HIF-1α、HIF-2α在高原根田鼠不同组织中的表达及意义

王海洁，范 微，刘朋朋，王忠东，王亚平，格日力*

(1.青海大学医学院高原医学中心，青海西宁810001;2.青海省地方病预防控制所，青海西宁810000)

研究发现低氧诱导因子(hypoxia inducible factors)HIF-1α和HIF-2α 在高原土著动物藏羚羊、高原鼠兔的多种组织中均表达增高，表现出一定的组织差异性［1］。高原根田鼠(plateau microtus oeconomus)也是一种栖居于青藏高原的土著小型哺乳动物，其不同组织HIF-lα 及HIF-2α 的表达情况如何，目前尚无研究。本研究通过检测高原根田鼠HIF-lα及HIF-2α mRNA 的组织表达情况，揭示高原根田鼠在低氧环境下HIF-lα 及HIF-2α 基因的表达特征及其对该物种生存适应的生理意义。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物分组及处理:高原根田鼠20 只，体质量20～25 g，捕获于青海省海北地区，平均海拔4 000 m。雄性KM 小鼠40 只，体质量20～25 g［中国药科大学提供，动物合格证号:scxk(苏)2009-009］，其中20 只由南京运至西宁后，置海拔4 000 m 低压氧舱30 d，作为高海拔小鼠组。另外20只(南京，海拔10 m)作为对照组，各组动物处死前取血，取心、肝、肺和肾组织液氮冻存待测。

1.1.2 试剂:Trizol RNA 提取试剂(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 及内参基因18S rRNA 上、下游引物(Invitrogen 公司合成)。

1.2 方法

1.2.1 血红蛋白含量(HGB)、红细胞计数(RBC)及红细胞压积(HCT)水平的测定:全自动血细胞分析仪进行静脉全血HGB、RBC 及HCT 测定，严格按照仪器使用说明进行。

1.2.2 实时荧光定量PCR 测定组织HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表达水平:提取组织总RNA，反转录合成cDNA 第一链，采用实时荧光定量PCR 法检测不同组织HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表达水平。PCR 反应体系为20 μL 体系，反应条件为:50 ℃2 min，95 ℃10 min，95 ℃15 s，60 ℃1 min，40 个循环。

2 结果

2.1 3 组动物HGB、RBC 和HCT 水平比较:高海拔小鼠的HGB、RBC 和HCT 水平均明显高于对照组，而高原根田鼠以上指标水平无明显变化(表1)。

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

表1 3 组动物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 组动物4 种组织HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表达水平比较:结果采用2－ΔΔCt法计算，高原根田鼠4 种组织中HIF-1α及HIF-2α mRNA 的表达量均高于高海拔小鼠和对照组;高海拔小鼠4 种组织中HIF-1α 及HIF-2α mRNA 的表达量高于对照组(表2)。

3 讨论

本研究采用荧光实时定量PCR 法检测了3 组动物不同组织中HIF-1α 及HIF-2α mRNA 的表达水平，结果显示，HIF-1α 及HIF-2α mRNA 在高原根田鼠4 种组织中表达均明显高于其他两组，其中在心肺组织中的表达更高。已知高原低氧环境下，HIF-1α 和HIF-2α 是以协同作用方式维持机体氧及能量平衡状态，有效促进机体对低氧的适应［2］。低氧诱导HIF-1α 及HIF-2α 的表达增高可以有效调节糖酵解相关酶、肌红蛋白、肺表面活性物质［3］等诸多参与氧代谢的下游靶基因转录，同时外周血细胞计数无明显增高，可保持血流通畅，从而确保根田鼠最大限度地摄取及利用氧，增强其心肺功能，提高其运动和避险能力，保持机体氧平衡，从而使其能够在高原低氧环境中生存和繁衍。因此，HIF-1α、HIF-2α 的组织特异性表达及表达增高可能是高原土著动物所具有的共性，也是维持低氧环境下生物体功能活动正常运转的分子基础。同时，高海拔小鼠组织中HIF-1α、HIF-2α mRNA 的表达高于低海拔小鼠，认为暴露于低氧环境一段时间后，小鼠对低氧环境也表现出一定的适应能力，但其低氧适应能力低于高原根田鼠，且其外周血细胞计数明显增高，使血流缓慢，不利于氧的运输及利用。

表2 3 组动物不同组织HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表达水平Table 2 The expressions of HIF-1α and HIF-2α mRNA in three groups(±s，n=20)

表2 3 组动物不同组织HIF-1α 及HIF-2α mRNA 表达水平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#

综上所述，高原根田鼠HIF-1α、HIF-2α mRNA 存在组织特异性的高表达，其能在青藏高原这一严重低氧环境下繁衍生存与其内在的HIF-1α 及HIF-2α 的基因表达有着内在的联系。

［1］刘芳.藏羚羊STAT3、HIF-1α 和HIF-2α 基因表达的生物学意义［D］.青海:青海大学医学院，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.