作者：李蓓，王路瑶，唐轶珣，孔高茵，湖南师范大学附属第一医院湖南省人民医院麻醉医学中心
新生儿
中国NHIE发病率约为3‰~6‰，NHIE存活患儿中仍有20%~30%存在不同程度的神经功能障碍。缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)在NHIE中表达增加，并通过调控其下游基因在NHIE发挥双向作用。本文主要以HIF-1α在NHIE中的作用机制进行综述。
1.NHIE发病机制
NHIE发病机制复杂。母亲合并妊娠期高血压、糖尿病、子宫与脐带异常、羊水污染、药物使用不当等是NHIE发生的不良因素，新生儿合并肺炎、败血症、
从病理生理角度来说，NHIE是大脑损伤后数小时至数月内神经元持续死亡的过程，这个过程可分为三个阶段。
第一阶段发生在NHIE数小时内，此时大脑缺血缺氧，细胞兴奋性
2.HIF-1α的功能和活性调节
HIF-1是一种由HIF-1α和HIF-1β组成的异源二聚体。在正常氧水平条件下，以Fe2+和α-酮戊二酸及α-酮戊二酸盐作为底物，受氧水平调节的HIF-1α亚基在氧依赖性降解区域的
细胞缺氧时，HIF-1α的脯氨酸羟基化被抑制，HIF-1α与HIF-1β二聚化获得了一种新的构象状态，易位入核，最终与其他激活因子形成转录复合物，启动多基因的表达，使细胞耐受低氧状态。
3.HIF-1α调控下游基因
在NHIE中，HIF-1α调控的下游基因有血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、促
一方面，HIF-1α可通过调节代谢促进脑细胞葡萄糖吸收、修复血脑屏障、促进血管生成、促进神经细胞生成与成熟、营养神经细胞等发挥积极作用；另一方面，HIF-1α可增加血脑屏障的通透性，增强凋亡基因的表达加重脑损伤。
3.1HIF-1α调控VEGF
血管内皮生长因子在不同的脑损伤时期对大脑神经元起双向作用。VEGF能加重脑损伤早期血脑屏障功能损害，从而引起脑水肿的发生，造成神经元死亡，损伤程度与VEGF的表达量呈正相关。大脑缺血缺氧2h后，神经元中VEGF水平增加，促进紧密连接蛋白分解，破坏血脑屏障完整性。
研究表明，大脑缺血缺氧后早期VEGF与血管内皮生长因子受体2结合，激活下游PI3K-Akt信号通路，使内皮
VEGF在NHIE晚期介导血管生成、促进神经功能恢复。VEGF能通过促进血管内皮细胞增多而刺激脑血管新生。脑卒中的大脑皮层过表达VEGF，8周后缺血区域的血管内皮细胞面积显著增加，形成新的基底膜，同时平滑肌细胞增生，脑卒中区域血管长度和血管分支增加，由于血运重建，神经元增殖并向成熟神经元分化，间接营养神经。VEGF还能直接营养神经。
当HIF-1α与HIF-1β二聚化后，神经修复相关基因如血小板内皮细胞黏附分子-1和VEGF的转录增加，同时又刺激神经修复过程，促进功能恢复。针灸治疗缺氧缺血性脑病(HIE)幼鼠实验研究提示后期HIF-1α、VEGF升高对HIE幼鼠的预后具有改善作用。因此HIF-1α对VEGF在NHIE中具有双向调控作用。
3.2HIF-1α调控EPO
EPO在胎儿时期由肝脏产生，出生后肾小管间质细胞逐渐成为其产生和分泌的主要场所。EPO在人类大脑的星形胶质细胞、神经元等细胞中都有表达。EPO在幼鼠发育和缺血缺氧环境中均发挥重要作用。小鼠发育早期，EPO刺激海马特异性神经元成熟和突触产生。
缺血缺氧时，EPO能降低轴突损伤标志物淀粉样前体蛋白的表达，诱导新生大鼠皮质和海马中突触素1和突触后致密物-95等突触蛋白升高，诱导树突状标志物微管相关蛋白的表达，恢复缺氧缺血后的轴突密度。由于外源性重组人EPO可以增加脑内EPO水平，因此采取外源性重组人EPO治疗能促进脑缺血后期的血管和神经生成。
研究显示，EPO联合亚低温治疗可提高新生儿神经行为测定(NBNA)评分。目前亚低温是医治NHIE的有效方式，但其治疗效果仍存在局限性且不良反应多，因此亚低温与EPO的联合使用可成为一种有潜力的治疗方式。
3.3HIF-1α调控代谢基因
NHIE后脑组织的能量调节对神经功能恢复至关重要。脑缺血缺氧后氧气和葡萄糖锐减，Glut1升高能显著提高脑损伤后早期转运和吸收葡萄糖的能力，为细胞转变无氧代谢提供能量。HIF-1α能促进无氧代谢，同时抑制氧化磷酸化，调节血红素加氧酶-1和核因子E2相关因子，减轻氧化应激。MCT4是一种乳酸外排转运体，MCT4mRNA水平随HIF-1α升高而升高，同时促进细胞内乳酸排泄。细胞内乳酸增加时，HIF-1α的下游基因VEGF表达增加，刺激血管生成，为细胞提供更多氧气的同时运输排泄的乳酸。
3.4HIF-1α调控MMP9
MMP-9具有调节细胞外基质和基底膜重建的作用。在脑缺血缺氧状态时，MMP-9可从活化的神经胶质中释放，从而导致基底膜蛋白水解降解，损害了血脑屏障的完整性，使得外周中性粒细胞和巨噬细胞能进入大脑。中性粒细胞、巨噬细胞与小胶质细胞一起分泌趋化因子和促炎细胞因子，导致脑水肿的发生，加重脑神经损伤。
在NHIE中，MMP-9能破坏血脑屏障毛细血管基底膜，加重脑组织毛细血管通透性，引起继发性脑水肿和脑损伤。研究发现，人类HIE新生儿血清中HIF-1α、VEGF和MMP-9表达升高，HIF-1α通过下游基因VEGF来发挥对MMP-9的调控作用。HIF-1α、VEGF和MMP-9的相互交联、相互作用，MMP-9或可成为NHIE预后的临床指标。
3.5HIF-1α调控AQP4
AQP4是导致NHIE后血脑屏障受损的关键分子之一。AQP4协调水在细胞内液、细胞外液、脑脊液中运动，维持脑脊液的平衡。在低氧损伤3h后，大鼠HIF-1α与AQP4蛋白表达作用增强，海马星形胶质细胞中的HIF1-α核易位，诱导AQP4蛋白水平升高。AQP4只在中重度缺血缺氧患儿中明显升高。NHIE患儿脑脊液中HIF-1α、AQP4水平越高，患儿NBNA评分越低。NHIE患儿出生第28天脑脊液中HIF-1α、AQP4水平仍与神经功能预后关系密切。上述研究提示，HIF-1α与AQP4的表达水平可成为NHIE预后的临床指标之一。
3.6HIF-1α调控凋亡基因
细胞凋亡是一种与多种蛋白分子相关的细胞程序性死亡，其中B细胞淋巴瘤-2(B cell lymphoma 2 family protein，Bcl-2)蛋白家族和胱天蛋白酶家族在细胞凋亡中尤为重要。Bcl-2/腺病毒E1B相互作用蛋白3(BNIP3)是Bcl-2蛋白家族的非典型成员。研究发现，BNIP3蛋白可能是缺氧细胞死亡中HIF-1α的重要下游效应器之一。
脑缺血缺氧后，大鼠脑皮质和纹状体神经元中的HIF-1α表达升高，并诱导下游BNIP3激活，激活的BNIP3与其他蛋白分子相互作用参与细胞核内的DNA转录或mRNA剪接过程，诱导细胞发生凋亡，并且在持续缺氧的条件下，HIF-1α会不断提高BNIP3的表达水平并强化Bcl-2关联X蛋白(BCL-2-associatedXprotein，Bax)的反式激活，促进细胞凋亡。
低氧条件下，经过HIF-1α抑制剂预处理的人神经元细胞系AGE1中BNIP3的表达明显降低，细胞凋亡减轻，且细胞凋亡数量与BNIP3表达水平呈正相关。Caspase-3是脑损伤后活性氧介导神经元细胞凋亡的主要靶点，Caspase-3的表达程度可直接体现细胞凋亡水平。HIF-1α对细胞的凋亡与抗凋亡作用取决于细胞缺血缺氧程度与持续时间。在轻度缺氧情况下，HIF-1α被部分激活，诱导参与糖酵解，顺应缺氧条件；同时通过激活抗凋亡基因Survivin的表达并抑制Caspase-3发挥抗凋亡作用，从而减轻脑损伤。
在中度缺氧情况下，HIF-1α完全激活，诱导血管生成，并通过诱导蛋白磷酸酶1核目标亚基部分激活p53，同时HIF-1α通过竞争共激活因子p300来抑制p53。在严重缺氧情况下，p53完全激活，Bax蛋白过表达，线粒体内的
研究提示，间歇性重复轻度缺氧诱导的低剂量HIF-1α升高可产生脑保护作用；同时持续缺氧会过度激活HIF-1α产生神经毒性作用。
4.结语
HIF-1α在NHIE中具有神经保护及神经毒性的双向调节作用，缺血缺氧的严重程度和持续时间可能是影响HIF-1α功能的主要因素。脑缺血之后脑保护的治疗方向(EPO联合亚低温治疗、脑损伤后期促进VEGF表达的药物治疗、调节糖代谢、修复血脑屏障减轻脑水肿等)皆与HIF-1α存在密切联系，因此HIF-1α的研究可能会为NHIE的治疗带来前景。
来源：李蓓,王路瑶,唐轶珣,孔高茵.HIF-1α在新生儿缺血缺氧性脑病中的研究进展[J].中南医学科学杂志,2023,51(02):309-312.
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