Analysis of the expression level of the Hmox1 gene in the internal organs of male and female laboratory mice in various stages of postnatal life

Oksygenaza hemowa 1 (HO1) jest niezbędnym enzymem na szlaku degradacji hemu. Produktem reakcji tej jest biliwerdyna, która przekształcana jest do bilirubiny przez reduktazę biliwerdyny, wolny jon żelaza Fe2+, który wiązany jest przez białko ferrytynę, oraz tlenek węgla CO. HO1 jest enzymem który odgrywa ważną rolę w procesach metabolizmu żelaza które jest mikroelementem niezbędnym dla prawidłowego przebiegu procesów życiowych u wszystkich organizmów żywych. Żelazo pełni rolę kofaktora w wielu białkach enzymatycznych, jak również jest niezbędne do transportu tlenu, gdyż wiąże go do cząsteczki hemu w hemoglobinie i mioglobinie. U ssaków usuwanie nadmiaru tego metalu z organizmu nie jest regulowane przez żaden specyficzny mechanizm, a główna rolę w regulacji metabolizmu żelaza w organizmie ssaków odgrywa m. in. wątroba, która jest głównym miejscem magazynowania tego pierwiastka. Wątroba jest też głównym miejscem syntezy hemu w organizmie. Na poziom ekspresji genu Hmox1 kodującego białko HO-1 ma wpływ obecność takich substancji i czynników jak: hemu i inne oksydanty, endotoksyny, stan zapalny, cytokiny prozapalne, hipoksja czy hiperoksja, co wskazuje że gen ten indukowany jest stresem oksydacyjnym. W obecnej pracy analizowano poziom ekspresji Hmox1 w wątrobie samców i samic myszy laboratoryjnej o genotypie dzikim w różnych okresach życia postnatalnego, na które składały się trzy grupy wiekowe – 3-, 6- i 15-miesięcy. Z wykorzystaniem reakcji RT-PCR i Real-Time PCR wykazano różnice w poziomie ekspresji genu Hmox1 między płciami i poszczególnymi grupami wiekowymi. U osobników młodszych – 3- i 6-miesięcznych, wyższą ekspresję wspomnianego genu zaobserwowano u samców, natomiast u osobników starych – 15-miesięcznych, znacznie wyższą ekspresję stwierdzono u samic. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że zarówno wiek jak i płeć badanych osobników są istotnymi czynnikami wpływającymi na poziom ekspresji genu Hmox1.

Haem oxygenase 1 (HO1) is an essential enzyme in the heme degradation pathway. The product of this reaction is biliverdin, which is converted to bilirubin by biliverdin reductase, free iron Fe2 +, which is bound by the protein ferritin, and carbon monoxide CO. HO1 is an enzyme that plays an important role in iron metabolism, micronutrient essential for normal physiological processes in all living organisms. Iron acts as a cofactor in many enzyme proteins, and is also essential for oxygen transport as it binds to the heme molecule in hemoglobin and myoglobin. In mammals, the excretion of excess of this metal from the body is not regulated by any specific mechanism, and the liver is an main organ which play a pivotal role in regulating iron metabolism in the mammalian. Liver is also the main storage site for this element in the organism. The liver is also the main site of heme synthesis in the body. The expression level of the Hmox1 gene encoding the HO-1 protein is regulated by the presence of substances and factors such as heme and other oxidants, endotoxins, inflammation, pro-inflammatory cytokines, hypoxia and hyperoxia. All this data indicates that expression of this gene is induced by oxidative stress.In the present study, the level of Hmox1 expression in the liver of male and female laboratory mice of wild genotype was analyzed at different stages of postnatal life, which consisted of three age groups - 3-, 6- and 15-month. Differences in the expression level of the Hmox1 gene between sexes and individual age groups were demonstrated with the use of RT-PCR and Real-Time PCR. In younger animals - 3- and 6-month-old, higher expression of the gene was observed in males, while in old - 15-month-old individuals, a much higher expression level was found in females. Results obtained in the present study indicate that both the age and sex are important factors influencing the expression level of the Hmox1 gene.