HIF-1α、HIF-2α在高原根田鼠不同組織中的表達及意義

王海潔，范 微，劉朋朋，王忠東，王亞平，格日力*

(1.青海大學醫學院高原醫學中心，青海西寧810001;2.青海省地方病預防控制所，青海西寧810000)

研究發現低氧誘導因子(hypoxia inducible factors)HIF-1α和HIF-2α 在高原土著動物藏羚羊、高原鼠兔的多種組織中均表達增高，表現出一定的組織差異性［1］。高原根田鼠(plateau microtus oeconomus)也是一種棲居于青藏高原的土著小型哺乳動物，其不同組織HIF-lα 及HIF-2α 的表達情況如何，目前尚無研究。本研究通過檢測高原根田鼠HIF-lα及HIF-2α mRNA 的組織表達情況，揭示高原根田鼠在低氧環境下HIF-lα 及HIF-2α 基因的表達特征及其對該物種生存適應的生理意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物分組及處理:高原根田鼠20 只，體質量20～25 g，捕獲于青海省海北地區，平均海拔4 000 m。雄性KM 小鼠40 只，體質量20～25 g［中國藥科大學提供，動物合格證號:scxk(蘇)2009-009］，其中20 只由南京運至西寧后，置海拔4 000 m 低壓氧艙30 d，作為高海拔小鼠組。另外20只(南京，海拔10 m)作為對照組，各組動物處死前取血，取心、肝、肺和腎組織液氮凍存待測。

1.1.2 試劑:Trizol RNA 提取試劑(Invitrogen 公司)，Script RT Kit(TaKaRa 公司)，2 ×SYBR Premix Ex Taq(ABI 公司)，目的基因HIF-1α、HIF-2α 及內參基因18S rRNA 上、下游引物(Invitrogen 公司合成)。

1.2 方法

1.2.1 血紅蛋白含量(HGB)、紅細胞計數(RBC)及紅細胞壓積(HCT)水平的測定:全自動血細胞分析儀進行靜脈全血HGB、RBC 及HCT 測定，嚴格按照儀器使用說明進行。

1.2.2 實時熒光定量PCR 測定組織HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表達水平:提取組織總RNA，反轉錄合成cDNA 第一鏈，采用實時熒光定量PCR 法檢測不同組織HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表達水平。PCR 反應體系為20 μL 體系，反應條件為:50 ℃2 min，95 ℃10 min，95 ℃15 s，60 ℃1 min，40 個循環。

2 結果

2.1 3 組動物HGB、RBC 和HCT 水平比較:高海拔小鼠的HGB、RBC 和HCT 水平均明顯高于對照組，而高原根田鼠以上指標水平無明顯變化(表1)。

表1 3 組動物HGB，RBC 和HCT 水平Table 1 The levels of HGB，RBC and HCT in three groups(±s，n=20)

表1 3 組動物HGB，RBC 和HCT 水平Table 1 The levels of HGB，RBC and HCT in three groups(±s，n=20)

*P＜0.05 compared with control group.

groupHGB(g/L)RBC(×1012/L)HCT(%)control115 ±295.96 ±1.4332.32 ±7.12 high altitude mice186 ±42*9.24 ±2.14*50.53 ±10.98*plateau microtus oeconomus 119 ±326.11 ±1.7531.80 ±6.86

2.2 3 組動物4 種組織HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表達水平比較:結果采用2－ΔΔCt法計算，高原根田鼠4 種組織中HIF-1α及HIF-2α mRNA 的表達量均高于高海拔小鼠和對照組;高海拔小鼠4 種組織中HIF-1α 及HIF-2α mRNA 的表達量高于對照組(表2)。

3 討論

本研究采用熒光實時定量PCR 法檢測了3 組動物不同組織中HIF-1α 及HIF-2α mRNA 的表達水平，結果顯示，HIF-1α 及HIF-2α mRNA 在高原根田鼠4 種組織中表達均明顯高于其他兩組，其中在心肺組織中的表達更高。已知高原低氧環境下，HIF-1α 和HIF-2α 是以協同作用方式維持機體氧及能量平衡狀態，有效促進機體對低氧的適應［2］。低氧誘導HIF-1α 及HIF-2α 的表達增高可以有效調節糖酵解相關酶、肌紅蛋白、肺表面活性物質［3］等諸多參與氧代謝的下游靶基因轉錄，同時外周血細胞計數無明顯增高，可保持血流通暢，從而確保根田鼠最大限度地攝取及利用氧，增強其心肺功能，提高其運動和避險能力，保持機體氧平衡，從而使其能夠在高原低氧環境中生存和繁衍。因此，HIF-1α、HIF-2α 的組織特異性表達及表達增高可能是高原土著動物所具有的共性，也是維持低氧環境下生物體功能活動正常運轉的分子基礎。同時，高海拔小鼠組織中HIF-1α、HIF-2α mRNA 的表達高于低海拔小鼠，認為暴露于低氧環境一段時間后，小鼠對低氧環境也表現出一定的適應能力，但其低氧適應能力低于高原根田鼠，且其外周血細胞計數明顯增高，使血流緩慢，不利于氧的運輸及利用。

表2 3 組動物不同組織HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表達水平Table 2 The expressions of HIF-1α and HIF-2α mRNA in three groups(±s，n=20)

表2 3 組動物不同組織HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表達水平Table 2 The expressions of HIF-1α and HIF-2α mRNA in three groups(±s，n=20)

*P＜0.05 compared with control group，#P＜0.05 compared with high altitude mice.

group HIF-1α HIF-2 α heartliverlungkidneyheartliverlungkidney control0.43 ±0.080.39 ±0.030.45 ±0.090.42 ±0.040.67 ±0.080.64 ±0.030.65 ±0.090.69 ±0.04 high altitude mice 1.79 ±0.46* 0.99 ±0.11* 5.38 ±1.85* 1.03 ±0.22* 2.02 ±0.75*1.03 ±0.34* 2.96 ±0.86* 1.15 ±0.07*plateau microtus oeconomus 3.26 ±1.21# 2.04 ±0.98# 11.07 ±3.01# 1.87 ±0.57# 4.19 ±1.23#1.88 ±0.41# 7.18 ±2.33# 1.96 ±0.21#

綜上所述，高原根田鼠HIF-1α、HIF-2α mRNA 存在組織特異性的高表達，其能在青藏高原這一嚴重低氧環境下繁衍生存與其內在的HIF-1α 及HIF-2α 的基因表達有著內在的聯系。

［1］劉芳.藏羚羊STAT3、HIF-1α 和HIF-2α 基因表達的生物學意義［D］.青海:青海大學醫學院，2012，62-68.

［2］Bougatef F，Menashi S，Khayati F，et al.EMMPRIN promotes melanoma cells malignant properties through a HIF-2 alpha mediated up regulation of VEGF receptor-2［J］.PLoS One，2010，5:12265-12275.

［3］Saini Y，Harkema JR，LaPres JJ.HIF1alpha is essential for mnormal intrauterine differentiation of alveolar epithelium and surfactant production in the newborn lung of mice［J］.J Biol Chem，2008，283:33650-33657.