docHIF-1α
download 
Reklamacja Transkrypt
HIF-1α
Regulacja ekspresji genów przez hipoksję Wykład 10 UKŁAD ODDECHOWY CZŁOWIEKA dolne drogi oddechowe górne drogi oddechowe Funkcje układu oddechowego: Zapewnia wymianę gazową między organizmem a otoczeniem Oczyszcza, ogrzewa i nawilża wdychane powietrze Pomaga w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej Pobiera tlen i przekazuje go do krwi, a odbiera z niej i usuwa z organizmu dwutlenek węgla WENTYLACJA PŁUC Wymianę gazową w płucach warunkuje sprawne współdziałanie układów wentylacyjnego i krążeniowego Układ wentylacyjny płuc ma za zadanie usuwać dwutlenek węgla i dostarczać tlen do pęcherzyków płucnych Krążenie płucne zapewnia ciągły przepływ krwi przez układ naczyń włosowatych płuc, dzięki temu nadmiar dwutlenku węgla przenoszony jest do pęcherzyków płucnych, a tlen przechodzi z pęcherzyków płucnych do krwi Mechanika oddychania polega na cyklicznych ruchach oddechowych klatki piersiowej na zasadzie pracy pompy głównie ssącej, i poprzez zmianę ciśnienia powodują przepływ powietrza do płuc i z płuc na zewnątrz, czyli powodują ich wentylację WYMIANA GAZOWA CO2 + H2O <=> H+ + HCO3Anhydraza węglanowa katalizuje odwracalną reakcję powstawania jonu wodorowęglanowego HCO3- z wody i dwutlenku węgla. Ciśnienie parcjalne tlenu w różnych tkankach i narządach jest różne 21% ~0.1-1.5 % ~15-20% ~5 % ~14 % ~0.5-2.5 % Brahimi-Horn et al., 2007 HIPOKSJA Stan kliniczny, w którym utlenowanie tkanek jest niewystarczające Może występować zarówno w warunkach fizjologicznych, jak i patologicznych Może dotyczyć całego organizmu lub ograniczać się do jednego narządu http://www.diffusionpharma.com/?page_id=15 RODZAJE HIPOKSJI Wyróżniamy 5 rodzajów hipoksji: 1. anoksyczna (hipoksyczna) - zmniejszenie dyfuzji tlenu w płucach 2. histotoksyczna - spowodowana zahamowaniem procesów utleniania w tkankach, najczęściej w wyniku zatruć (np. cyjankiem potasu, tlenkiem węgla) 3. zastoinowa (krążeniowa) - spowodowana przez spowolniony przepływ krwi przez narządy 4. wysokościowa - niedotlenienie tkanek podczas pobytu na znacznych wysokościach nad poziomem morza, gdzie obniżone jest ciśnienie atmosferyczne, a co za tym idzie obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu w jednostce objętości, jest znacznie niższa 5. anemiczna - w wyniku zmniejszenia pojemności tkankowej krwi, np. po krwotoku lub zatruciu tlenkiem węgla, zmniejszenie zawartości hemoglobiny w krwinkach czerwonych HIPOKSJA HIPOKSYCZNA Zmniejszenie dyfuzji tlenu w płucach spowodowane: niskim ciśnieniem parcjalnym tlenu w powietrzu atmosferycznym zaburzeniami oddychania (choroby serca lub płuc) obecnością ciał obcych w drogach oddechowych obturacją oskrzeli copyright 1999-2010 Getty Images, Inc HIPOKSJA HISTOTOKSYCZNA Zahamowanie czynności enzymów biorących udział w reakcjach wykorzystujących tlen (mimo dostępności tlenu tkanki nie są zdolne do jego wykorzystania, co wywołuje sytuację analogiczną do jego braku). cyjanek (CN ) siarkowodór (H2S) azydek tlenek węgla (CO) Działanie trujące polega na blokowaniu procesu oddychania na poziomie komórkowym poprzez nieodwracalną inhibicję oksydazy cytochromowej, będącej kluczowym enzymem łańcucha oddechowego (kompleks IV). T. F. Cummings , Occupational Medicine 2004 HIPOKSJA ZASTOINOWA Powstaje wskutek niedokrwienia Może być przykładem hipoksji przewlekłej Uwarunkowana spowolnionym przepływem krwi przez narządy, np. w następstwie niewydolności mięśnia sercowego, wstrząsu, zakażenia lub oderwanej blaszki miażdżycowej blokującej światło naczynia Może prowadzić do uszkodzeń serca, wątroby, mózgu i nerek http://www.elements4health.com/oxygen-during-stroke-canreduce-damage-to-brain-tissue.html HIPOKSJA WYSOKOŚCIOWA Choroba wysokościowa (choroba d'Acosty, ang. acute mountain sickness, ASM) - Z reguły pojawia się na wysokościach powyżej 2500 m n.p.m., gdzie dostępność tlenu w powietrzu, zaczyna być za mała na potrzeby organizmu człowieka Początkowo dochodzi do wzrostu ciśnienia krwi i tętna , a w dalszej kolejności do spadku ciśnienia krwi, co skutkuje omdleniem Zwiększa się ilość erytrocytów we krwi co powoduje jej zagęszczenie Może dojść do obrzęku płuc i obrzęku mózgu, a w przypadku braku interwencji lekarskiej ASM może zakończyć się zgonem Profilaktyka – stopniowa, powolna aklimatyzacja i adaptacja do warunków panujących na dużych wysokościach Image courtesy © Photographer: Jörg Jahn | Agency: Dreamstime.com HIPOKSJA ANEMICZNA Niewystarczające stężenie hemoglobiny (Hb) w krwinkach czerwonych, co powoduje zmniejszoną zawartość tlenu we krwi Odpowiedź organizmu: Stymulacja produkcji czerwonych krwinek OBJAWY NIEDOTLENIENIA Niedotlenienie objawia się różnie w zależności od prędkości pojawiania się, stopnia obniżenia prężności tlenu oraz od możliwości rekompensowania niedoboru tlenu Znaczne niedotlenienie pojawiające się nagle (np. dekompresja kabiny samolotu) wywołuje utratę przytomności w ciągu 15-20 sekund, a po upływie ok. 5 minut prowadzi do nieodwracalnego zniszczenia tkanki mózgowej Ostre niedotlenienie objawia się zaburzeniami koordynacji ruchowej, niewyraźną mową, może również prowadzić do utraty przytomności Przy niedotlenieniu przewlekłym (choroba serca lub płuc, długotrwałe przebywanie na wysokości 3500-6000 m n.p.m.) pojawia się duszność, trudności w oddychaniu, występuje oddech typu Cheyne'a-Stokesa (cykle narastających a następnie zmniejszających się ruchów oddechowych powtarzane w nieregularnych odstępach) Klinicznie objawy niedotlenienia: sinica (widoczna najlepiej na wargach, płatkach usznych i pod płytkami paznokciowymi), tachykardia oraz wzrost częstości i głębokości oddychania Reakcja komórek na obniżone ciśnienie parcjalne tlenu 1) Odpowiedź ostra – poprzez aktywację kanałów jonowych wrażliwych na tlen; w komórkach dochodzi do szeregu zmian związanych z pobudliwością, kurczliwością i funkcjami wydzielniczymi 2) Odpowiedź przewlekła – poprzez wzrost ekspresji czynników transkrypcyjnych indukowanych niedotlenieniem (HIFs – ang. hypoxia inducible factors), które z kolei zmieniają ekspresję genów kodujących enzymy, transportery oraz czynniki wzrostu. Lopez-Barneo , J Appl Physiol, 2004 ODPOWIEDŹ OSTRA Kłębek szyjny (łac. glomus caroticum; ang. carotid body) – okrągły twór o średnicy około 4-6 milimetrów, leżący w rozwidleniu tętnicy szyjnej wspólnej. Jest unaczyniony przez gałązkę tętnicy szyjnej zewnętrznej a unerwiony jest przez gałązkę nerwu językowo-gardłowego. Ma właściwości chemorecepcyjne, jest wrażliwy na zwiększanie się stężenia dwutlenku węgla (hiperkapnia), spadek ciśnienia tlenu (hipoksja) oraz kwasicę, które pobudzając kłębek szyjny, doprowadzają do skurczu tętnic, zwolnienia akcji serca oraz hiperwentylacji. http://www.smkdds.com/cms/index.php?q=book/export/html/ Aktywacja chemoreceptorów obwodowych - „model membranowy” Reakcja komórek kłębka szyjnego na zmniejszone ciśnienie parcjalne tlenu Lopez-Barneo et al., Eur Respir J, 2008 Aktywacja chemoreceptorów obwodowych - „model membranowy” Zamknięcie HIPOKSJA kanału K+O2 EGZOCYTOZA Pobudzenie NEURO- zakończenia TRANSMITERA nerwowego Depolaryzacja komórki kłębka typu I Otwarcie kanałów Ca2+ zależnych od potencjału Aktywacja chemoreceptorów obwodowych Prawdopodobnie neurotransmiterem pobudzającym zakończenia nerwowe jest acetylocholina NEUROMODULATORY POBUDZAJĄCE: - Dopamina (DA - receptor D2) -K+ (wraz z H+ przyczyniają się do zwiększenia napędu oddechowego podczas wysiłku fizycznego) NEUROMODULATORY HAMUJĄCE: - DA (receptor D1) - Tlenek azotu (NO) - Tlenek węgla (CO) Aktywacja chemoreceptorów obwodowych - „model mitochondrialny” Adenozynotrifosforan (ATP) – nośnik energii chemicznej używanej w metabolizmie komórki Lahiri S et al., Progr Bioph Mol Biol, 2006 HIF-1 w roli łącznika? Na chwilę obecną nie wiadomo w jaki sposób zmiany zachodzące w mitochondriach wpływają na depolaryzację błony komórkowej i/lub uwalnianie neurotransmitera. Uważa się, iż jednym z czynników łączących te dwa zjawiska może być czynnik transkrypcyjny HIF-1, który odgrywa istotną rolę w utrzymaniu homeostazy tlenowej. HIF-1 w roli łącznika? Komórki hodowane w warunkach obniżonego stężenia tlenu i w obecności inhibitorów łańcucha oddechowego w mitochondriach wykazują obniżoną aktywność czynnika HIF-1α. Baby, S.M. et al., communicated , 2005 U myszy pozbawionych jednego allelu genu Hif1α (Hif1α+/-) dochodzi do upośledzenia depolaryzacji komórek kłębka w odpowiedzi na nagłą hipoksję i do braku poprawy wentylacji płuc. CIH – ang. chronic intermittent hypoxia tzw. przerywana, przewlekła hipoksja, naśladująca epizody hipoksji obserwowane u chorych z zespołem bezdechu sennego Peng, YJ et al., J Physiol , 2006 AKTYWACJA I DEGRADACJA HIF-1α HIF-1β & Mole et al., IUBM, 2001 AKTYWACJA I DEGRADACJA HIF-1α Lahiri S et al., Progr Bioph Mol Biol, 2006 ODPOWIEDŹ PRZEWLEKŁA O2 Utrzymanie optymalnej dostawy tlenu Erytropoeza • Erytropoetyna Transport żelaza • Transferyna • Receptor transferyny • Ceruloplazmina HIF-1 Regulacja proliferacji i żywotności Zatrzymanie cyklu komórkowego • p21 Autofagia • BNIP3 Czynniki wzrostowe • IGF-1 • białka wiążące IGF-1 i 3 (IGFBP-1 i 3) Kontrola układu naczyniowego Angiogeneza • VEGF • VEGFR-1 • PAI-1 Napięcie ściany naczyń • iNOS • endotelina-1 • oksygenaza hemowa -1 (HO-1) Metabolizm energetyczny komórki Glikoliza • LDH • kinaza fosfoglicerynianowa (PGK) • aldolaza A i C Transport glukozy • transporter glukozy 1 i 3 (GLUT1 i 3) Inne białka • Dehydrogenaza fosfo-3-glicerolu Zmiany metaboliczne w komórce niedotlenionej HIF-1 In response to cellular hypoxia, increased HIF-1 activity leads to increased glucose transport into the cell, increased glycolysis and conversion of pyruvate into lactate, less conversion of pyruvate into AcCoA, and alteration of the cytochrome C oxidase (COX) subunit composition that . maintains efficient electron transport and minimizes O2 production. wzrost ekspresji transporterów glukozy GLUT1 and GLUT4; wzrost ekspresji enzymów glikolitycznych; wzrost ekspresji dehydrogenazy mleczanowej A (LDH-A); wzrost ekspresji dehydrogenazy pirogronianowej (PDK); zmiana w podjednostce COX (COX4-1 na COX4-2); autofagia mitochondriów – proces adaptacyjny służący ochronie komórki przed skutkami stresu i śmiercią Cadenas et al., cardiovasc Res, 2010 CZYNNIKI INDUKOWANE NIEDOTLENIENIEM (HYPOXIA INDUCIBLE FACTORS – HIFs) Badania poświęcone elementowi odpowiedzi na hipoksję (hypoxia responsive element - HRE) w genie erytropoetyny doprowadziły do odkrycia czynnika transkrypcyjnego HIF-1 przez Semenza G.L. w 1991 roku Mol. Cell. Biol. 12: 5447-5454. HIF-1 reguluje ekspresję wielu genów, m. in. erytropoezy, angiogenezy, enzymów szlaku glikolitycznego HIF-2 ma szczególne znaczenia dla stymulacji produkcji erytropoetyny w wątrobie Rola biologiczna HIF-3 nie jest do końca poznana, przy czym wiadomo, że przynajmniej jeden wariant splicingowy negatywnie reguluje ekspresję HIF-1 i HIF-2 CZYNNIKI INDUKOWANE NIEDOTLENIENIEM W skład HIFs wchodzą dwie podjednostki: HIF i HIF O2 + 2-ketoglutaran bursztynian CO2 + FIH1 PHDs p300 P402 N803 P564 N-TAD C-TAD P402 HIF-1α bHL H PAS ODD bHLH N803 TAD p300 P405 HIF-2α P564 PAS P531 ODD N847 TAD p300 HIF-1 vs HIF-2 HIF-1 HIF-2 Element odpowiedzi na hipoksję (HRE) 5’-A/GCGTG-3’ kinaza fosfoglicerynianowa (PGK) Dehydrogenaza mleczanowa (LDH) anhydraza węglanowa IX (CAIX) BNIP-3 VEGF Adrenomedullina GLUT-1,-3 Erytropoetyna Oct-4 (Oct-3/4) CYCLIN D1 TWIST1 TGF- HIF-1 vs HIF-2 HIF-1 ulega ekspresji w wielu różnych tkankach i narządach, natomiast ekspresja HIF-2 jest ograniczona do następujących: płuca nerki serce śródbłonek naczyniowy HIF-1 vs HIF-2 HIF-2α wydaje się być stabilizowany w wyższych stężeniach tlenu akumulacja HIF-2α w niedokrwionych organach wskazuje, iż czynnik ten może odgrywać istotną rolę w procesie adaptacji do hipoksji Patel and Simon, Cell Death and Differentiation 2008 w warunkach hipoksji (1% O2), HIF-1α ulegał przejściowej stabilizacji i powodował szybką odpowiedź tkanek na hipoksję, natomiast HIF-2α ulegał stopniowej, powolnej akumulacji i powodował późną odpowiedź tkanek na hipoksję Lorenz Poellinger, communicated Smolenice 2010 HIPOKSJA W LABORATORIUM INNE SPOSOBY STYMULACJI HIFs HIPOKSJA NORMOKSJA HYDROKSYLAZY PROLINOWE HIF-1 HIF-1 O2 Fe2+ 2-KETOGLUTARAN stabilizacja CO2 BURSZTYNIAN OH OH pVHL DMOG Deferoksamina CoCl2 e.g. VEGF zależna od ubikwityny degradacja w proteasomach DMOG (Dimethyloxaloylglycine) Inhibitor kompetycyjny wrażliwych na tlen hydroksylaz prolinowych (PHDs) Stabilizuje ekspresję HIF w warunkach normalnego (fizjologicznego) ciśniania parcjalnego tlenu Powszechnie stosowany jako czynnik mimikujący hipoksję DMOG 2-ketoglutaran MODEL IN VITRO Human Microvascular Endothelial Cells (HMEC-1) ważna funkcja w procesie angiogenezy unieśmiertelniona linia komórkowa produkują VEGF w ilościach możliwych do oznaczenia dostępnymi testami ELISA produkują duże ilości IL-8 AKTYWACJA HIFs W HMEC-1 Western blot HIF-2α HIF-1α α-tubulin normoxia hypoxia α-tubulin normoxia hypoxia HIF-2α α-tubulin HIF-1α α-tubulin control DMOG 500 µM control DMOG 500 µM AKTYWACJA HIFs W HMEC-1 HIF-1α α-tubulin control AdGFP 10 50 100 100 MOI AdHIF-1α (MOI) HIF-2α α-tubulin control AdGFP 10 50 100 100 MOI AdHIF-2α (MOI) AKTYWACJA HIFs W HMEC-1 EMSA Badanie aktywności genu reporterowego HRE 0 TransAm ELISA 250 1000 DMOG (M) HIF1α activity [% of control] # # control unspecif ic DMOG 250 μM HRE – hypoxia responsive element element odpowiedzi na hipoksję luciferase activity [relative units] 3h 6h 12h 24h HIF-1 luciferase HIFs 3 2 1 0 30’ 1h 800 # 600 400 200 * 0 control DMOG # p<0,05 vs control, DMOG + Wild type competitor DMOG + Mutated competitor *p<0,05 vs cells treated with DMOG AKTYWACJA HIFs W HMEC-1 IMMUNOCYTOCHEMIA Florczyk et al. in preparation Aktywacja HIFs podnosi ekspresję genów pro-angiogennych ANGIOGENEZA (gr. angeion = naczynie + genesis = powstawanie) angiogeneza = neowaskularyzacja - proces tworzenia nowych naczyń włosowatych z wcześniej istniejących P Angiogeneza P EC P EC EC VEGF EC Naczynie włosowate Sieć naczyń włosowatych EC – komórka śródbłonka P – perycyt CZYNNIK WZROSTU ŚRÓDBŁONKA NACZYŃ VEGF – główny czynnik regulujący angiogenezę, czynnik pro-angiogenny - Wzmaga przepuszczalność naczyń - Zwiększa żywotność komórek śródbłonka - Zwiększa proliferację komórek śródbłonka - Zwiększa migrację komórek śródbłonka Hipoksja – jeden z najsilniejszych stymulatorów syntezy VEGF - na etapie transkrypcji - stabilizacji mRNA - na etapie translacji VEGF promoter luciferase VEGF mRNA [relative expression] Real-time PCR * 3 2 1 1500 1000 * * 500 VEGF mRNA [relative expression] Badanie aktywności genu reporterowego VEGF promoter activity [% of control] Aktywacja HIFs zwiększa ekspresję VEGF 0 0 20 *p<0,05 vs AdGFP * 10 0 AdGFP AdHIF-1α AdGFP AdHIF-1α AdHIF-2α AdGFP AdHIF-2α Florczyk et al., in preparation Aktywacja HIFs zwiększa ekspresję VEGF ELISA VEGF protein [% of control] control 3h DMOG 3h control 6h DMOG 6h control 12h DMOG 12h control 24h DMOG 24 h Northern blot VEGF # 500 400 300 200 100 0 normoxia ELISA hypoxia VEGF protein [% of control] * 800 600 * 400 200 0 AdGFP AdHIF-1α AdHIF-2α # p<0,05 vs normoxia, *p<0,05 vs AdGFP Florczyk et al., in preparation Czy wszystkie czynniki pro-angiogenne są stymulowane przez hipoksję? IL-8 – nie tylko cytokina pro-zapalna Uwalniana przez makrofagi, komórki śródbłonka i komórki nabłonkowe Efekty pro-angiogenne obejmują bezpośrednia stymulację proliferacji i wzrostu żywotności komórek śródbłonka pośrednio – poprzez wzrost uwaliania czynników angiogennych przez inne komórki IL-8 Wywiera efekt na komórki śródbłonka, neutrofile, keratynocyty i inne Efekty pro-zapalne za pośrednictwem CXCR1 i CXCR2 Aktywacja HIFs hamuje ekspresję IL-8 Real-time PCR PCR 250 500 IL-8 mRNA [rel.expression] control IL-8 EF-2 1000 DMOG (μM) 100 # 80 # 60 40 20 0 control 250 # # control 1000 IL-8 protein [% of control] 0 ELISA IL-8 protein [% of control] 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 100 80 60 40 20 0 500 1000 DMOG (μM) # p<0,05 vs control, * p<0,05 vs normoxia 500 DMOG (μM) * normoxia hypoxia Loboda et al., ARS, 2009 REAKTYWNE FORMY TLENU vs HIF-1 Guzy and Schumacker, Exp Physiol, 2006 REAKTYWNE FORMY TLENU vs HIF-1 Hipoteza redystrybucji tlenu zakłada, iż mitochondrialna oksydaza cytochromowa mająca większe powinowactwo do tlenu niż do PHDs i FIH-1 w warunkach hipoksji zmniejsza dostępność tlenu dla tych enzymów, hamując ich aktywność, co prowadzi do stabilizacji HIF-α. Hipoteza reaktywnych form tlenu (RFT) zakłada, iż zwiększenie produkcji O2·– przez mitochondrialny kompleks III podczas hipoksji prowadzi do zwiększenia poziomu RFT w cytoplaźmie, które hamują aktywność PHDs i FIH-1 zwiększając poziom HIF-α. Stachurska A et al, Postępy Biochemii, 2010 REAKTYWNE FORMY TLENU vs HIF-1 ROS mogą hamować aktywność PHDs na kilka sposobów: mogą wpływać na szlaki przekazywania sygnału prowadząc do potranslacyjnych modyfikacji PHDs mogą modyfikować mostki disiarczkowe w PHDs mogą utleniać Fe2+ zmniejszając jego dostępność dla PHDs Stachurska A et al, Postępy Biochemii, 2010 CYKL KWASU CYTRYNOWEGO vs HIF-1 Mitochondria mogą regulować aktywność HIF nie tylko przez RFT, ale również poprzez związki uczestniczące w cyklu kwasu cytrynowego, który ma miejsce w macierzy mitrochondrialnej. HIF-1α szczawiooctan fumaran PHDs bursztynian Aktywacja HIF-1 niezależna od hipoksji Czynniki wzrostu: PDGF TGF-β HGF trombina NO angiotensyna II HIF-1α CoCl2 CO LPS Cytokiny: IL-1 TNF-α siarkowodór Wiele z tych czynników może działać poprzez generację RFT Siarkowodór aktywuje HIF-1 in vivo Caenorhabditis elegans 0,5% 50ppm Wzrost ekspresji HIF-1 i translokacja do jądra komórkowego (50ppm) (0,5%) Budde & Roth, Mol Biol Cell, 2010 Aktywacja HIF-1 przez tlenek węgla Makrofagi RAW 264.7 Western blot propidium iodide staining EMSA CO (250 ppm) Aktywność genu reporterowego po transfekcji pHIF-1α-luc powietrze Immunofluorescencja A/R – anoxia/reoxygenation CO indukuje także ekspresję HIF-1 in vivo Tu: makrofagi pęcherzykowe wyizolowane z myszy C57Bl/6 po ekspozycji na CO lub powietrze przez 2 h CORM – cząsteczka przenosząca tlenek węgla, ang. carbon monoxide releasing molecule Chin BY, PNAS, 2007 NOWOTWORY vs HIPOKSJA 1. Survive 2. Proliferate 3. Metastasize 21% ~0.1-1.5 % ~15-20% ~5 % ~14 % ~0.5-2.5 % NOWOTWORY vs HIPOKSJA Wpływ HIF-1 na anabolizm i katabolizm niedotlenionej komórki nowotworowej W wyniku zwiększonej glikolizy w komórce wzrasta stężenie kwasu mlekowego, co prowadzi do obniżenia pH. HIF-1 przywraca prawidłową wartość pH poprzez: Indukcję ekspresji białka przezbłonowego monocarboxylate transporter 4 (MCT4), które transportuje cząsteczki kwasu mlekowego na zewnątrz komórki Indukcję ekspresji dwóch izoform anhydrazy węglanowej (CA IX i CA XII) CO2 + H2O <=> H+ + HCO3Brahimi-Horn et al., Curr Opin Genet & Dev, 2010 Nowotwory oporne na radioterapię Prawidłowe ciśnienie parcjalne tlenu w czasie naświetlania powoduje większą promieniowrażliwość niż jakiekolwiek inne efekty metaboliczne w komórce Niedotlenione komórki są ok. 3 razy mniej wrażliwe na fotonowe promieniowanie jonizujące. Wynikają stąd istotne implikacje kliniczne w radioterapii guzów, w których część słabo unaczyniona i tym samym niedotleniona jest znacznie mniej wrażliwa na napromienianie Przyczyną tego efektu jest fakt wiązania się tlenu z miejscem uszkodzenia DNA wywołanego promieniowaniem jonizującym (bezpośrednie oddziaływanie promieniowania na komórkę). Tlen, będąc najbardziej powinowatą elektronowo cząsteczką w komórce, reaguje nadzwyczaj szybko z wolnym elektronem wolnego rodnika, przez co utrwala uszkodzenie w strukturze DNA. W przypadku nieobecności tlenu wiele z powstałych uszkodzeń może być przywróconych do ich prawidłowej struktury, przez donację wodoru od niebiałkowych grup tiolowych w komórkach Pośrednie oddziaływanie promieniowania jonizującego na komórkę (poprzez RFT) Reakcja Fentona Reakcja Habera-Weissa Uszkodzenia DNA H2O OH . H . OH . Reakcja Fentona H2O2 H2 O 2 Mutacje popromienne nie są skutkiem bezpośredniego uszkodzenia DNA przez promieniowanie jonizujące (lub pośredniego przez RFT) lecz działania układu, który dokonuje szybkiej, ale niedokładnej naprawy nici DNA w przypadku dużych jej uszkodzeń. EKSPRESJA HIF-1 w RADIOTERAPII Dewhirst MW et al., Nature Rev Cancer, 2008 Próby wykorzystania drobnocząsteczkowych inhibitorów HIF-1 w terapii nowotworów CHETOMIN HIF-1 HIF-1 HIF-1 HIF-1 p300/CBP HIF-1 p300/CBP HIF-1 VEGF [% of control] p300/CBP TRANSCRIPTION # 600 500 400 300 200 100 0 * * * control Chetomin – hamuje przyłączenie białka p300 – koaktywatora czynnika transkrypcyjnego DMOG 500 M 10 nM 30 nM chetomin 90 nM Wśród badanych inhibitorów są ponadto echinomycyna i syntetyczne poliamidy, które blokują wiązanie się HIF-1 z DNA, topotekan oraz inne nieselektywne inhibitory HIF-1.
