人体在胚胎发育、急慢性血管疾病及恶性肿瘤等生理、病理条件下，局部组织由于氧分压低于正常值而形成低氧环境。肿瘤组织以血管为中心生长，肿瘤细胞的恶性增殖，使肿瘤血管新生相对滞后，同时生成血管网络的紊乱导致肿瘤组织内部供血不足，会造成局部低氧环境。严重或持续的低氧可以引起细胞死亡，但是另一方面肿瘤细胞通过自身调节不仅得以生存，还可以引发对增殖、转移和侵袭的促进效应。　　HIF-1是细胞应答低氧应激的一个重要转录调控因子。HIF-1是由异元二聚体，由α，β两个亚基组成的。HIF-1β一般组成性表达，可以辅助HIF-1α和靶基因的启动子结合，从而发挥转录调节活性。HIF-1α真正具有转录激活活性，它可以和靶基因启动子上的HREs结合，在辅助激活因子CBP/p300的协助下激活靶基因的表达。　　HIF-1α调节的基因众多，广泛参与血管新生、能量代谢、细胞内酸碱调节、细胞增殖和转移侵袭以及凋亡等和肿瘤发展和预后相关的多个层面。　　一方面，HIF-1α通过对下游一系列靶基因调控，包括VEGF、糖酵解的关键酶及葡萄糖转运子、碳酸酐酶9和单羧酸转运蛋白4、CyclinD1、MMP-1和MMP-9等，发挥对肿瘤细胞生存、增殖和侵袭的正性促进作用。另一方面，HIF-1α也参与细胞的凋亡调节。除了对细胞在各种应激中的正性保护作用外，有研究表明低氧可促进BNIP3、Nip3和NOXA这些促凋亡Bcl-2家族成员表达。HIF-1α还可以稳定p53，促进其靶基因p21的表达诱导凋亡。此外，HIF-1α的持续激活还在一些肿瘤模型中表现出抑制增殖效应。因为HIF-1α调控的许多基因对肿瘤细胞生存起促进作用，所以它也成为抗肿瘤研究的治疗靶点，对其调控机制成为研究热点。　　HIF-1转录激活活性受多种因素调节，HIF-1α蛋白的稳定性是低氧应激条件下其活性的主要的调节方式，此外辅助激活因子和HIF-1α转录激活域的结合也是其转录活性的调节途径。常氧条件下，HIF-1α分子中氧依赖的降解结构域的特异性脯氨酸位点被PHD羟化，招募具有E3泛素连接酶活性的pVHL与之结合，介导HIF-1α经泛素蛋白酶体通路发生蛋白降解。因此，常氧条件下HIF-1的转录活性受抑制。氧分压降低，PHD的活性受抑制，HIF-1α由于不能被羟基化修饰而降解受抑制，蛋白稳定性增加，其转录激活活性也相应增强，促进下游靶基因的转录。除了低氧应激，HIF-1α蛋白稳定性还受到如Hsp90、RACK1及HAF等这些些非氧依赖因子的调节。此外，一些生长因子、原癌基因、和ROS等可以通过活化PI3K/Akt途径促进HIF-1α的蛋白表达，进而增强其转录活性。　　在人类对抗肿瘤的进程中，化学预防是利用单一或多重天然或合成的化合物组合使用，来预防、阻断、抑制或逆转癌症发生进程的抗肿瘤手段。植物当中天然化合物的多样性为从植物中寻找有效的化学预防药物提供有力条件。雷公藤红素（Celastrol， Cel）是从雷公藤根部分离的单体成分，也是其主要的活性成分。研究表明，Cel具有潜在抗肿瘤活性。它可抑制肿瘤细胞的增殖、诱导发生细胞周期阻滞。Cel不仅自身可以通过诱导ROS引起肿瘤细胞凋亡，还能够协同细胞因子、化疗药物增强对肿瘤细胞的调亡诱导。现有的研究显示Cel可抑制Hsp90的分子伴侣功能，并显示出一定的蛋白酶体抑制活性。此外，Cel可以抑制VEGFR或VEGF诱导的Akt/mTOR/p70S6K信号通路的激活，从而抑制血管生成介导的肿瘤生长。　　但是，目前就Cel调控HIF-1的相关研究还很有限。本研究观察了Cel对HIF-1α转录激活活性的影响，明确了其背后潜在的机制，对相关的生物学效应做以初步的探讨。为更全面理解该天然化合物的作用机理，更好的发挥其癌症化学预防作用提供理论参考。　　首先，我们观察了Cel对HIF-1α蛋白表达的影响。发现无论是物理低氧、化学低氧条件还是常氧条件下Cel都可以诱导HIF-1α蛋白表达增加，而对HIF-1β的表达没有显著影响。其次，我们利用免疫荧光方法观察了Cel在低氧环境下诱导的HIF-1α蛋白的细胞内定位，发现Cel诱导的HIF-1α定位于细胞核。通过分离胞浆胞核蛋白，利用蛋白印迹方法检测常氧条件下Cel诱导的HIF-1α蛋白在细胞内的分布。结果发现Cel诱导的HIF-1α同样只定位于细胞核。随后，我们利用双报告基因实验和实时定量PCR技术对HIF-1α的转录激活活性和HIF-1α调控的下游靶基因VEGF和Glut-1的转录进行了检测。发现Cel诱导HIF-1α的表达增加及核内聚集确实上调了HIF-1α的转录活性和下游靶基因的表达。这种诱导作用并非是Cel剂量选择因素所致，因为在纳摩尔级的低剂量下Cel仍然可以诱导HIF-1α，激活其转录活性。　　对于Cel上调HIF-1α的潜在机制的研究，鉴于Cel对HIF-1α mRNA的表达没有影响，因此我们推断它可能通过转录后水平调控机制促进HIF-1α蛋白累积。首先，我们通过对泛素化HIF-1α的检测发现Cel仅能够引起HIF-1α本身的表达增加，而对泛素化的HIF-1α表达不产生影响。这说明Cel不是通过抑制蛋白酶体引起HIF-1α蛋白稳定性增加。另外，Cel也能促进脯氨酸羟化位点突变的HIF-1α的蛋白表达增加进一步说明它不是通过抑制经典的HIF-1α蛋白降解途径来诱导HIF-1α上调。于是我们从蛋白翻译角度进行了深入探讨。首先，有研究表明，血清刺激可以通过促进蛋白质合成而促进HIF-1α蛋白表达。通过和血清刺激相对比，Cel与血清刺激相似可以活化Akt/p70S6K途径促进HIF-1α表达增加。其次，无论常氧和低氧Cel都可以活化Akt/p70S6K，当用NAC抑制了ROS的产生，以及用LY294002抑制了Akt上游的PI3K的活化，Cel对HIF-1α的诱导作用完全受到抑制，Akt/p70S6K的活化也消失。综合以上结果可以看出Cel通过ROS活化PI3K/Akt/p70S6K途径，促进了HIF-1α的表达增加。　　Cel对HIF-1α这种诱导作用的生物学效应，从促生存角度我们选取了细胞增殖和迁移能力两个方面进行观察。通过MTT方法对HepG2细胞增殖的观察发现Cel并未促进细胞增殖，反而在高剂量下对细胞增殖有抑制效应，低剂量Cel对HepG2细胞周期也没有显著影响;利用细胞创伤愈合实验我们观察到Cel对HepG2细胞和血管内皮细胞迁移能力也没有正向作用。Cel上调HIF-1α的活性却在HepG2细胞增殖和迁移上的这种阴性效应，可能与HIF-1α激活靶基因具有细胞特异性相关。但是鉴于Cel的确通过ROS诱导HIF-1α的累积，促进其转录激活活性，因此应该进一步扩大筛选细胞范围，从而完善我们对这种诱导作用是否对肿瘤细胞有正性促进作用的认识。　　随着对HIF-1α的了解深入，人们还发现它参与细胞死亡相关基因的调控。我们也观察到Cel对HIF-1α的诱导和Cel引起的细胞凋亡有一定的相关性。随Cel诱导的细胞凋亡加剧，HIF-1α蛋白水平也相应增加，抑制了细胞凋亡后Cel对HIF-1α的诱导作用受到抑制。而且和凋亡相关的HIF-1α的下游基因BNIP3的蛋白表达和细胞凋亡程度有一定伴随效应。提示，HIF-1α的变化可能与Cel引起的细胞凋亡存在某种联系。但HIF-1α的上调是促进凋亡还是拮抗凋亡还需进一步实验证实。　　我们从现有研究结果得出结论:Cel可以非氧依赖的促进HIF-1α蛋白累积，促进HIF-1α的核输入和转录激活作用。这种诱导作用不是通过蛋白的稳定性产生的，而是通过诱导ROS产生进一步通过PI3K活化Akt/p70S6K途径促进蛋白表达形成的。Cel诱导HIF-1α表达不影响HepG2细胞的增殖和迁移能力，可能与Cel诱导的细胞凋亡有关。