenbergi

Spalax ehrenbergi Superspeciesの盲目の地下のほくろラットは、低酸素耐性の優れた動物モデルです。ユニークな生理学的、機能的、および遺伝子構造の変化により、Spalax種はほとんどの陸生動物よりも低い酸素レベルを生存することができます。HIF-1依存性低酸素反応遺伝子であるBNIP3は、促進促進機能を持っています。ただし、多くの種類の癌で発現が抑制されます。低酸素条件下では、BNIP3はミトコンドリアオートファジーのメディエーターとしても機能します。これは、ROS生産とDNA損傷を制御するための生存適応です。リアルタイムPCRとウエスタンブロッティングを使用して、骨格の筋肉と心臓、ラッタスと2つのSpalax種のBNIP3発現とマイトファジーに対する低酸素の影響を調査しました。BNIP3転写産物、およびタンパク質レベルは、スパラックスの変化がわずかに変化すると、ラッタス組織の低酸素下で有意に高いレベルに増加しました。マイトファジーは、低酸素耐性と逆相関して、心臓のBNIP3発現と相関していました。Spalax筋肉の血管の密なネットワークは、生理学的低酸素症からの保護を提供する可能性がありますが、ガラガラの反応は低酸素ストレスの増加を反映しています。Spalax組織では、多くの癌と同様に、BNIP3発現とマイトファジーは低酸素症の影響を有意に少なくしています。ストレスの多い環境に適応した生物に有益な同様のメカニズムも、悪性細胞に生存特徴を伴う可能性があります。そのような適応の分子基盤を理解することは、新しい治療法の開発を促進する可能性があります。

The blind subterranean mole rat of the Spalax ehrenbergi superspecies is an excellent animal model for hypoxic tolerance. Unique physiological, functional, and gene structure changes allow Spalax species to survive lower oxygen levels than most terrestrial animals. BNIP3, an HIF-1 dependent hypoxia-response gene, has a proapoptotic function; however, expression is suppressed in many types of cancers. Under hypoxic conditions, BNIP3 also functions as a mediator of mitochondrial autophagy, a survival adaptation to control ROS production and DNA damage. Using real-time PCR and Western blotting, we investigated the impact of hypoxia on BNIP3 expression and mitophagy, in the skeletal muscle and heart, of the Rattus and two Spalax species. BNIP3 transcript, as well as protein levels, increased to significantly higher levels under hypoxia in Rattus tissues, with smaller changes in Spalax. Mitophagy was correlated with BNIP3 expression in the heart with an inverse correlation to hypoxia tolerance. A dense network of vessels in Spalax muscle may offer protection from physiological hypoxia, while the response in Rattus reflects the increase of hypoxic stress. In Spalax tissues, as in many cancers, BNIP3 expression and mitophagy are significantly less affected by hypoxia. Similar mechanisms, beneficial to organisms adapted to stressful environments, may also confer malignant cells with survival features. Understanding the molecular basis of such adaptations may enhance development of new therapeutic modalities.