Взаимодействие HIF1α с белками теплового шока HSP90 и HSP70 в коре головного мозга при гипоксии

Аннотация

Цель исследования: изучить динамику экспрессии HIF1α, HSP90 и HSP70 в коре головного мозга (КГМ) крыс с генетически детерминированными различиями в толерантности к дефициту кислорода при воздействиях гипобарической гипоксии разной тяжести, продолжительности и кратности. Методика. Работа выполнена на самцах белых беспородных крыс, типированных по чувствительности к острой гипобарической гипоксии, моделируемой в барокамере (3% O₂; 190 мм рт.ст.; 11,5 тыс. м). Гипобарическую гипоксию (ГБГ) разной тяжести моделировали в барокамере проточного типа. Давление в камере соответствовало «высотам»: 3000 м (14% O₂, 526 мм рт.ст.), 5000 м (10% O₂, 380 мм рт.ст.), 7000 м (8% O₂, 290 мм рт.ст.). Продолжительность экспозиции при однократном воздействии варьировала от 15 мин до 4 ч (15, 30, 45, 60 мин; 2, 4 ч), при курсовом применении ГБГ (ежедневные сеансы, 20 сут.) — 60 мин. С помощью вестерн-блоттинга определяли содержание HSP90 и HSP70 в цитоплазматическом экстракте, а HIF1α — в ядерном экстракте КГМ. Результаты. Впервые показано, что уровень базовой экспрессии HIF1α и HSP90 в условиях нормоксии выше в КГМ неустойчивых к гипоксии крыс в сравнении с устойчивыми, что указывает на высокую значимость HIF1α-HSP90-зависимых механизмов в поддержании кислородного гомеостаза КГМ низкорезистентных к гипоксии крыс в условиях физиологической нормы. Полученные данные впервые демонстрируют, что в условиях гипоксии разной тяжести и продолжительности сопряженно меняется паттерн срочной экспрессии HSP90 и HIF1α в КГМ — от индукции в условиях гипоксии слабой (14% O₂, 526 мм рт. ст.) и средней тяжести (10% O₂, 380 мм рт. ст.) до супрессии в условиях тяжелой гипоксии (8% O₂, 290 мм рт. ст.). При курсовом применении неповреждающей гипоксии (10% O₂/14% O₂, 60 мин, 20 сут.) прогрессирующее увеличение содержания HIF1α в КГМ сопровождается подавлением экспрессии HSP90 и HSP70, что свидетельствует о возможной отрицательной регуляции со стороны HIF1. Данные исследования динамики экспрессии HIF1α, HSP90 и HSP70 при однократном и многократном применении неповреждающей гипоксии позволяют заключить, что для индукции HIF1α-HSP90-зависимых механизмов адаптации необходимо применять короткие курсы (3—8 сут.) часовых гипоксических воздействий средней тяжести. Тяжелая гипоксия при многократном применении вызывает устойчивое подавление экспрессии HSP90, HSP70 и HIF1α в КГМ и срыв HIF1α-HSP90-зависимых механизмов адаптации к дефициту кислорода. Заключение. Применение разных режимов гипобарической гипоксии представляет собой потенциальный подход модуляции стабильности комплекса HIF1α-HSP90 и эффективности HIF1-зависимых механизмов адаптации к дефициту кислорода.