напряжения кислорода, при котором синтезируется больше всего аггрекана и коллагена II типа. HIF-1α – это мастер-регулятор гликолитического метаболизма клеток при ишемии, который регулирует уровень внутриклеточного (цитозольного) лактата. Это один из факторов, отвечающих за пролиферацию (деление) клеток, дифференцировку незрелых стволовых клеток, поддержание их метаболической активности, синтез коллагена II типа, регуляцию синтеза экстраклеточного матрикса, регуляцию ангиогенеза, регуляцию аутофагии, апоптоз и минерализацию замыкательной пластинки через активацию адаптивных генов.
Изоформа HIF-2α – является катаболическим регулятором и отвечает за активацию генов синтеза матрикс деградирующих энзимов (протеиназ) и провоспалительных медиаторов. Индуцируется фактором некроза опухоли- альфа (TNF-α) и через активацию ядерного фактора κB (NF-κB) запускает синтез ММР-3 и ММР-13, стимулирует оссификацию замыкательной пластинки, блокирует аутофагию в клетках, стимулирует ангиогенез (рост сосудов).
Изоформа HIF–3α является регулятором изоформ HIF-1α и HIF-2α, блокируя их деятельность.
При напряжении кислорода в пульпозном ядре порядка 1-5%, «обобщенный» HIF активирует как сигнальные пути, запускающие анаболические процессы в клетках через активацию генов, отвечающих за синтез аггрекана и коллагена II типа, так и сигнальные пути, запускающие катаболические процессы через активацию генов, отвечающих за синтез интерлейкина-1бета (IL-1β) , фактора некроза опухоли – альфа (TNF-α) и т.д. Другими словами, фактор отвечает за баланс анаболических и катаболических процессов (гомеостатическое ремоделирование матрикса пульпозного ядра при гипоксии) и работает по принципу стрелочного перевода на железной дороге.
При падении напряжения кислорода ниже 1% (критическая гипоксия) фактор HIF активирует только катаболические пути и, по сути, являясь химическим детонатором воспалительной реакции в диске, итогом которой будет смена фенотипа («старение» клеток) или апоптоз клеток (смерть) с последующими дегенеративными процессами в матриксе диска. Длительная пороговая гипоксия (0,5 – 1%) вызывает «перебор» по синтезу HIF фактора, который в том числе активирует гены, ответственные за синтез фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). Это компенсаторная реакция, направленная на восстановление дыхательного гомеостаза пульпозного комплекса за счет стимула врастания капилляров внутрь диска.
Нарушение синтеза HIF может привести к смерти клеток из-за обратного процесса – выраженного повышения парциального напряжения кислорода на фоне повышения уровня глюкозы (нарушена взаимная балансировка по оси «HIF-PGC-1α»). При таком анаболическом раскладе резко повышается производство энергии митохондриями по оксидативному (!) типу с быстрым накоплением перекисей и дальнейшим оксидативным стрессом. Клетки пульпозного ядра предпочитают работать в умеренно ишемической среде за счет гликолитического окисления углеводов и жиров («брожение»). Это снижает количество утечек электронов из дыхательной цепи