低酸素誘導性因子-1をノックアウトしても、ゼブラフィッシュの急性熱耐性や熱硬化は損なわれない

Hypoxia inducible factor-1 knockout does not impair acute thermal tolerance or heat hardening in zebrafish.

• William Joyce
• Steve F Perry

抄録

これまで臨界高温にさらされていた魚類（または他の動物）における臨界熱最大値（CT）の急激な上昇は「熱硬化」と呼ばれており、これはますます過酷になる環境に対処するための重要な戦略である可能性が高い。急激な熱耐性を決定する生理学的メカニズムや、熱硬化を促進する根本的な経路については、まだ議論の余地があります。しかし、高温への曝露は組織の低酸素化と関連しており、低酸素誘導性因子-1（Hif-1）の発現増加と関連している可能性が示唆されています。我々は、機能的なHif-1パラログ（Hif-1aaおよびHif-1abダブルノックアウト；Hif-1）を欠失したゼブラフィッシュ（）を用いて、低酸素耐性を研究した。私たちは、Hif-1ゼブラフィッシュは野生型に比べて急性耐熱性が低下し、熱硬化能力が失われるのではないかと考えていた。しかし、Hif-1ゼブラフィッシュと野生型ではCTに差はなく、48時間後にCTを再試験したところ、両遺伝子型とも同程度の熱硬化を示すことが確認された。Hif-1ゼブラフィッシュは低酸素耐性が低下しているにもかかわらず、熱耐性は変化しておらず、これらの特性は必ずしも機能的に関連しているわけではないことが示唆された。したがって、Hif-1は熱硬化という形での短期的な順応には必要ないと考えられる。

The rapid increase in critical thermal maximum (CT) in fish (or other animals) previously exposed to critically high temperature is termed 'heat hardening', which likely represents a key strategy to cope with increasingly extreme environments. The physiological mechanisms that determine acute thermal tolerance, and the underlying pathways facilitating heat hardening, remain debated. It has been posited, however, that exposure to high temperature is associated with tissue hypoxia and may be associated with the increased expression of hypoxia-inducible factor-1 (Hif-1). We studied acute thermal tolerance in zebrafish () lacking functional Hif-1 paralogs (Hif-1aa and Hif-1ab double knockout; Hif-1), which are known to exhibit markedly reduced hypoxia tolerance. We hypothesized that Hif-1 zebrafish would suffer reduced acute thermal tolerance relative to wild type and that the heat hardening ability would be lost. However, on the contrary, we observed that Hif-1 and wild-type fish did not differ in CT, and both genotypes exhibited heat hardening of a similar degree when CT was re-tested 48 h later. Despite exhibiting impaired hypoxia tolerance, Hif-1 zebrafish display unaltered thermal tolerance, suggesting that these traits are not necessarily functionally associated. Hif-1 is accordingly not required for short-term acclimation in the form of heat hardening.