HIF1αの正常酸素蓄積は、グルタミン分解に関連しています

目的：転写因子と予後腫瘍マーカーの安定化低酸素誘導因子1α（HIF1α）は、低酸素への細胞代謝適応に重要であると考えられています。しかし、HIF1αは正常酸素条件下で蓄積することも示されていますが、この現象はよく理解されていません。 方法：ウエスタンブロット分析または免疫組織化学染色を介して、異なる腫瘍細胞株（例：2つの乳がん細胞株と3つの経口扁平上皮癌細胞株）における正常酸素HIF1α安定化の条件を調査しました。HIF1の転写活性は、PCRを介してHIF1標的炭酸脱水酵素9（CA9）のメッセンジャーRNA（mRNA）発現を分析することにより実証されました。 結果：我々のデータは、腫瘍細胞とグルタミンおよび成長因子（EGF、インスリン、血清など）との組み合わせたインキュベーションがin vitroでHIF1αの正常酸素蓄積を媒介することを示しています。その結果、グルタミナーゼ阻害剤によるグルタミン分解の阻害は、HIF1αの正常酸素蓄積をブロックしました。さらに、正常酸素HIF1αタンパク質は、Ca9 mRNA発現の誘導によって確認された核転座と転写活性を示しました。さらに、HIF1αの正常酸素蓄積は、腫瘍細胞の増殖障害と関連していました。最後に、グルタミン分解の毒性廃棄物であるアンモニアは、グルタミンと同程度までHIF1αの正常酸素蓄積を誘導しました。 結論：我々の研究は、HIF1αがグルタミン代謝の調節と正常酸素下での毒性代謝廃棄物産物アンモニアの細胞レベルに関与していることを示唆しています。したがって、我々の結果は、文献で提示されたデータとともに、低酸素および正常酸素条件下で、グルタミノリシスや解糖などの代謝経路でHIF1αとその標的遺伝子が重要な役割を果たすという仮説を支持しています。 臨床的関連：したがって、HIF1α（および/またはHIF1α標的遺伝子）の阻害は、腫瘍細胞における毒性代謝廃棄物の蓄積をもたらす有望な治療アプローチとして出現し、栄養とエネルギー供給の減少をもたらす可能性があります。

OBJECTIVES: The stabilization of the transcription factor and prognostic tumor marker hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α) is considered to be crucial for cellular metabolic adaptations to hypoxia. However, HIF1α has also been shown to accumulate under normoxic conditions, although this phenomenon is poorly understood. METHODS: We investigated the conditions for normoxic HIF1α stabilization in different tumor cell lines (e.g., two mammary carcinoma cell lines and three oral squamous cell carcinoma cell lines) via Western blot analysis or immunohistochemical staining. The transcriptional activity of HIF1 was demonstrated by analyzing the messenger RNA (mRNA) expression of the HIF1 target carbonic anhydrase 9 (CA9) via PCR. RESULTS: Our data demonstrate that the combined incubation of tumor cells with glutamine and growth factors (e.g., EGF, insulin, and serum) mediates the normoxic accumulation of HIF1α in vitro. Consequently, the inhibition of glutaminolysis by a glutaminase inhibitor blocked the normoxic accumulation of HIF1α. Additionally, the normoxic HIF1α protein displayed nuclear translocation and transcriptional activity, which was confirmed by the induction of CA9 mRNA expression. Furthermore, the normoxic accumulation of HIF1α was associated with impaired proliferation of tumor cells. Finally, ammonia, the toxic waste product of glutaminolysis, induced a normoxic accumulation of HIF1α to the same extent as glutamine. CONCLUSION: Our study suggests that HIF1α is involved in the regulation of glutamine metabolism and the cellular levels of the toxic metabolic waste product ammonia under normoxia. Hence, our results, together with data presented in the literature, support the hypothesis that HIF1α and its target genes play a crucial role in metabolic pathways, such as glutaminolysis and glycolysis, under both hypoxic and normoxic conditions. CLINICAL RELEVANCE: Therefore, the inhibition of HIF1α (and/or HIF1α target genes) could emerge as a promising therapeutic approach that would result in the accumulation of toxic metabolic waste products in tumor cells as well as the reduction of their nutrition and energy supply.