Expression und Regulation des Hypoxie-induzierbaren Faktors HIF-2alpha in verschienen Organen der Ratte

• Main Author: Scholze, Charlotte Karin
• Other Authors: Kurtz, A.
• Format: Doctoral Thesis
• Language: German
• Published: Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité 2006
• Subjects: Hypoxie; Sauerstoff; Angiogenese; VEGF; HIF; Hypoxie-induzierbarer Transkriptionsfaktor; Genexpression; hypoxia; oxygen; angiogenesis; hypoxia-inducible transcription factor; gene expression; 610 Medizin; 33 Medizin; YC 2604; YC 2621; ddc:610
• Online Access: http://edoc.hu-berlin.de/18452/16065; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:11-10058744; http://dx.doi.org/10.18452/15413

Sauerstoffmangel spielt in der Pathophysiologie zahlreicher Erkrankungen mit gro§er klinischer Relevanz wie z.B. Herzinfarkte und SchlaganfŠlle eine zentrale Rolle. Eine Anpassung an Hypoxie wird durch die Familie der Hypoxie-induzierbaren Faktoren (HIF) vermittelt. Als Transkriptionsfaktoren sind HIF-1alpha und HIF-2alpha entscheidende Regulatoren von Genen, die durch niedrige Sauerstoffspannung aktiviert werden und Anpassungen wie z.B. Angiogenese (VEGF) und Umstellung auf anaeroben Energiemetabolismus (glykolytische Enzyme) bewirken. HIF ist ein Heterodimer, bestehend aus einer Alpha- und Beta-Untereinheit. WŠhrend die Beta-Untereinheit konstitutiv prŠsent ist, reprŠsentiert die Alpha-Untereinheit die sauerstoffregulierte Komponente von HIF, welche unter Normoxie proteasomal degradiert wird. Unter hypoxischen Bedingungen werden beide Faktoren in Zellinien stabilisiert. Das gleiche gilt fŸr HIF-1alpha in vivo. Bisher waren die Organe und Zellen der Expression von HIF-2alpha im lebenden Organismus unbekannt. Die vorliegende Arbeit konzentrierte sich daher auf die Charakterisierung der HIF-2alpha -Expression in vivo. Unter normoxischen Kontrollbedingungen war HIF-2alpha nicht nachweisbar. Es zeigte sich jedoch nach Stimulation mit 0,1 % CO (funktionelle AnŠmie) eine Induktion von HIF-2alpha in allen untersuchten Organen einschlie§lich Hirn, Leber, Lunge, Darm, Herz und Niere. Sowohl der zeitliche Verlauf des Anstiegs (1-6 Stunden) als auch die IntensitŠt der Induktion variierten in den einzelnen Organen, was durch Immunoblotting nachgewiesen werden konnte. Durch immunhistochemische Untersuchungen konnte gezeigt werden, in welchen Zellen der verschiedenen Gewebe eine nukleŠre Akkumulation von HIF-2alpha erfolgte. In Niere und Hirn erfolgte eine Induktion in nicht-parenchymatšsen Zellen, in Leber und Darm hingegen fand sich eine vorwiegende Expression in parenchymatšsen Zellen. Eine gleiche Verteilung zwischen den beiden verschiedenen Zelltypen fand sich im Herz. Durch Untersuchungen der mRNA mittels RNA Protection Assay konnte bestŠtigt werden, dass die Regulation von HIF-2alpha posttranslational erfolgt, da keine Hochregulation der mRNA festgestellt werden konnte. Die Daten zeigen, dass HIF-2alpha eine wichtige Rolle bei der transkriptionellen Antwort auf verminderte SauerstoffverfŸgbarkeit in vivo spielt und dass seine Rolle zu der von HIF-1alpha verschieden ist. === Deficiency of oxygen plays a central role in the pathophysiology of diseases with great clinical relevance like heart failure and stroke. An adaptation to hypoxia is mediated by the family of hypoxia-inducible factors (HIF). As transcription-factors HIF-1alpha and HIF-2alpha are regulators of genes that are activated by low oxygen tension and that cause adaptations to hypoxia like angiogenesis (VEGF) and change to anaerobic energy-metabolism (glycolytic enzymes). HIF is a heterodimer, consisting of an Alpha- and Beta-subunit. Whereas the Beta-subunit is constitutively present, the Alpha-subunit represents the oxygen-regulated component of HIF, which is degraded in the proteasom under normoxia. Under hypoxic conditions both subunits are stabilized in cell lines and HIF-1alpha is widely expressed in vivo. In contrast, regulation and sites of HIF-2alpha expression in vivo were unknown. Therefore this work concentrates on the characterisation of the expression of HIF-2alpha in vivo. Although HIF-2alpha was not detectable under baseline conditions, marked hypoxic induction occurred in all organs investigated, in brain, liver, kidney, lung, intestine and heart after stimulation with 0,1% CO (functional anaemia). Time course and amplitude varied between organs. Immunohistochemistry revealed nuclear accumulation in distinct cell populations of each tissue, which were exclusively non-parenchymal in kidney and brain, predominantly parenchymal in liver and intestine or equally distributed in the heart. These data indicate that HIF-2alpha plays an important role in the transcriptional response to hypoxia in vivo and is complementary to rather than redundant with HIF-1alpha.