Роль фактора, индуцированного гипоксией, в регулировании кислородного гомеостаза в процессе репаративной регенерации в условиях скомпрометированной микроциркуляции

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Целью обзорной статьи стал поиск ответа на клинически важный вопрос о механизмах регуляции активности репаративной регенерации в  гипоксических условиях и  возможности воздействия на этот процесс. В исследованиях последних лет компенсированная гипоксия характеризуется как триггер, запускающий процессы регенерации, при этом центральным регулирующим фактором выступает цитокин HIF-1 (англ. hypoxia-inducible factor-1). Изменение концентрации этого протеина модулирует клеточную миграцию, ангиогенез и  эпителиально-мезенхимальную интеграцию, стимулирует пролиферацию клеток эндотелия и  фибробластов, играя основную роль в  стимуляции заживления ран, особенно при исходно скомпрометированной микроциркуляции, например, на фоне сахарного диабета.

Об авторах

С. Г. Измайлов

ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 30 Московского района г. Нижнего Новгорода» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
д-р мед. наук, профессор кафедры хирургических болезней Россия

В. В. Бесчастнов

ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 30 Московского района г. Нижнего Новгорода» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
д-р мед. наук, доцент кафедры хирургических болезней Россия

М. Г. Рябков

ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 30 Московского района г. Нижнего Новгорода» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
д-р мед. наук, профессор кафедры хирургических болезней Россия

А. Е. Леонтьев

ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 30 Московского района г. Нижнего Новгорода» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
канд. мед. наук, доцент кафедры хирургических болезней Россия

Е. Е. Лукоянычев

ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 30 Московского района г. Нижнего Новгорода» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
канд. мед. наук, доцент кафедры хирургических болезней Россия

М. В. Багрянцев

ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 30 Московского района г. Нижнего Новгорода» Минздрава России;
ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: maks-bagryancev@mail.ru
аспирант кафедры хирургических болезней Россия

Н. Ю. Орлинская

ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
д-р мед. наук, профессор кафедры патологической анатомии Россия

Список литературы

  1. Косолапов ВА, Спасов АА, Островский ОВ. Изучение защитного действия антиоксидантных веществ при гипобарической гипоксии у высоко- и низкоустойчивых к гипоксии животных. В: Антигипоксанты и актопротекторы: итоги и перспективы. Материалы конференции. Санкт-Петербург, 01–03 марта 1994 г. СПб.: Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова; 1994. с. 48.
  2. Лукьянова ЛД. Биоэнергетическая гипоксия: понятие, механизмы и способы коррекции. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1997;124(9): 244–54.
  3. Рябов ГА. Синдромы критических состояний. М.: Медицина; 1994. 368 c.
  4. Лукьянова ЛД, Кирова ЮИ, Сукоян ГВ. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции. Биологические мембраны. 2012;29(4): 238–52.
  5. Li J, Chen J, Kirsner R. Pathophysiology of acute wound healing. Clin Dermatol. 2007;25(1): 9–18. doi: 10.1016/j.clindermatol.2006.09.007.
  6. Murdoch C, Muthana M, Lewis CE. Hypoxia regulates macrophage functions in inflammation. J Immunol. 2005;175(10): 6257–63. doi: 10.4049/jimmunol.175.10.6257.
  7. Semenza GL. Hypoxia-inducible factors in physiology and medicine. Cell. 2012;148(3): 399–408. doi: 10.1016/j.cell.2012.01.021.
  8. Weidemann A, Johnson RS. Biology of HIF-1alpha. Cell Death Differ. 2008;15(4): 621–7. doi: 10.1038/cdd.2008.12.
  9. Hoffman EC, Reyes H, Chu FF, Sander F, Conley LH, Brooks BA, Hankinson O. Cloning of a factor required for activity of the Ah (dioxin) receptor. Science. 1991;252(5008): 954–8. doi: 10.1126/science.1852076.
  10. Labrecque MP, Prefontaine GG, Beischlag TV. The aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator (ARNT) family of proteins: transcriptional modifiers with multi-functional protein interfaces. Curr Mol Med. 2013;13(7): 1047–65. doi: 10.2174/15665240113139990042.
  11. Berra E, Roux D, Richard DE, Pouysségur J. Hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1 alpha) escapes O(2)-driven proteasomal degradation irrespective of its subcellular localization: nucleus or cytoplasm. EMBO Rep. 2001;2(7): 615–20. doi: 10.1093/embo-reports/kve130.
  12. Maxwell PH, Wiesener MS, Chang GW, Clifford SC, Vaux EC, Cockman ME, Wykoff CC, Pugh CW, Maher ER, Ratcliffe PJ. The tumour suppressor protein VHL targets hypoxia-inducible factors for oxygen-dependent proteolysis. Nature. 1999;399(6733): 271–5. doi: 10.1038/20459.
  13. Ohh M, Park CW, Ivan M, Hoffman MA, Kim TY, Huang LE, Pavletich N, Chau V, Kaelin WG. Ubiquitination of hypoxia-inducible factor requires direct binding to the beta-domain of the von Hippel-Lindau protein. Nat Cell Biol. 2000;2(7): 423–7. doi: 10.1038/35017054.
  14. Semenza GL, Wang GL. A nuclear factor induced by hypoxia via de novo protein synthesis binds to the human erythropoietin gene enhancer at a site required for transcriptional activation. Mol Cell Biol. 1992;12(12): 5447–54. doi: 10.1128/MCB.12.12.5447.
  15. Wang GL, Semenza GL. Characterization of hypoxia-inducible factor 1 and regulation of DNA binding activity by hypoxia. J Biol Chem. 1993;268(29): 21513–8.
  16. Ahluwalia A, Tarnawski AS. Critical role of hypoxia sensor – HIF-1α in VEGF gene activation. Implications for angiogenesis and tissue injury healing. Curr Med Chem. 2012;19(1): 90–7. doi: 10.2174/092986712803413944.
  17. Andrikopoulou E, Zhang X, Sebastian R, Marti G, Liu L, Milner SM, Harmon JW. Current Insights into the role of HIF-1 in cutaneous wound healing. Curr Mol Med. 2011;11(3): 218–35. doi: 10.2174/156652411795243414.
  18. Chen GJ, Chen YH, Yang XQ, Li ZJ. Nano-microcapsule basic fibroblast growth factor combined with hypoxia-inducible factor-1 improves random skin flap survival in rats. Mol Med Rep. 2016;13(2): 1661–6. doi: 10.3892/ mmr.2015.4699.
  19. Kalucka J, Ettinger A, Franke K, Mamlouk S, Singh RP, Farhat K, Muschter A, Olbrich S, Breier G, Katschinski DM, Huttner W, Weidemann A, Wielockx B. Loss of epithelial hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase 2 accelerates skin wound healing in mice. Mol Cell Biol. 2013;33(17): 3426–38. doi: 10.1128/ MCB.00609-13.
  20. Ruthenborg RJ, Ban JJ, Wazir A, Takeda N, Kim JW. Regulation of wound healing and fibrosis by hypoxia and hypoxia-inducible factor-1. Mol Cells. 2014;37(9): 637–43. doi: 10.14348/molcells.2014.0150.
  21. Hong WX, Hu MS, Esquivel M, Liang GY, Rennert RC, McArdle A, Paik KJ, Duscher D, Gurtner GC, Lorenz HP, Longaker MT. The role of hypoxia-inducible factor in wound healing. Adv Wound Care (New Rochelle). 2014;3(5): 390–9. doi: 10.1089/wound.2013.0520.
  22. Botusan IR, Sunkari VG, Savu O, Catrina AI, Grünler J, Lindberg S, Pereira T, Ylä-Herttuala S, Poellinger L, Brismar K, Catrina SB. Stabilization of HIF-1alpha is critical to improve wound healing in diabetic mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(49): 19426–31. doi: 10.1073/ pnas.0805230105.
  23. Myllyharju J. Prolyl 4-hydroxylases, master regulators of the hypoxia response. Acta Physiol (Oxf). 2013;208(2): 148–65. doi: 10.1111/ apha.12096.
  24. Ram M, Singh V, Kumawat S, Kumar D, Lingaraju MC, Uttam Singh T, Rahal A, Tandan SK, Kumar D. Deferoxamine modulates cytokines and growth factors to accelerate cutaneous wound healing in diabetic rats. Eur J Pharmacol. 2015;764:9–21. doi: 10.1016/j. ejphar.2015.06.029.
  25. Semenza GL. Oxygen-dependent regulation of mitochondrial respiration by hypoxia-inducible factor 1. Biochem J. 2007;405(1): 1–9. doi: 10.1042/BJ20070389.
  26. Duscher D, Maan ZN, Whittam AJ, Sorkin M, Hu MS, Walmsley GG, Baker H, Fischer LH, Januszyk M, Wong VW, Gurtner GC. Fibroblast-specific deletion of hypoxia inducible factor-1 critically impairs murine cutaneous neovascularization and wound healing. Plast Reconstr Surg. 2015;136(5): 1004–13. doi: 10.1097/PRS.0000000000001699.
  27. Leung KW, Ng HM, Tang MK, Wong CC, Wong RN, Wong AS. Ginsenoside-Rg1 mediates a hypoxia-independent upregulation of hypoxia-inducible factor-1α to promote angiogenesis. Angiogenesis. 2011;14(4): 515–22. doi: 10.1007/s10456-011-9235-z.
  28. Pichu S, Sathiyamoorthy J, Krishnamoorthy E, Umapathy D, Viswanathan V. Impact of the hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α) pro582ser polymorphism and its gene expression on diabetic foot ulcers. Diabetes Res Clin Pract. 2015;109(3): 533–40. doi: 10.1016/j.diabres.2015.05.014.
  29. Catrina SB, Zheng X. Disturbed hypoxic responses as a pathogenic mechanism of diabetic foot ulcers. Diabetes Metab Res Rev. 2016;32 Suppl 1:179–85. doi: 10.1002/ dmrr.2742.
  30. García-Martín R, Alexaki VI, Qin N, Rubín de Celis MF, Economopoulou M, Ziogas A, Gercken B, Kotlabova K, Phieler J, Ehrhart-Bornstein M, Bornstein SR, Eisenhofer G, Breier G, Blüher M, Hampe J, El-Armouche A, Chatzigeorgiou A, Chung KJ, Chavakis T. Adipocyte-specific hypoxia-inducible factor 2α deficiency exacerbates obesity-induced brown adipose tissue dysfunction and metabolic dysregulation. Mol Cell Biol. 2015;36(3): 376–93. doi: 10.1128/ MCB.00430-15.
  31. Heyman SN, Leibowitz D, Mor-Yosef Levi I, Liberman A, Eisenkraft A, Alcalai R, Khamaisi M, Rosenberger C. Adaptive response to hypoxia and remote ischaemia pre-conditioning: a new hypoxia-inducible factors era in clinical medicine. Acta Physiol (Oxf). 2016;216(4): 395–406. doi: 10.1111/apha.12613.
  32. Винник ЮС, Салмина АБ, Теплякова ОВ, Дробушевская АИ, Пожиленкова ЕА, Моргун АВ, Шапран МВ, Коваленко АО. Комбинированная озонотерапия в лечении инфекционных заболеваний мягких тканей у больных сахарным диабетом. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2015;(2): 63–9. doi: 10.17116/hirurgia2015263-69.
  33. Gao W, Ferguson G, Connell P, Walshe T, Murphy R, Birney YA, O'Brien C, Cahill PA. High glucose concentrations alter hypoxia-induced control of vascular smooth muscle cell growth via a HIF-1alpha-dependent pathway. J Mol Cell Cardiol. 2007;42(3): 609–19. doi: 10.1016/j. yjmcc.2006.12.006.
  34. Zhang X, Yan X, Cheng L, Dai J, Wang C, Han P, Chai Y. Wound healing improvement with PHD-2 silenced fibroblasts in diabetic mice. PLoS One. 2013;8(12):e84548. doi: 10.1371/journal.pone.0084548.
  35. Yu DH, Mace KA, Hansen SL, Boudreau N, Young DM. Effects of decreased insulin-like growth factor-1 stimulation on hypoxia inducible factor 1-alpha protein synthesis and function during cutaneous repair in diabetic mice. Wound Repair Regen. 2007;15(5): 628–35. doi: 10.1111/j.1524-475X.2007.00274.x.
  36. Thangarajah H, Vial IN, Grogan RH, Yao D, Shi Y, Januszyk M, Galiano RD, Chang EI, Galvez MG, Glotzbach JP, Wong VW, Brownlee M, Gurtner GC. HIF-1alpha dysfunction in diabetes. Cell Cycle. 2010;9(1): 75–9. doi: 10.4161/cc.9.1.10371.
  37. Cadet JL, Krasnova IN. Cellular and molecular neurobiology of brain preconditioning. Mol Neurobiol. 2009;39(1): 50–61. doi: 10.1007/ s12035-009-8051-6.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Измайлов С.Г., Бесчастнов В.В., Рябков М.Г., Леонтьев А.Е., Лукоянычев Е.Е., Багрянцев М.В., Орлинская Н.Ю., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах