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【摘要】 低氧诱导因子（HIF）-2是由HIF-2α和HIF-1β组成的异二聚合体，是机体的一种重要转录因子，HIF-2在诱导红细胞生成素基因表达及血管内皮生长因子基因表达具重要作用，而红细胞生成素和血管内皮生长因子均可刺激红系造血，与红系造血存在密切关系，本文就HIF-2的结构、分布及下游基因表达的调控作一综述。
【关键词】低氧诱导因子-2 红系造血
【中图分类号】R446.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）05-0041-03
红系细胞的生成经历了一个比较长的细胞增殖、分化、成熟和释放过程，红细胞发生始于多能干细胞，首先分化为多能髓系祖细胞，进一步分化为红系祖细胞，经历红系爆式形成单位（burst forming unit，BFU-E）和红系集落形成单位（colony-forming unit，CFU-E）阶段，接着经历原红、早幼红、中幼红和晚幼红，停止有丝分裂，晚幼红细胞将细胞核排出后形成网织红细胞，进入到外周血进一步分化为成熟红细胞[1]。在其增殖、分化中依赖多种体液因子进行调节，包括造血生长因子、造血抑制因子和转录调控因子[2]。低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)和HIF-2 (hypoxia inducible factor-2,HIF-2)是调节氧稳态的核心转录因子，对红系造血发挥着关键作用。本文就HIF-2与红系造血作一综述。
1 HIF-2的结构
HIF是由α亚基和β亚基组成的具有转录活性的异源二聚体，α亚基为HIF的调节亚基，严格受到氧气浓度调控，β亚基则持续性表达。HIF-2是1997年由Tian等[3]克隆出的一种含有螺旋-环-螺旋（basic-helix-loop-helix，bHLH）-PAS（Per/ARNT/Sim）域的细胞因子发现了HIF-2，又称内皮PAS蛋白-1（endothelial PAS protein-1，EPAS-1），HLF（HIF-like factor）、HRF（HIF related factor）和MOP2（member of the PAS superfamily 2）。人 HIF-2α基因定位于2号染色体P16-21区[4]，长约为120 kb， 含有15个外显子和14个内含子，cDNA开放阅读框有2607bp，编码869个氨基酸，分子质量为96.5KDa。肽链N-端为碱性区，接着是α螺旋-环-α螺旋、PAS等结构域，C-端含有一个氧依赖降解区域（ODD）及一个C端转录激活区域（CAD）。HIF-1β定位于人的1号染色体q21区，cDNA开放阅读框有2367bp或2322bp，编码789或774个氨基酸，分子质量为91/93/94Ku。
2 HIF-2的分布和表达
HIF-2αmRNA在不同的组织细胞内表达水平不同，在胚胎发育中HIF-2α主要位于血管内皮细胞，在肾成纤维细胞、肝细胞、胰间质细胞、肠上皮细胞也可检测到。Favier等[5]通过原位杂交显示，在人胚胎的血管壁、心内膜、肾小球和肝窦有较高的HIF-2 αmRNA的表达；研究发现[6]，除巨噬细胞外，HIF-2α蛋白在正常人的组织和器官中表达很少，在常氧状态下，HIF蛋白只有在脑和肺中检测的到，而在心、肝、肾中无法检测到，而缺氧可以诱导这些细胞内HIF-2α蛋白表达明显增加，主要在细胞核内。细胞经1%O2处理HIF-2α30min后，细胞内的HIF-2α蛋白含量迅速增加，在2-4小时达到高峰，在恢复正常氧浓度后细胞内的HIF-2α蛋白含量则降至正常。Wiesener等[7]通过检测人的不同细胞株发现，HIF-2αmRNA在血管内皮细胞及胎肺成纤维细胞内含量较高，在淋巴细胞内含量极少，最高表达与最低表达相差100倍。
3 下游基因
缺氧是一种常见的生理和病理现象，细胞在低氧环境下通过氧敏感机制激活HIF-2α的过度表达，使下游基因如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、血管内皮生长因子受体（VEGFR）、红细胞生成素（erythropoietin，EPO）、乳酸脱氢酶A（LDHA）、内皮素-1（ET-1）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（3-GAPDH）、转铁蛋白等靶基因转录激活，其中对VEGF及EPO的转录调节尤其突出。因此，HIF-2α在低氧条件下对血管新生、骨髓造血以及能量代谢起着更为独特的作用，能使机体保持氧平衡状态、使生物体适应低氧环境。
3.1HIF-2α对VEGF基因表达的调控
VEGF是1989年Ferrarra[8]等首先从牛垂体滤泡细胞培养液中分离纯化出来的一类糖蛋白，是血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor,PDGF）家族中的一个成员。VEGF基因是HIF-1的主要靶基因，王洪斌等[9]、颜金花等[10]及张易青等[11]研究表明当机体在高原环境下失代偿时，组织细胞内的氧分压降低，强烈刺激HIF-1的表达，进而使VEGF表达上调，VEGF作为缺氧反应基因（HRGs）之一,其表达受上游HIF-1调节，尽管HIF-1α和HIF-2α结合在同一HREs，但VEGF启动子序列主要是由HIF-2α诱导的[12]。研究还发现较HIF-1α，HIF-2α更易于VEGF增强子结合[13]。Akeno等[14]发现在MG63造骨细胞中，低氧诱导HIF-2α蛋白含量增加，同时VEGF增强子活性及VEGFmRNA表达增加，且HIF-2α蛋白增加优先于VEGFmRNA。由此证实低氧通过HIF-2α诱导VEGF的表达。VEGF作用于血管内皮细胞的特异性有丝分裂原，通过与其在内皮细胞表面上的受体特异性结合而发挥生物学作用，促进内皮细胞增殖、迁移及血管形成。但近年来VEGF与红系的关系也逐渐得到证实，Cerdan 等[15]研究表明VEGF-A165能促进人类胚胎干细胞向红系定向分化。Ratajczak MZ等[16]研究发现从健康人BFU-E、CFU-GM和CFU-Meg集落中分离出的细胞均能检测到编码VEGFmRNA，且培养6天的髓细胞、巨核细胞和幼稚红细胞均能分泌VEGF蛋白质。Tordjman R等[17]研究发现正常人骨髓幼稚红细胞表达VEGF-A和胎盘生长因子(placenta growth factor, PlGF)。幼稚红细胞分泌的VEGF-A和PlGF在维持红细胞造血岛的结构及介导幼稚红细胞与巨噬细胞之间的联系中发挥作用。由此可见，VEGF对红系造血发挥着重要的作用。
3.2 HIF-2α对EPO表达的调控
EPO是分子量为6-7万的糖蛋白，是一种作用于骨髓造血细胞，促进红系祖细胞增殖、分化，最终成熟的内分泌激素。对机体供氧状况发挥重要的调控作用。在胚胎早期，EPO由肝生成，然后逐渐向肾转移，出生后主要由肾小管间质细胞分泌。在低氧环境下，肾脏氧感受器受到低氧刺激后，球旁细胞分泌EPO，使有核红细胞分裂，促进红细胞成熟。EPO调节红系分化的重要机制在于抑制凋亡、刺激有丝分裂、促进干细胞增殖和激活红系特异基因表达，诱导分化。EPO产生的关键因素是缺氧，Bondurant等应用DNA杂交技术发现，在没有缺氧的动物肾脏中EPOmRNA含量很少，采用动物放血导致贫血，1.5小时后肾脏EPOmRNA的量开始增加，4小时后达到正常水平的400倍，证实了缺氧对EPO产生的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆普遍认为，HIF-1对EPO的表达调控最为重要，但近年来，许多资料表明，HIF-2α在红细胞生成中具有重要作用，在EPO上存在缺氧应答元件，该元件可被HIF-2α识别使EPO表达增加，细胞和体内实验都证明了这个结论。Warnecke等[18]采用RNAi技术发现在Hep3B和Kelly细胞中阻止HIF-2α基因观察到EPOmRNA表达显著受阻，而阻断HIF-1α基因表达却无此现象，说明EPO基因仅受HIF-2α调控；Chavez等[19]发现，在小鼠脑皮质星形胶质细胞中，采用基因敲除和RNAi技术阻止HIF-1α基因表达，均不影响低氧诱导的EPOmRNA表达增强。采用RNAi技术阻止HIF-2α基因表达可明显抑制低氧诱导的EPOmRNA表达。Scortegagna等[20]认为，HIF-2α基因缺乏将导致小鼠全血细胞减少，在常氧下，血细胞比容明显降低，出现成熟红细胞中心苍白区扩大，正细胞性贫血。外源性的EPO可使其血细胞比容出现时间依赖性提高，可达到正常水平，而且骨髓细胞成分和外周血细胞异常得到纠正[21]。Gruber等[22]研究表明敲除HIF-2α基因可使小鼠贫血，使骨髓造血细胞爆式红细胞集落和红细胞集落形成的能力降低，而粒细胞集落、巨噬细胞集落和粒细胞-巨噬细胞集落形成无变化。说明HIF-2α在EPO的生成调控中起重要作用。
4 结语
红系造血生成是红系造血前体细胞向终末细胞逐渐转化，最终生成成熟红细胞的复杂生理过程，这一过程复杂而精密，红系发生的详细机制目前尚未完全清楚，综上所述，在低氧状态下，低氧诱导因子是一个非常重要的转录因子，HIF-2α及下游靶基因VEGF及EPO在红系造血中的作用已逐步展开，研究显示了HIF-2α对VEGF基因及EPO基因表达调控方面具有一定的作用，继续寻找可能参与的红系造血的各种因素并明确期机制，为低氧相关疾病及肿瘤性疾病研究提供线索和依据。
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论文作者:马晓静,李占全
论文发表刊物:《医药前沿》2014年第5期供稿
论文发表时间:2014-5-5
标签：红细胞论文; 低氧论文; 细胞论文; 基因论文; 诱导论文; 内皮论文; 因子论文; 《医药前沿》2014年第5期供稿论文;