缺氧诱导因子在能量代谢中的作用及意义
作者简介：徐苗（1979.10），女 汉族 陕西咸阳 教育学硕士，副教授，从事运动生理学、运动训练学方面的研究
课题项目：西藏民族大学青年学人培育计划资助项目（编号：16MYQP02）阶段性成果
摘 要： 在生物化的不断进程中，需氧生物逐渐演化出复杂的生理系统，对氧浓度也发生了较大的改变。缺氧诱导因子在能量代谢中发挥着十分重要的作用，本文主要探讨的是缺氧诱导因子在能量代谢中的意义与作用，以综述形式展开叙述。
关键词： 缺氧诱导因子；能量代谢；作用；意义
【中图分类号】 R692.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）06-0186-01
笔者所在的西藏地区，平均海拔超过4000米，存在很多超雪线，海拔在6000米-8000米的山峰较多。西藏地区的空气比较稀薄，太阳辐射大、气温低，很容易导致生物缺氧。生物组织与细胞缺氧，可能是氧气供应减少导致，也可能是因为氧耗增加。不管何种原因，缺氧诱导因子均属于重要的核转录因子，与生物学行为有着密切的联系。
1 缺氧诱导因子在缺氧状态下的作用
1.1通过调节线粒体功能降低氧耗。
在缺氧条件下，缺氧诱导因子1可借助PDK1介导抑制氧化磷酸化，以此降低线粒体的氧耗。同时，PDK1的活化，可导致丙酮酸脱氢酶复合体的催化，促使域磷酸化失活，进而阻止丙酮酸进入到线粒体、三羟酸能循环中。减少了等向电子链的转运，使得氧化磷酸减少，细胞总体氧耗、活性氧随之减少，这也是细胞对缺氧适应的关键因素之一。
缺氧诱导因子1可通过激活线粒体自噬作用，降低线粒体氧耗，其中Bcl-2腺病毒、E1B、19kD结合蛋白。缺氧诱导因子1介导BNIP3的表达，无法有效确保Bcl-2/xL，Beclin-1联合效应。释放出的Beclin-1自噬基因，可选择线粒体自噬，减少线粒体的数量。在小鼠胚胎细胞内，可合成纤维细胞，借助短发夹结构RNA，表达特异性阻断Beclin-1。通过抑制BNIP3途径介导细胞存活途径，抑制缺氧诱导因子1，减少线粒体、氧消耗，使得细胞ROS在缺氧条件下产生、增加、凋亡。
1.2 调节糖酵解活性。
研究表明，组织、细胞内的缺氧诱导因子1在能量凋谢中的作用在缺氧条件下，会产生堆积，与缺氧诱导因子1成员发生二聚化，形成缺氧诱导因子1。缺氧诱导因子1可与缺氧反应元件结合，并激活缺氧介导反应，实现糖酵解调节，下调有氧磷酸化，并将其移位到核内，转录活化细胞代谢相关的基因，比如：葡萄糖运体1，葡萄糖运体3等。在细胞内HK1、HK2可促使葡萄糖迅速磷酸化，并转化成葡萄糖-6磷酸酶。HK2介导细胞本身上属于一种利它机制，在新陈代谢作用下，可将生物体内的不良细胞消除，以此提升细胞的繁殖速度。就细胞生命、活动中，HK2有着十分重要的意义，在细胞凋亡、调节、繁殖中发挥着十分重要的作用。
同正常细胞相比，在常氧条件下即便是癌细胞，也会显示出高糖醇解率。癌变基因Myc的突变、过渡表达在恶性肿瘤中很常见，通过激活诱导肿瘤细胞代谢，实现糖酵解转化。缺氧诱导因子1可与Myc基本相互作用，以此提升糖醇解基因的转录活性，促进肿瘤细胞可摄取葡萄糖。若是抑癌基因，失活，必须要任何介质就可激活缺氧诱导因子1，促使缺氧诱导因子1参与到Warburg效应中，因此，在肿瘤细胞内缺氧诱导因子1，可有效维持糖酵解活性。
2 缺氧诱导因子在能量代谢中的意义与作用
2.1 调节体内糖代谢。
缺氧诱导因子1在糖酵解中的作用，属于肿瘤细胞多一糖酵解产能，当前研究中，缺氧诱导因子1主要是肿瘤细胞能源代谢，无法开展全身心能量调节。缺氧诱导因子本身属于芳香碳氢化合物核、缺氧诱导因子亚单位组成的一类以二聚体为主的复合物。
Kahn等人经过研究发现，空腹、血糖正常的雌性小鼠，可敲除其中的肝ARNT基因，导致糖耐量受损。这类改变可通过增强CCAAT、结合蛋白内的及活性，增长糖异生作用。在深入研究中，能够发现肝特异性VHL基因存在缺損，降低了小鼠糖异生酶，且小鼠患有严重的低血糖，体内的过氧化酶增值受体Y、共激活因子1因受到相应影响，使其下降。因此，缺氧诱导因子1可与其他的转录因子相互作用，抑制肝糖的增长。虽说缺氧诱导因子的表达在生理条件下，微弱的表达可在肝疾病内激活，但缺氧诱导因子1肝调节能量代谢，要取决于病理、生理变化，可为糖尿病、术后肝功能不全提供有效的治疗参考。
2.2 脂类代谢调节。
缺氧诱导因子在缺氧条件下，可参与到脂类代谢调节，脂酸在其分解中会耗费大量的氧气，这也是导致缺氧的重要因素。PPAR属于一组核受体蛋白，能够实现基因的调控，具有转录因子功能。PPAR核受体蛋白在发育、高等生物新陈代谢细胞分化中发挥着关键作用。受体参与肝细胞的氧化过程，受体参与脂肪分解过程，受体参与细胞生成，在本类受体与黄醇类受体结合后，发挥其该有的作用。缺氧诱导因子在缺氧条件下，可单独下降PPAR、RXR活性。肝特异性VHL缺乏型小鼠中的缺氧诱导因子2并不是缺氧诱导因子1调节脂肪酸氧化与脂滴的形成。
总而言之，缺氧诱导因子借助限制耗氧量手段，可改变肝介质导代谢，在ATP的利用率的基础山，平衡局部氧。但其缺点是，在应用中会导致缺氧。机体脂肪酸代谢平衡维持中，缺氧诱导因子2属于主调控。缺氧诱导因子1可在不同生理条件下，选择性的参与到各类脂质代谢中。
3 结束语
综上所述，缺氧诱导因子可积极参与到细胞代谢、组织能量代谢，在缺氧条件下，通过调节糖酵解通路，实现线粒体的降低，维持细胞代谢平衡。不仅如此，缺氧诱导因子在肝内，还可以参与糖类、脂类的代谢。导因子2敲除后，脂肪肝的发生与进展会受到明显的抑制。
参考文献
[1] 孙官文. 低氧诱导因子-1α诱导的MG-63成骨细胞的凋亡分子机制研究[D].武汉大学，2015，33（06）：68-71.
[2] 柳宇，崔毓桂，冒韵东.缺氧诱导因子在细胞能量代谢中的作用[J].医学研究生学报，2014，27（05）：542-545.
[3] 孙海香. 缺氧诱导因子（HIF-2α）通过TFDP3诱导肝癌细胞凋亡分子机制及临床研究[D].复旦大学，2015，14（10）：34-37.
[4] 袁凯. 缺氧诱导因子（HIF）-2α在人非小细胞肺癌作用的研究[D].复旦大学，2015，10（20）：79-82.