Differentielle Genexpression nach kurzzeitiger Hypoxie

Einleitung: Eine strikt regulierte Sauerstoff-Homoöstase ist eine der wichtigsten Prozesse aerober Zellen. Die zelluläre Sauerstoff-Verfügbarkeit beeinflusst die Stabilität des Hypoxie-induzierten Faktors (HIF), der als Transkriptionsfaktor die Aktivität von Genen mit entsprechenden Bindemotiven (hypoxia respone elements, HRE) steuert. Diese Zielgene sind für viele stoffwechsel- und entwicklungsphysiologische Vorgänge von zentraler Bedeutung und haben entscheidenden Einfluss auf die Entstehung Hypoxie-assoziierter Lungenerkrankungen.Über das initiale Sauerstoff-Sensing ist wenig bekannt. Bisher ist nicht geklärt, ob es bei der Hypoxie-induzierten Genaktivität Alternativen zu HIF gibt und ob/wie “Hypoxie Gene“ primär reprimiert werden können. Mit Microarray-Experimenten kann ein nahezu das gesamte Transkriptom umfassendes Profiling der Genaktivität erstellt werden. Damit soll die Expressionskaskade HIF-abhängig regulierter Gene identifiziert und Anhaltspunkte für HIF-unabhängig regulierte Gene gefunden werden. Methodik: Jeweils 18 Mäuse (BALB/c) wurden 3h bzw. 24h unter normoxischen und unter hypoxischen (FiO₂: 0,1) Bedingungen gehalten. 50µg Gesamt-RNA aus homogenisierten Lungengewebe wurden aus je 6 Individuen gepoolt. Jeder Pool wurde je einmal Cy3- und Cy5-markiert. Die kompetetive Hybridisierung erfolgte mit dye-swap auf 30K 60mer Microarrays von MWG. Ergebnisse: Als reguliert eingestuft wurden nach 3h/24h 115/342 Gene. VEGF war nach 3h nicht, wohl aber nach 24h reguliert. Weder HIF-1 noch HIF-2 waren auf Transkriptebene als reguliert einzustufen. Von 80 untersuchten Kandidaten enthielten 74 mind. eine HRE-Konsensussequenz (45 mehr als eine), darunter Ier3 und Mt1+2 sowie Pgf. Weiterhin wurden mehrere Gene (z.B. Ccr4) mit potentiellen HRE identifiziert, die nach 24h herabreguliert wurden. Diskussion: Deutliche Unterschiede in der Genregulation zwischen 3h und 24h Hypoxie wurden beobachtet. Während nach 3h hauptsächlich Gene der Signaltransduktion (inkl. Transkriptionsfaktoren) hochreguliert waren, wurden nach 24h Hypoxie vermehrt Gene reguliert gefunden, die mit Proliferation, Differenzierung, Zellmatrixauf- und -umbau sowie mit Muskelaufbau assoziiert sind.