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Increasing Oxygen Partial Pressures Induce a Distinct Transcriptional Response in Human PBMC: A Pilot Study on the “Normobaric Oxygen Paradox”

dc.rights.licenseCC1en_US
dc.contributor.authorFratantonio, Deborah
dc.contributor.authorVirgili, Fabio
dc.contributor.authorZucchi, Alessandro
dc.contributor.authorLAMBRECHTS, Kate
dc.contributor.authorLatronico, Tiziana
dc.contributor.authorLafère, Pierre
dc.contributor.authorGermonpré, Pierre
dc.contributor.authorBALESTRA, Costantino
dc.contributor.illustratorBalestra, Costantino
dc.contributor.otherZucchi, Alessandro
dc.contributor.otherLambrechts, Kate
dc.contributor.otherPierre, Lafere
dc.contributor.otherGermonpre, Germonpre
dc.contributor.otherBalestra, Costantino
dc.contributor.otherFratantonio, Deborah
dc.contributor.otherVirgili, Fabio
dc.contributor.otherZucchi, Alessandro
dc.contributor.otherLambrechts, Kate
dc.date.accessioned2021-01-21T21:41:49Z
dc.date.available2021-01-21T21:41:49Z
dc.date.issued2021-01-05
dc.identifier.issn1422-0067en_US
dc.identifier.urihttps://luck.synhera.be/handle/123456789/538
dc.identifier.doi10.3390/ijms22010458en_US
dc.description.abstractThe term "normobaric oxygen paradox" (NOP), describes the response to the return to normoxia after a hyperoxic event, sensed by tissues as oxygen shortage, and resulting in up-regulation of the Hypoxia-inducible factor 1alpha (HIF-1alpha) transcription factor activity. The molecular characteristics of this response have not been yet fully characterized. Herein, we report the activation time trend of oxygen-sensitive transcription factors in human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) obtained from healthy subjects after one hour of exposure to mild (MH), high (HH) and very high (VHH) hyperoxia, corresponding to 30%, 100%, 140% O2, respectively. Our observations confirm that MH is perceived as a hypoxic stress, characterized by the activation of HIF-1alpha and Nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (NRF2), but not Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-kappaB). Conversely, HH is associated to a progressive loss of NOP response and to an increase in oxidative stress leading to NRF2 and NF-kB activation, accompanied by the synthesis of glutathione (GSH). After VHH, HIF-1alpha activation is totally absent and oxidative stress response, accompanied by NF-kappaB activation, is prevalent. Intracellular GSH and Matrix metallopeptidase 9 (MMP-9) plasma levels parallel the transcription factors activation pattern and remain elevated throughout the observation time. In conclusion, our study confirms that, in vivo, the return to normoxia after MH is sensed as a hypoxic trigger characterized by HIF-1alpha activation. On the contrary, HH and VHH induce a shift toward an oxidative stress response, characterized by NRF2 and NF-kappaB activation in the first 24 h post exposure.en_US
dc.description.abstractfrLe terme «paradoxe normobare de l'oxygène» (NOP), décrit la réponse au retour à la normoxie après un événement hyperoxique, détecté par les tissus comme un manque d'oxygène, et entraînant une régulation à la hausse de la transcription du facteur 1alpha inductible par l'hypoxie (HIF-1alpha) activité des facteurs. Les caractéristiques moléculaires de cette réponse n'ont pas encore été complètement caractérisées. Ici, nous rapportons la tendance du temps d'activation des facteurs de transcription sensibles à l'oxygène dans les cellules mononucléées du sang périphérique humain (PBMC) obtenues à partir de sujets sains après une heure d'exposition à une hyperoxie légère (MH), élevée (HH) et très élevée (VHH), correspondant à 30%, 100%, 140% d'O2, respectivement. Nos observations confirment que la MH est perçue comme un stress hypoxique, caractérisé par l'activation de HIF-1alpha et du facteur nucléaire (dérivé d'érythroïde 2) semblable à 2 (NRF2), mais pas du facteur nucléaire kappa-amplificateur de chaîne légère de B activé cellules (NF-kappaB). A l'inverse, HH est associée à une perte progressive de la réponse NOP et à une augmentation du stress oxydatif conduisant à l'activation de NRF2 et NF-kB, accompagnée de la synthèse de glutathion (GSH). Après VHH, l'activation de HIF-1alpha est totalement absente et la réponse au stress oxydatif, accompagnée de l'activation de NF-kappaB, est répandue. Les concentrations plasmatiques intracellulaires de GSH et de matrice métallopeptidase 9 (MMP-9) sont parallèles au schéma d'activation des facteurs de transcription et restent élevées pendant toute la durée d'observation. En conclusion, notre étude confirme que, in vivo, le retour à la normoxie après MH est ressenti comme un déclencheur hypoxique caractérisé par l'activation de HIF-1alpha. Au contraire, HH et VHH induisent un changement vers une réponse au stress oxydatif, caractérisé par l'activation de NRF2 et NF-kappaB dans les 24 premières heures après l'exposition.en_US
dc.description.abstractenThe term "normobaric oxygen paradox" (NOP), describes the response to the return to normoxia after a hyperoxic event, sensed by tissues as oxygen shortage, and resulting in up-regulation of the Hypoxia-inducible factor 1alpha (HIF-1alpha) transcription factor activity. The molecular characteristics of this response have not been yet fully characterized. Herein, we report the activation time trend of oxygen-sensitive transcription factors in human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) obtained from healthy subjects after one hour of exposure to mild (MH), high (HH) and very high (VHH) hyperoxia, corresponding to 30%, 100%, 140% O2, respectively. Our observations confirm that MH is perceived as a hypoxic stress, characterized by the activation of HIF-1alpha and Nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (NRF2), but not Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-kappaB). Conversely, HH is associated to a progressive loss of NOP response and to an increase in oxidative stress leading to NRF2 and NF-kB activation, accompanied by the synthesis of glutathione (GSH). After VHH, HIF-1alpha activation is totally absent and oxidative stress response, accompanied by NF-kappaB activation, is prevalent. Intracellular GSH and Matrix metallopeptidase 9 (MMP-9) plasma levels parallel the transcription factors activation pattern and remain elevated throughout the observation time. In conclusion, our study confirms that, in vivo, the return to normoxia after MH is sensed as a hypoxic trigger characterized by HIF-1alpha activation. On the contrary, HH and VHH induce a shift toward an oxidative stress response, characterized by NRF2 and NF-kappaB activation in the first 24 h post exposure.en_US
dc.description.sponsorshipNoneen_US
dc.description.tableofcontentsVariations des réponses cellulaires à la pression partielle d'oxygèneen_US
dc.language.isoENen_US
dc.publisherMDPIen_US
dc.relation.ispartofInternational Journal of Molecular Scienceen_US
dc.rights.urihttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/33466421en_US
dc.subjectOxyge, Hif-1A, PBMC, Hyperbaric Oxygenen_US
dc.subject.frOxygène, Nf-kappa B, NRF2, Paradoxe de l'Oxygène normobareen_US
dc.subject.enHIF-1alpha, NF-kappaB, Nrf2 , hyperbaric oxygen pulsed hyperoxia, relative hypoxiaen_US
dc.titleIncreasing Oxygen Partial Pressures Induce a Distinct Transcriptional Response in Human PBMC: A Pilot Study on the “Normobaric Oxygen Paradox”en_US
dc.title.enIncreasing Oxygen Partial Pressures Induce a Distinct Transcriptional Response in Human PBMC: A Pilot Study on the “Normobaric Oxygen Paradox”en_US
dc.title.frL'augmentation des pressions partielles d'oxygène induit une réponse transcriptionnelle distincte dans les PBMC humaines: une étude pilote sur le «paradoxe de l'oxygène normobare»en_US
dc.typeArticle scientifiqueen_US
synhera.classificationSciences de la santé humaineen_US
synhera.institutionHE Bruxelles Brabanten_US
synhera.otherinstitutionUniversité Libre de Bruxellesen_US
synhera.stakeholders.fundFonds Internesen_US
synhera.cost.total12000en_US
synhera.cost.apc2520en_US
synhera.cost.comp0en_US
synhera.cost.acccompAucunen_US
dc.description.versionOuien_US
dc.rights.holderLes Auteursen_US


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