Hypoxia-inducible factor as a pharmacological target


Cite item

Full Text

Abstract

The review is devoted to the role of specific regulatory protein HIF-1α (hypoxia-induced factor-1alpha) in the mechanisms of the organism adaptation to hypoxia. Pharmacological influence on HIF-1α for a target upregulation of processes of immediate and delayed organism adaptation to hypoxia is discussed in the article. Such approach opens new possibilities of effective pharmacotherapy of oncological, rheumatic, cardio-vascular and other diseases which have hypoxia and ischemia in their pathogenetic state.

About the authors

Vasiliy Yegorovich Novikov

Smolensk State Medical Academy

Email: novikov.farm@yandex.ru
Dr. Med. Sci., Professor and Head, Department of Pharmacology

Olga Sergeyevna Levchenkova

Smolensk State Medical Academy

Email: os.levchenkova@gmail.com
PhD (Pharmacology), Assistant Professor, Department of Pharmacology

References

  1. Александрова А. Е. Антигипоксическая активность и механизмы действия некоторых синтетических и природных соединений // Эксперим. и клин. фармакол. — 2005. — Т. 68, № 5. — С. 72–78.
  2. Беленичев И. Ф., Черний В. И., Колесник Ю. М. и др. Рациональная нейропротекция — Донецк: Издатель Заславский А. Ю., 2009. — 262 с.
  3. Галагудза М. М. Пре- и посткондиционирование как способы защиты миокарда от ишемического и реперфузионного повреждения: Автореф. дис… д-ра мед. наук. — СПб., 2007. — 46 с.
  4. Дикманов В. В., Новиков В. Е., Марышева В. В., Шабанов П. Д. Антигипоксические свойства производных тиазолоиндола // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 60–64.
  5. Зарубина И. В., Шабанов П. Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. — СПб.: Н-Л, 2004. — 368 с.
  6. Зарубина И. В. Современные представления о патогенезе гипоксии и ее фармакологической коррекции // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 31–48.
  7. Илюхин С. А., Новиков В. Е. Влияние антигипоксантов на эффективность кислоты ацетилсалициловой при остром воспалении // Вестник Смоленской гос. мед. академии. — 2012. — Т. 11, № 4. — С. 46–51.
  8. Кирова Ю. И. Влияние гипоксии на динамику содержания HIF-1aльфа в коре головного мозга и формирование адаптации у крыс с различной резистентностью к гипоксии // Пат. физиол. и эксперим. терапия. — 2012. — № 3. — С. 51–55.
  9. Левина А. А., Макешова А. Б., Мамукова Ю. И. и др. Регуляция гомеостаза кислорода. Фактор, индуцированный гипоксией (HIF) и его значение в гомеостазе кислорода // Педиатрия. — 2009. — Т. 87, № 4. — С. 92–98.
  10. Левченкова О. С., Новиков В. Е., Пожилова Е. В. Фармакодинамика и клиническое применение антигипоксантов // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. — 2012. — Т. 10, № 3. — С. 3–12.
  11. Лукьянова Л. Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции // Пат. физиол. и эксперим. терапия. — 2011. — № 1. — С. 3–19.
  12. Мисюрин А. В. Молекулярный патогенез миелопролиферативных заболеваний // Клинич. онкогематология. — 2009. — Т. 2, № 3. — С. 211–219.
  13. Новиков В. Е., Илюхин С. А. Влияние гипоксена на эффективность кислоты ацетилсалициловой при остром воспалении // Эксперим. и клин. фармакол. — 2013. — Т. 76, № 4. — С. 32–35.
  14. Новиков В. Е., Илюхин С. А., Пожилова Е. В. Влияние метапрота и гипоксена на развитие воспалительной реакции в эксперимента // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 63–66.
  15. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Фармакология гипоксии. — Смоленск: СГМА, 2007. — 130 с.
  16. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Новые направления поиска лекарственных средств с антигипоксической активностью и мишени для их действия // Эксперим. и клин. фармакол. — 2013. — Т. 76, № 5. — С. 37–47.
  17. Новиков В. Е., Новиков А. С., Крюкова Н. О. Гастропротекторные свойства мексидола и гипоксена // Эксперим. и клиническая фармакол. — 2010. — № 5. — С. 15–18.
  18. Новиков В. Е., Маркова Е. О., Дьяков М. Ю., Парфенов Э. А. Антигипоксическая активность комплексных соединений на основе аскорбиновой кислоты // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2011. — Т. 9, № 2. — С. 35–41.
  19. Павлов А. Д., Морщакова Е. Ф., Румянцев А. Г. Эритропоэз, эритропоэтин, железо. Молекулярные и клинические аспекты. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. — 299 с.
  20. Петухова Н. Ф., Новиков В. Е. Синергизм в действии кобазола и гипоксена // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2011. — Т. 9, № 2. — С. 51–54.
  21. Портниченко В. И., Носарь В. И., Портниченко А. Г. и др. Фазовые изменения энергетического метаболизма // Фізіол. журн. — 2012. — Т. 58, № 4. — С. 3–20.
  22. Ратан Р. Р., Сиддик А., Аминова Д. и др. Моделирование ишемического прекондиционирования. Ингибирование пролилгидроксилазы и индуцируемый гипоксией фактор-1: новые мишени для терапии инсульта // Stroke. — 2005. — № 7. — С. 87–92.
  23. Серебровская Т. В. Новая стратегия в лечении болезней: гипоксия-индуцируемый фактор // Вестник междунар. Акад. наук. — 2006. — № 1. — С. 29–31.
  24. Соколов А. В., Захарова Е. Т., Костевич В. А. и др. Апо-лактоферрин грудного молока — физиологический миметик гипоксии // Патогенез. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 61–62.
  25. Солкин А. А., Белявский Н. Н., Кузнецов В. И., Николаева А. Г. Основные механизмы формирования защиты головного мозга при адаптации к гипоксии // Вестник ВГМУ. — 2012. — Т. 11, № 1. — С. 6–14.
  26. Шабанов П. Д., Зарубина И. В., Новиков В. Е., Цыган В. Н. Метаболические корректоры гипоксии. — СПб., 2010. — 916 с.
  27. Шимановский Н. Л. Перспективы применения таргетной терапии при раке почек и печени // Междунар. мед. журн. — 2008. — № 3. — С. 108–111.
  28. Цибульников С. Ю. Исследование рецепторной природы опиоидергического компонента кардиопротекторного эффекта адаптации к хронической нормобарической гипоксии // Патогенез. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 69.
  29. Avramovich-Tirosh Y., Bar-Am O., Amit T. et al. Up-regulation of hypoxia-inducible factor (HIF)-1α and HIF-target genes in cortical neurons by the novel multifunctional iron chelator anti-Alzheimer drug, M30 // Curr. Alzheimer Res. — 2010. — Vol. 7, № 4. — P. 300–306.
  30. Barnucz E., Veres G., Hegedűs P. et al. Prolyl-hydroxylase inhibition preserves endothelial cell function in a rat model of vascular ischemia reperfusion injury // J. Pharmacol. Exp. Ther. — 2013. — Vol. 345, N 1. — P. 25–31.
  31. Finocchietto P. V., Franco M. C., Holod S. et al. Mitochondrial nitric oxide synthase: a masterpiece of metabolic adaptation, cell growth, transformation, and death // Exp. Biol. Med. — 2009. — Vol. 234. — P. 1020–1028.
  32. Freeman R. S., Barone M. C. Targeting hypoxia-inducible factor (HIF) as a the-rapeutic strategy for CNS disorders // Curr. Drug Targets CNS & Neurol. Disord. — 2005. — Vol. 4. — P. 85–92.
  33. Loinard С., Ginouvès A., Vilar J. et al. Inhibition of prolyl hydroxylase domain proteins promotes therapeutic revascularization // Circulation. — 2009. — Vol. 7. — P. 50–59.
  34. Lukyanova L. D., Sukoyan G. V., Kirova Y. I. Role of proinflammatory factors, nitric oxide, and some parameters of lipid metabolism in the development of immediate adaptation to hypoxia and HIF-1α accumulation // Bull. Exp. Biol. Med. — 2013. — Vol. 154, N 5. — P. 597–601.
  35. Mitsuru Takaku, Shuhei Tomita, Hirotsugu Kurobe et al. Systemic precondi-tioning by a prolyl hydroxylase inhibitor promotes prevention of skin flap necrosis via HIF-1-induced bone marrow-derived cells // PLOS ONE. — 2012. — Vol. 7, N 8. — P.1–9.
  36. Muchnik E, Kaplan J. HIF prolyl hydroxylase inhibitors for anemia // Expert Opin. Investig. Drugs. — 2011. — Vol. 20, N 5. — P. 645–656.
  37. Muinck E. D., Nagy N., Tirziu D., Murakami M. Protection against myocardial ischemia-reperfusion injury by the angiogenic Masterswitch protein PR 39 gene therapy: the roles of HIF1alpha stabilization and FGFR1 signaling // Antioxid. Redox Signal. — 2007. — Vol. 9, N 4. — P. 437–45.
  38. Muz B., Larsen H., Madden L. et al. Prolyl hydroxylase domain enzyme 2 is the major player in regulating hypoxic responses in rheumatoid arthritis // Arthritis Rheum. — 2012. — Vol. 64, N 9. — P. 2856–2867.
  39. Myllyharju J., Koivunen P. Hypoxia-inducible factor prolyl 4-hydroxylases: common and specific roles // Biol Chem. — 2013. — Vol. 394, N 4. — P. 435–448.
  40. Nagle D. G., Zhou Yu-Dong Natural Product-Derived Small Molecule Activators of Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) // Curr. Pharm. Des. — 2006. — Vol. 12, N 21. — P. 2673–2688.
  41. Newcomb E. W., Lukyanov Y., Schnee T. etc. Noscapine inhibits hypoxia-mediated HIF-1alpha expression and angiogenesis in vitro: a novel function for an old drug // Int. J. Oncol. — 2006. — Vol. 28, N 5. — P. 1121–1130.
  42. Nilsson M. B., Zage P. E., Zeng L. et al. Multiple receptor tyrosine kinases regulate HIF-1α and HIF-2α in normoxia and hypoxia in neuroblastoma: implications for antiangiogenic mechanisms of multikinase inhibitors // Oncogene. — 2010. — Vol. 29. — P. 2938–2949.
  43. Ogunshola O., Antoniou X. Contribution of hypoxia to Alzheimer's disease: is HIF-1alpha a mediator of neurodegeneration? // Cell Mol. Life Sci. — 2009. — Vol. 66, N 22. — P. 3555–3563.
  44. Onnis B., Rapisarda A., Melillo G. Development of HIF-1 Inhibitors for cancer therapy // J. Cell Mol. Med. — 2009. — Vol. 13, N 9. — P. 2780–2786.
  45. Oommen D., Prise K. M. KNK437, abrogates hypoxia-induced radioresistance by dual targeting of the AKT and HIF-1α survival pathways // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 2012. — Vol.421, N 3. — P. 538–543.
  46. Qingdong K., Costa M. Hypoxia-Inducible Factor-1 // Mol. Pharmacol. — 2006. — Vol. 70, N 5. — P.1469–1480.
  47. Semenza G. L. Evaluation of HIF-1 inhibitors as anticancer agents // Drug Discov. Today. — 2007. — 12 (19–20). — P. 853–859.
  48. Semenza G. L. Regulation of oxygen homeostasis by hypoxia-inducible factor 1 // Physiology (Bethesda). — 2009. — Vol. 24. — P. 97–106.
  49. Sen Banerjee S., Thirunavukkarasu M., Tipu Rishi M. et al. HIF-prolyl hydroxylases and cardiovascular diseases // Toxicol. Mech. Methods. — 2012. — Vol. 22, N 5. — P. 347–358.
  50. Sendoel A., Kohler I., Fellmann C. et al. HIF-1 antagonizes p53-mediated apoptosis through a secreted neuronal tyrosinase // Nature. — 2010. — Vol. 465. — P. 577–583.
  51. Shafighi M., Olariu R., Fathi A. R. et al. Dimethyloxalylglycine stabilizes HIF-1α in cultured human endothelial cells and increases random-pattern skin flap survival in vivo // Plast. Reconstr. Surg. — 2011. — Vol. 128, N 2. — P. 415–422.
  52. Shen X., Wan C., Ramaswamy G. et al. Prolyl hydroxylase inhibitors increase neoangiogenesis and callus formation following femur fracture in mice // J. Orthop. Res. — 2009. — Vol. 27, N 10. — P. 1298–1305.
  53. Sun K., Halberg N., Khan M. Selective inhibition of hypoxia-inducible factor 1α ameliorates adipose tissue dysfunction // Mol. Cell Biol. — 2013. — Vol. 33, N 5. — P. 904–917.
  54. Tanaka T., Kojima I., Ohse T. et al. Cobalt promotes angiogenesis via hypoxia-inducible factor and protects tubulointerstitium in the remnant kidney model // Lab. Invest. — 2005. — Vol. 85. — P. 1292–1307.
  55. Walmsley S. R., Chilvers E. R., Thompson A. A. et al. Prolyl hydroxylase 3 (PHD3) is essential for hypoxic regulation of neutrophilic inflammation in humans and mice // J. Clin. Invest. — 2011. — Vol. 121, N 3. — P. 1053–1063.
  56. Wan C., Gilbert S. R., Wang Y. et al. Activation of the hypoxia-inducible factor-1α pathway accelerates bone regeneration // PNAS. — 2008. — Vol. 105, N 2. — P. 686–691.
  57. Zagorska A., Dulak J. HIF-1: knowns and unknowns of hypoxia sensing // Acta Biochimica Polonica. — 2004. — Vol. 51, N 3. — P. 563–585.
  58. Zhang H., Qian D. Z., Tan Y. S. et al. Digoxin and other cardiac glycosides inhibit HIF-1 synthesis and block tumor growth // PNAS. — 2008. — Vol. 105, N 50. — P. 19 579–19 586.
  59. Zhang Z., Yan J., Chang Y. et al. Hypoxia Inducible Factor-1 as a target for neurodegenerative diseases // Current Medicinal Chemistry. — 2011. — Vol. 18, N 28. — P. 4335–4343.

Copyright (c) 2013 Novikov V.Y., Levchenkova O.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».