Hintergrund: Über die Mechanismen, die zur Stabilisierung des Hypoxie-induzierbaren Faktors (HIF)-1α unter normoxischen Bedingungen führen, ist wenig bekannt. Wir hypothetisieren, dass Mikromilieu-Faktoren (MFs) eine normoxische HIF-1α-Stabilisierung induzieren und damit ein erster Auslöser für die Entwicklung von Atherosklerose durch einen Verlust der endothelialen Barrierefunktion darstellen könnten.

Methoden: Um HIF-1α-stabilisierende MFs mit Hilfe von live-cell-imaging Experimenten entdecken zu können, generierten wir HIF-1α-mKate2-exprimierende human embryonic kidney 293 (HEK-293) Zellen als tiefroten Biosensor. Human coronary artery endothelial cells (HCAECs) wurden dann mit vorselektieren MFs behandelt. Die normoxische HIF-1α-Stabilisierung und ihre Konsequenzen wie z. B die endotheliale Barrieredysfunktion (EBD) in HCAECs wurden mittels Immunoblotting, Bio-Plex-Multiplex-Immunoassays, Immunfluoreszenzfärbung und Barriereintegritäts-tests untersucht.

Ergebnisse: Wir konnten nachweisen, dass TNF-α, INF-γ, IL-1β, IL-8, M-CSF und IGF-I eine signifikante Stabilisierung von HIF-1α und seine Translokation in den Zellkern sowohl in HCAECs als auch in HIF-1α-mKate2-exprimierenden HEK-293-Zellen unter normoxischen Bedingungen verursachen. Interessanterweise verursachte die Behandlung mit einem Cocktail aus TNF-α, INF-γ und IL-1β eine signifikant stärkere HIF-1α-Stabilisierung im Vergleich zu einfachen Behandlungen mit TNF-α, INF-γ oder IL-1β. Dieser Effekt wurde jedoch bei gleichzeitiger Behandlung mit IL-8, M-CSF und IGF-I nicht nachgewiesen. Darüber hinaus konnten wir zum ersten Mal zwei unterschiedliche Kinetiken der HIF-1α-Stabilisierung unter normoxischen Bedingungen feststellen. Unsere Daten zeigen ebenfalls erhöhte Proteinkonzentrationen von HIF-1α-relevanten Genen, die an der Entwicklung von Atherosklerose beteiligt sind. Ebenso zeigten wir in HCAECs nach normoxischer HIF-1α-Stabilisierung eine EBD vergleichbar mit hypoxischen Bedingungen.