Экспрессия генов TSPO и HIF-1α как предикторов резистентности организма к гипертермии

Актуальность. Один из ключевых транскрипционных регуляторов, определяющих устойчивость организма к гипоксии, — гипоксия-индуцибельный фактор HIF-1α. Устойчивость организма к гипоксии определяет и устойчивость к другим критически значимым воздействиям (гипертермия, гипотермия, гипербария, ионизирующее излучение, химические вещества и др.). Однако количественной оценки этого влияния в изученной литературе обнаружить не удалось, что послужило основанием для выполнения данного исследования.

Цель — оценить значение уровня экспрессии гипоксия-индуцибельного фактора HIF-1α в различных тканях лабораторных животных для повышения устойчивости животных к воздействию экстремальной гипертермии.

Материалы и методы. Исследование выполнено на беспородных белых лабораторных крысах, полученных из питомника «Рапполово», массой 180–220 г. Предварительно лабораторные крысы были тестированы на индивидуальный уровень устойчивости к гипертермии (40 особей), что позволило сформировать экспериментальные группы из высокоустойчивых и низкоустойчивых к экстремальным воздействиям животных. Устойчивость к гипертермии определяли по скорости нарастания ректальной температуры при 20-минутной воздушной гипертермии (40 °С). Были сформированы 4 группы лабораторных животных (по две с высокой и низкой устойчивостью), половина из которых подвергалась выраженной гипертермии. У всех животных отбирали биологический материал (цельная кровь, плазма, ткани сердца, печени, почек, головного мозга), в котором методом Real-Time-PCR определяли экспрессию генов HIF-1α и TSPO (ген «домашнего хозяйства»). Из исследуемого материала выделяли тотальную РНК методом аффинной сорбции на частицах силикагеля. Статистическую обработку полученных данных осуществляли методом дисперсионного анализа ANOVA.

Результаты. Установлено, что уровень устойчивости животных к гипертермии определяется их генетическими особенностями. Даже в термокомфортных условиях экспрессия гена TSPO животных с высоким уровнем устойчивости к гипертермии с высокой степенью достоверности отличалась от таковой у «низкоустойчивых животных». Анализ реакции системы геномной регуляции на экстремальное воздействие показал, что оно в 1,6–2 раза повышает экспрессию гена TSPO во всех тканях, независимо от уровня устойчивости животных. Для гена HIF-1α обнаружены аналогичные закономерности, но выраженность их проявлений имеет более существенный (в 1,5–2 раза для термокомфортных условий и в 1,6–2,3 раза для условий гипертермии) и достоверный характер.

Заключение. Основным органом, обеспечивающим высокий уровень устойчивости к гипоксии и гипертермии, связанным с базовой (в условиях термокомфорта) экспрессией HIF-1α, является головной мозг. Экспрессия в нем гена HIF-1α более чем в 300 раз превышает экспрессию гена TSPO. Вторым по значимости органом считается печень. Высокий уровень базовой экспрессии транскрипционного фактора HIF-1α в повседневных (термокомфортных) условиях может быть предиктором высокого уровня устойчивости данного животного к гипертермии.