miR-494调节肝缺血再灌注损伤中HIF-1α胞内重定位的机制研究

Until now, there are no specific effective treatment for ischemia/reperfusion (I/R) injury in liver transplantation and liver resection surgery. Hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) is one of factors involved in the natural protective response to ischemia. But it was rarely known whether HIF-1 could enter into the mitochondria, and there are no report about the regulation mechanism of HIF-1 on the mitochondria. Our previous study indicated that miR-494 overexpression could increase HIF-1α and lead HIF-1α relocation to the mitochondria, protect mitochondria and reduce the liver I/R injury. So we suppose that the fine-control of the HIF-1α spatial and temporal expression will have critic impact on the mitochondria and the cell metabolism, that would bring another new way to reduce I/R injury. Based on our previous study, treating HIF-1α intracellular relocation as a new breakthrough point, we will focus on the protective mechanism of increasing HIF-1α induced by miR-494 mimic on the mitochondria and find the potential target for intervention. This study will provide new evidence and idea for the liver I/R injury prevention research, provide security for liver surgery, and also a new interpretation of endogenous protective mechanisms. So this study has important scientific value and clinical significance.

肝脏移植、肝切除等手术中缺血再灌注损伤(I/R)损伤尚无特异性有效治疗。低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是机体应对缺血的天然保护机制之一，其可否进入线粒体，以何种方式进入及调节线粒体，均无报道。我们前期发现上调miR-494使HIF-1α胞内重定位至线粒体，且保护线粒体，减轻肝脏I/R损伤。若能精细调控HIF-1α空间和时间表达，将对线粒体及整个细胞代谢产生重要影响，从而另辟蹊径找到I/R防治新方法。本研究拟在前期基础上，以HIF-1α胞内重定位为新突破点，研究miR-494调节HIF-1α作用于线粒体从而拮抗I/R损伤的具体机制，阐明HIF-1α胞内重定位至线粒体的重要意义和具体机制，HIF-1α与线粒体作用机制及可供干预的靶点。若获成功，将为肝脏I/R损伤防治研究提供新的证据和思路，为肝脏外科手术提供安全保障，对机体内源性保护机制进行全新阐释，具有重要的科学价值和临床应用意义。

肝脏移植、肝切除等手术中缺血再灌注损伤(I/R)损伤尚无特异性有效治疗。低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是机体应对缺血的天然保护机制之一，其可否进入线粒体，以何种方式进入及调节线粒体，均无报道。我们的研究发现：在人肝细胞中过表达miR-494可通过PI3K/Akt信号通路上调HIF-1α表达，减弱低氧诱导的肝细胞凋亡。对相关机制的进一步研究发现：低氧或药物模拟低氧处理后HIF-1α定位线粒体是广泛存在的现象，但时效和量效具有细胞系特异性。并首次发现HIF-1α定位于线粒体外膜，提示HIF-1α在线粒体中发挥功能可能不依赖于其传统的转录活性。为探究HIF-1α在线粒体中的作用，我们构建了仅定位于线粒体的HIF-1α载体，首次发现：与载体对照组相比，无论常氧、低氧下过表达线粒体HIF-1α均可增加线粒体DNA拷贝数，但不影响线粒体mRNA水平；常氧下过表达线粒体HIF-1α对细胞的增殖和凋亡没有影响，低氧下可明显抑制细胞凋亡。考虑到HIF家族的其它亚基与HIF-1α的功能密切相关，我们检测了其它亚基是否也能进入线粒体，首次发现：β，2α和3α亚基可在常氧和低氧下定位线粒体，但前两者的线粒体定位具有细胞系特异性，后者的线粒体定位广泛存在；且2α和3α的线粒体定位可能与肝癌的发生／发展有关，这或许为肝癌的发生／发展机制提供了一种新的解释。我们的研究首次发现了HIF-1α和其它亚基在线粒体中不依赖于其传统转录因子活性的新功能，对机体内源性保护机制进行全新阐释，为肝脏I/R损伤防治研究提供新的证据和思路，具有重要的科学价值和临床应用意义。