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Influence of oxidatively modified LDL on the transcription factor HIF-1α and the scavenger receptor SR-BI in THP-1 macrophages
Sabine Schreier
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Hans Goldenberg
DOI
10.25365/thesis.8210
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30015.47330.111463-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Kardiovaskuläre Erkrankungen zählen zu den Hauptursachen von Morbidität und Mortalität in den westlichen Industriestaaten. Die exzessive Aufnahme von oxidativ modifiziertem Low Density Lipoprotein (LDL) in Makrophagen führt zur Bildung von sogenannten Schaumzellen, und dies stellt einen der ersten Schritte in der Entstehung der Atherosklerose dar.
Nachdem der Transkriptionsfaktor Hypoxie-induzierbarer Faktor 1 (HIF-1) und der Scavenger Rezeptor Klasse B Typ I (SR-BI) vermutlich in diesen Prozess involviert sind, war es das Ziel dieser Studie, deren Expression in THP-1-Makrophagen in der Anwesenheit von oxidativ modifiziertem LDL und dessen potentiellen Gegenspielern High Density Lipoprotein (HDL), Stickstoffmonoxid (NO) und Vitamin C zu untersuchen.
Im Gegensatz zur ß-Untereinheit, welche permanent exprimiert wird, verhindert proteasomaler Abbau die Akkumulierung von HIF-1α Protein unter normalen Sauerstoffbedingungen. Unter hypoxischen Bedingungen, in der Anwesenheit von reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies und oxidativ modifiziertem LDL wird der Abbau von HIF-1α Protein jedoch verhindert. Dies konnten wir mit unseren Untersuchungen an THP-1 Makrophagen bestätigen.
Es gibt Hinweise aus der Literatur, dass SR-BI, ein Scavenger-Rezeptor für Lipoproteine und HDL, in der Anwesenheit von oxidativ modifiziertem LDL vermindert wird, was wir ebenfalls zeigen konnten.
HDL ist für seine gefäßschützenden Eigenschaften bekannt, vor allem wegen seines Einflusses auf den reversen Cholesterintransport, seinen antioxidativen Eigenschaften und seiner positiven Wirkung auf die Endothelfunktion.
Von dem Antioxidans Vitamin C und dem Gasotransmitter und Vasodilator NO ist bekannt, dass sie eine Akkumulierung von HIF-1α Protein in hypoxischen Zuständen verhindern können.
Diese Tatsachen führten dazu, einen Einfluss dieser Faktoren auf THP-1 Makrophagen, die mit oxidativ modifiziertem LDL behandelt wurden, zu untersuchen.
In dieser Studie konnten wir zeigen, dass HDL die SR-BI Proteinexpression erhöht, die Stabilisierung von HIF-1α Protein verhindert und den Cholesterinefflux aus THP-1 Makrophagen erhöht.
DETA-NO, ein synthetischer NO-Donor, konnte die Akkumulierung von HIF-1α Protein verhindern und die SR-BI Proteinexpression in mit oxLDL behandelten Zellen erhöhen. Obwohl DETA-NO keinen Einfluss auf den durch oxLDL verminderten Cholesterinefflux zeigte, war es imstande, die oxLDL-induzierte Schaumzellenbildung zu verhindern. Dieser Effekt dürfte auf einen durch Stickstoffmonoxid vermittelten erhöhten Abbau des HIF-1α Proteins zurückzuführen sein.
Während Vitamin C die oxLDL-induzierte Akkumulierung von HIF-1α Protein abschwächen konnte, jedoch nicht in dem Ausmaß wie die beiden anderen Gegenspieler, hatte es kaum Wirkung auf die anderen untersuchten Parameter.
Das komplexe Fortschreiten der Atherosklerose ist von einer Balance zwischen einer Vielzahl von Risiko- und protektiven Faktoren abhängig. Die zu Grunde liegenden Mechanismen der Krankheitsentstehung und deren Fortschreiten sind jedoch bis heute nicht vollständig geklärt. Bei der Entstehung von Atherosklerose scheinen HIF-1α Protein und seine Gegenspieler HDL, Stickstoffmonoxid und Vitamin C eine zentrale Rolle zu spielen. Mit unseren Ergebnissen konnten wir die protektiven Funktionen dieser Faktoren bestätigen, jedoch sind weitere Untersuchungen notwendig, um deren Rolle und Interaktion in der Entstehung von Atherosklerose und oxLDL-induzierten Krankheiten aufzuklären.
Abstract
(Englisch)
Cardiovascular diseases (CVD) are among the major causes of morbidity and mortality in westernized societies. The excessive uptake of oxidatively modified low density lipoprotein (LDL) by macrophages, which results in foam cell formation, is one of the initial steps in the pathogenesis of atherosclerosis. Since the transcription factor hypoxia inducible factor 1 (HIF-1) and the scavenger receptor class B type I (SR-BI) play a crucial role in this process, we aimed to investigate their expression in THP-1 macrophages under the influence of modified LDL in the presence or absence of the putative counterplayers high density lipoprotein (HDL), nitric oxide (NO) and vitamin C.
In contrast to the ß-subunit, which is constitutively expressed, the protein expression of HIF-1α is known to be abolished under normal oxygen conditions due to proteasomal degradation, whereas it is stabilized under hypoxia or in the presence of reactive oxygen or nitrogen species or of oxidatively modified LDL. We could verify this in THP-1 macrophages. Expression of SR-BI, a scavenger receptor for lipoproteins and a designated HDL-receptor, was shown to be downregulated in the presence of oxidatively modified LDL, which is consistent with our results.
HDL is known to act atheroprotective due to its influence on reverse cholesterol transport, its antioxidative potential and its positive impact on endothelial function. The antioxidant vitamin C and the gasotransmitter and vasodilator NO were shown to inhibit hypoxia-induced HIF-1α protein accumulation. Therefore, we investigated the impact of these factors on oxLDL treated THP-1 macrophages.
In this study we could demonstrate that HDL was able to increase SR-BI protein expression, diminish HIF-1α protein accumulation and enhance cholesterol efflux in oxLDL treated THP-1 macrophages.
DETA-NO, a well known synthetic NO donor, abolished HIF-1α protein stabilization completely and enhanced SR-BI protein expression in oxLDL treated cells. Although DETA-NO had no impact on oxLDL-induced reduction of cholesterol efflux from cells to HDL, it could inhibit oxLDL-induced foam cell formation in THP-1 macrophages, supposedly by enhancing HIF-1α protein degradation.
While vitamin C was able to decrease oxLDL-induced HIF-1α protein accumulation, but not to the same extent like the other two counterplayers, it had hardly any impact on the other parameters measured.
The complex progression of atherosclerosis is determined by the balance of a multitude of several risk and protective factors. However, the underlying mechanisms of the pathogenesis and progression of this disease are still not completely understood in detail. There is growing evidence for HIF-1α playing a role in the pathogenesis of atherosclerosis. With our results we could underline the protective effects of the counterplayers HDL, nitric oxide and vitamin C in macrophages. Thus, further investigations are necessary to elucidate the role and interaction of these molecules in atherosclerosis and oxLDL-induced pathogenesis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
atherosclerosis oxLDL HIF-1α SR-BI nitric oxide
Schlagwörter
(Deutsch)
Atherosklerose oxLDL HIF-1α SR-BI Stickstoffmonoxid
Autor*innen
Sabine Schreier
Haupttitel (Englisch)
Influence of oxidatively modified LDL on the transcription factor HIF-1α and the scavenger receptor SR-BI in THP-1 macrophages
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss von oxidativ modifiziertem LDL auf den Transkriptionsfaktor HIF-1α und den Scavenger Rezeptor SR-BI in THP-1 Makrophagen
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
XIII, 150 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Hans Goldenberg ,
Karl Öttl
Klassifikationen
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie ,
44 Medizin > 44.33 Physiologische Chemie
AC Nummer
AC07806018
Utheses ID
7397
Studienkennzahl
UA | 091 | 474 | |