缺氧诱导因子1α与其脯氨酰羟化酶相互调控对大鼠缺氧性肺动脉高压的作用

目的探讨慢性缺氧性肺动脉高压(HPH)形成过程中缺氧诱导因子1α亚基(HIF-1α)及脯氨酰羟化酶(PHD1、PHD2、PHD3)在肺内的动态表达及相互调控作用。方法 40只成年雄性 SD 大鼠随机分为常氧对照组(C 组)和缺氧3 d、7 d、14 d、21 d 组(H_3、H_7、H_(14)、H_(21)组),每组8只,常压缺氧复制慢性 HPH 大鼠模型。测各组大鼠平均肺动脉压(mPAP)、右心室肥大指数(RVHI)、血管形态学指标;原位杂交、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)检测肺内 HIF-1α及 PHD1、PHD2、PHD3的mRNA 表达水平,免疫组化、Western blot 检测其蛋白表达水平。结果(1)H_7组大鼠 mPAP 为(21.7±2.4)mm Hg(1mm Hg=0.133 kPa),管壁面积与血管面积比值为(43.9±5.3)%,肺小血管中膜厚度分别为(10.0±0.7)μm,与 C 组mPAP 为(16.6±1.6)mm Hg,管壁面积与血管面积比值为(36.3±4.8)%,肺小血管中膜厚度为(8.5±1.3)μm]比较差异均有统计学意义(q 分别5.591、4.082、2.929,P 均<0.05),H_(14)组稳定于高水平;H_(14)组 RVHI 为(27.6±1.4)%,与 C 组(23.6±2.9)%]比较差异有统计学意义(q=5.817,P<0.05);(2)HIF-1α蛋白在 C 组肺小动脉表达不明显(0.080±0.009),H_3组表达均开始升高(0.196±0.018,与 C 组比较 q=18.864,P<0.05),H_7组达高峰(0.203±0.022),H_(14)和 H_(21)组表达稍下降(0.174±0.020、0.156±0.016)。HIF-1α mRNA 在 C 组肺小动脉(0.139±0.017)和肺组织表达阳性,H_(14)组表达略升高(0.176±0.019,与 C 组比较 q=5.401,P<0.05);(3)C 组 PHD1、PHD2 mRNA(0.260±0.031、0.196±0.023)和蛋白(0.244±0.030、0.205±0.025)呈阳性表达,PHD3 mRNA、蛋白表达相对不明显(0.110±0.013、0.153±0.019)。PHD1 mRNA 缺氧后无显著变化,H_3组 PHD2、PHD3 mRNA 表达升高(0.246±0.023、0.262±0.025,与 C 组比较 q 值分别为5.268、15.831,P 均<0.05),PHD3 mRNA 升高更明显。PHD1蛋白缺氧14 d下降(0.210±0.023,与 C 组比较 q=3.885,P<0.05),缺氧21 d 保持较低水平,H_(14)组 PHD3蛋白显著升高(0.259±0.024,与 C 组比较 q=12.975,P<0.05),缺氧7 d 保持高水平,H_(14)、H_(21)组下降(0.206±0.025、0.189±0.019,与 H_7组比较 q 分别6.441、8.526,P<0.05)。直线相关分析结果表明,HIF-1α蛋白与 PHD2、PHD3 mRNA 呈显著正相关(r 分别为0.580、0.690,P 均为0.000),缺氧组大鼠 PHD2蛋白与 HIF-1α蛋白表达呈负相关(r=-0.704,P<0.05)。结论在缺氧性肺动脉高压形成过程中 HIF-1α表达调节主要发生在转录后水平,HIF-1的表达增加可能激活 PHD2、PHD3的转录,在一定程度上对 HIF-1α亚基的表达具有负反馈调节作用。PHD 可能还存在其他转录后调节机制。

Reciprocal regulation between hypoxia-inducible factor-1α and its prolyl hydroxylases in hypoxic pulmonary hypertension rats