Hypoxie induziert schnelle und charakteristische Änderungen des Expressionsprofils

Hypoxische Bedingungen führen im kardiopulmonalen Gefäßsystem zu vaskulärer Widerstandserhöhung und induzieren ein langfristiges, in späten Phasen irreversibles Remodellierung des Lungengefäßsystems. Die zugrunde liegenden molekularen Regulationsmechanismen dieser Prozesse sind noch weitgehend unbekannt. Im Mausmodell zeigen sich nach erst einigen Tagen gut erkennbare phänotypische Änderungen. In dieser Studie wurde die Hypoxie-induzierte Änderung des Genexpressionsprofils in Lungenhomogenaten untersucht, welche den phänotypischen Veränderungen vorausgehen. Material und Methoden: RNA und Proteine wurde aus Lungen-Homogenaten von je 18 Mäusen gewonnen, die zuvor 3h bzw. 24h unter Hypoxie gehalten wurden (FiO₂ =0,1, Kontrolltiere: FiO₂ =0,21). Änderungen der Expressionsprofile zwischen Versuchs- und Kontrolltieren wurden mit 30k 60mer-Oligonukleotid-Glassarrays analysiert. Die Ergebnisse ausgewählter differentiell exprimierter Kandidatengene wurden mittels Real-time-PCR und Immunohistochemie auf Transkript- und Proteinebene validiert. Ergebnisse: Bereits nach 3h (24h) Hypoxie wurden 115 (343) differentiell exprimierte Gene identifiziert, wobei etwa 2/3 der Gene unter Hypoxie stärker exprimiert werden. 36 „early-response“-Gene waren nach 3h reguliert, nicht aber nach 24h. Nach 3h waren vorwiegend Stressassoziierte Gene reguliert, aber auch Vasoaktiva wie PAI-1 und Pde4b. Nach 3h und 24h gab es deutliche Unterschiede in den regulierten Transkriptionsfaktoren. Nach 3h wurden Prokollagen-Gene hochreguliert gefunden, während nach 24h diverse Kollagen-und Matrixprotease-Transkripte stark hochreguliert gefunden wurden. Zusammenfassung: Bereits nach 3h Hypoxie reagiert die Lunge mit einer starken Änderung des Expressionsprofils und beginnt mit dem Gefäßumbau, der nach 24h biochemisch schon in vollem Gange ist. Die Expression unterschiedlicher Transkriptionsfaktoren nach 3h und 24h lässt eine Initiationsphase und eine Promotionsphase erkennen.