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.2008年6月5日；453(7196):807-11.
doi:10.1038/nature06905。 Epub 2008年4月23日。

NF-kappaB通过HIF-1α的转录调节将先天免疫与缺氧反应联系起来

乔迪·赖斯 1, 莫妮卡·古玛, 克里斯蒂安·沙赫特鲁普, 卡特琳娜·阿卡索格鲁, Annelies S Zinkernagel公司, 维克托·尼泽, 兰德尔·S·约翰逊, 加布里埃尔·G·哈达德, 迈克尔·卡林
附属公司

NF-kappaB通过HIF-1α的转录调节将先天免疫与缺氧反应联系起来

乔迪·赖斯等。 自然. .

摘要

低氧反应是一种古老的应激反应，由低环境氧（O2）触发（参考文献1），并由低氧诱导转录因子-1（HIF-1）控制，其α亚基在常氧下迅速降解，但当靶向其O2依赖降解域的O2依赖脯氨酰羟化酶（PHD）受到抑制时，其α亚基稳定。因此，控制能量代谢和血管生成相关基因的HIF-1α的数量在翻译后受到调节。另一种古老的应激反应是先天免疫反应，由多种转录因子调节，其中NF-kappaB起着核心作用。NF-kappaB活化由IkappaB-激酶（IKK）控制，主要是IKK-β，在感染和炎症反应中，需要通过磷酸化诱导Ikappa B抑制剂降解。当减弱其激活的PHD被抑制时，IKK-β在缺氧细胞培养中被适度激活。然而，定义NF-kappaB和HIF-1α之间的关系已被证明是难以捉摸的。使用体外系统，有报道称HIF-1α激活NF-kappaB，NF-kampaB控制HIF-1β转录，HIF-1 alpha激活可能与NF-kapbaB抑制同时发生。在这里，我们表明，使用不同细胞类型中缺乏IKK-β的小鼠，NF-kappaB是HIF-1alpha的关键转录激活物，并且在培养细胞以及缺氧动物的肝脏和大脑中，缺氧条件下，HIF-1alpha蛋白积累需要基础NF-kampaB活性。IKKβ缺乏导致包括血管内皮生长因子在内的HIF-1α靶基因的诱导缺陷。IKK-β对经历细菌感染的巨噬细胞中HIF-1α的积累也至关重要。因此，IKK-β是缺氧反应的重要生理因素，将其与先天免疫和炎症联系起来。

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数字

图1
图1。巨噬细胞中微生物诱导的HIF-1α表达需要IKKβ
a）来自任一方的BMDMIkkβ上下（IKKβ+/+)或聚合物（IC）注入Ikkβ上下/Mx1-芯(IkkβΔ; IKKβ−/−)用GAS或铜绿假单胞菌（MOI为10，持续4小时）。免疫印迹分析HIF-1α的表达。b）从与GAS孵育的BMDM中提取RNA，并通过定量（Q）RT-PCR分析基因表达。结果是三次单独实验的平均值。数值相对于18S rRNA进行了标准化。c）ChIP使用抗RelA抗体，使用从RAW264.7小鼠巨噬细胞分离的固定和剪切染色质，在有或无LPS的培养下进行。通过PCR扩增检测到HIF-1α启动子片段，该片段包含一个κB位点，位于−197/−188 bp。
图2
图2。低氧激活巨噬细胞NF-kB通路
RAW264.7小鼠巨噬细胞在有或无LPS的情况下孵育或在缺氧（O2= 0.5 %).a）在LPS刺激或缺氧的指定时间点，以GST-IκBα为底物，通过免疫复合物激酶测定法测量IKK活性。b）制备细胞裂解物，并通过免疫印迹分析IKKβ和IκBα的磷酸化和丰度。c）核提取物在LPS或缺氧后2小时制备，NF-κB DNA结合活性通过迁移率变化检测。使用抗RelA抗体进行抗体抑制。
图3
图3。IKKβ调节小鼠巨噬细胞缺氧诱导的HIF-1α和靶基因
a）BMDM来自Ikkβ上下（IKKβ+/+)或IkkβΔ（IKKβ−/−)将小鼠与去铁胺（DFX）孵育4小时。通过免疫印迹分析HIF-1α、HIF-1β和IKKβ的表达。b）如上所述获得BMDM，并在缺氧（O2=0.5%（4小时）。免疫印迹分析HIF-1α的表达。c）如上所述处理BMDM，并用Q-RT-PCR分析mRNA表达。结果是三次单独实验的平均值。p<0.05：*，与常氧的Ikkβ+/+单元格；#，与缺氧Ikkβ+/+细胞。d）来自任一方的MEFIkkβ+/+或Ikkβ−/−用HIF-1α启动子驱动的荧光素酶报告基因转染胚胎。36小时后，用DFX培养细胞3小时。p<0.05：*，与常氧的Ikkβ+/+单元格；#，与缺氧Ikkβ+/+细胞。
图4
图4。IKKβ调节缺氧小鼠HIF-1α的表达
Ikkβ上下（CRE-）或IkkβΔ用DFX（600 mg/Kg）治疗（CRE+）小鼠。15小时后，取出肝脏中的蛋白质（a）和RNA（b）分析。a）通过免疫印迹分析HIF-1α和IKKβ的表达。b）Q-RT-PCR检测HIF-1α和VEGF mRNA的表达（n=3）。p<0.05：*，与正常毒性CRE-小鼠；#，与DFX治疗的CRE-小鼠。c、 d） Ikkβ上下和IkkβΔ将小鼠置于常压或缺氧（O2=8%）24小时，通过肝脏免疫印迹分析HIF-1α的表达（c）或大脑（d）提取物。e）用ELISA法分析上述实验小鼠脑内VEGF的表达。p<0.05：*，与正常毒性CRE-小鼠；#，与低氧CRE-小鼠。f）通过大脑总RNA的Q-RT-PCR分析VEGF和HIF-1αmRNA的表达。p<0.05:*，与正常毒性CRE-小鼠；#，与低氧CRE小鼠（n=3）。
图5
图5。IKKβ缺乏导致缺氧小鼠脑内星形胶质细胞增多
将指定基因型的小鼠置于常氧或缺氧（O2=8%）24小时。在此期间，用固定剂灌注小鼠，收集并冷冻大脑。小脑区（10μm）的脑切片用抗GFAP抗体（星形胶质细胞标记物）染色。放大倍数x20。
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