关节软骨低氧诱导因子—2α及其相关因子的调控.docVIP

关节软骨低氧诱导因子—2α及其相关因子的调控 　　基金项目 中国博士后科学基金项目（2011M501355） 　　doi：10.3969/j.issn.1007-614x.2013.20.1 　　摘 要 近年来研究发现了HIF-2α在关节软骨细胞代谢的重要作用，其中HIF-2α在（Osteoarthritis，OA）中发挥了核心角色，以HIF-2α为中心维持软骨稳态、血管化、促基质分解、合成相关调控通路分子是研究的相关目标。如未来更多的研究证实其关键作用，将从HIF-2α因子来作为新的靶点药物来治疗骨关节疾病也许是一种新途径。 　　关键词 关节软骨 低氧诱导因子-2α 相关因子 　　人关节软骨惟一的固有细胞是软骨细胞，其代谢稳态的维持对预防关节疾病的发生和发展起着至关重要的作用，骨性关节炎被认为是维持合成代谢和分解代谢稳态的失衡所致，而代谢的失衡与氧化系统和抗氧化系统失衡关系密切，软骨细胞功能是在低氧的环境中发挥作用，使得低氧促进了特殊组织发挥功能。围绕OA患者关节软骨退变过程中氧水平变化开辟了研究低氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）家族的先河。该家族中HIF-2α的研究被发现与软骨代谢性疾病如OA相关。 　　低氧诱导因子-2α及其在OA中核心作用的发现 　　哺乳动物体内细胞中存在一类介导低氧适应性反应的转录因子，它能激活许多低氧反应性基因的表达，是在低氧条件下维持氧稳态的关键性物质，称为低氧诱导因子（HIF）。目前，哺乳动物体内发现3种低氧诱导因子，即HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α、HIF-1α和HIF-2α是细胞在低氧应答反应中最重要的调节因子，既往对HIF-1α的相关报道较多，而HIF-2α却较少研究。1992年发现HIF-1α以来，学者们对其做了大量的探讨其在在低氧中的各种反应及其机制，1997年由Tian等在内皮细胞中发现了HIF-2α（命为“内皮PAS区蛋白1”即EPAS1）[1]。 　　10年来主要用于研究血管疾病和肿瘤疾病方面，HIF-2α在关节软骨中的作用研究研究极少，2007年，Lafont等从基因和蛋白质水平证明HIF-2α介导了低氧诱导人关节软骨的表型[2]，而不是HIF-1α。2010年Saito等和Yang等有关HIF-2α在OA发生中的核心作用[3，4]，这些发现有助于建立一个OA发生发展的新模型，根据此描述，应力诱导增加了HIF-2α的活性，而掩盖了密切相关HIF-1α因子的有益效应，促进软骨细胞的产生，在关节内向被称作“肥大”的高分化状态发展，这种高分化促进了OA的发生。 　　低氧诱导因子-2α与相关因子在软骨细胞中的调控 　　HIF-2α的表达调节主要以蛋白质水平调节，在基因水平上调节表达的因子较少，目前仅发现两种，其中之一是促炎因子白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β），Yang等发现OA关节软骨中IL-1β增强了HIF-2αmRNA和蛋白质水平[4]，抑制了Ⅱ型胶原（COL2A1）的表达。IL-1β导致软骨细胞中核因子kB（NF-kB）和有丝分裂原激活蛋白（Mitogen-activating protein，MAP）激酶亚单位激活。IL-1β在整个致炎以及软骨细胞凋亡过程中处于关键地位。实验证明，IL-1β诱导软骨细胞炎性介质的表达是通过NF-kB来介导的，IL-1β可引起IkB磷酸化和泛素化，促进核因子NF-kB进入细胞核并介导软骨细胞炎症基因的表达[5]。IL-1β通过磷酸化JNK来激活c-Jun/AP-1、降低Sox9的水平（mRNA或蛋白质），抑制了具有透明软骨特性的Ⅱ型胶原合成与表达，促进生成具有纤维母细胞特性的Ⅰ和Ⅲ型胶原，分化软骨细胞和抑制软骨修复能力，最终软骨变性，软骨缺损和软骨的生物力学改变[6]。 　　在蛋白质水平上调节HIF-2α表达的因子较多，低氧是最重要的调节因子，研究表明低氧对HIF-2αmRNA无调节作用，在蛋白质水平低氧处理时明显上升。低氧对HIF-2α的调节主要依赖于HIF-2α中的ODD结构域，常氧时ODD结构域中的Pro530被依赖氧和亚铁离子及2-酮戊二酸作为协同底物，被脯氨酰羟化酶（PHDs）羟化，羟化后的ODD促进HIF-2α与VHL泛素-蛋白酶复合体结合，引起泛素化，继而导致其降解。HIFs-a蛋白降解的关键步骤是其脯氨酸残基的羟基化，催化该过程的脯氨酸羟化酶（PHDs）是全过程的限速酶。低氧时，脯氨酰羟化酶（PHDs）失去作用，HIF-2α蛋白不被降解从而聚集增多，而与HIF-1亚单位HIF-1β结合形成稳定的复合物，发挥其活性[7]。常氧和低氧状态下HIFs-α表达变化调控的核心机制是HIFs-α脯氨酰羟基化机制。 　　HIF-2α的靶基