王光慧，金玉姬，董傳興，別鵬飛，安家慧，韓洪軍 (吉林醫(yī)藥學(xué)院組織與胚胎學(xué)教研室，吉林 吉林132013)

人體的溫度必須保持相對(duì)的恒定才能進(jìn)行正常的機(jī)能活動(dòng)，人對(duì)體內(nèi)深部溫度只能耐受4℃左右的變化(人的正常體溫平均為36.1～37.8℃)［1］。在熱環(huán)境下，過(guò)度的熱應(yīng)激會(huì)對(duì)心血管系統(tǒng)造成一定的影響。但是，適度的預(yù)熱應(yīng)激處理可以使機(jī)體產(chǎn)生熱休克蛋白，從而對(duì)心血管系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

1 熱環(huán)境對(duì)心血管系統(tǒng)的影響

人在劇烈或大運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)時(shí)，體內(nèi)耗能增加，其中消耗的能量只有少部分(25%)用于機(jī)械做功，而大部分(75%)轉(zhuǎn)化為熱的形式，引起體溫升高。體溫每升高0.9℃，心輸出量就會(huì)增加60%，心輸出量增加，主要靠增加心搏出量來(lái)完成，使心率高達(dá)180～200次/min。引起機(jī)體耗氧量和產(chǎn)熱量增加，導(dǎo)致心血管負(fù)擔(dān)加重，能量代謝增強(qiáng)，機(jī)能下降［2］。臨床觀察表明，心血管疾病患者對(duì)熱應(yīng)激的耐受性降低，尤其是伴心室功能受損和充血性心衰(CHF)的心血管疾病患者。CHF患者皮膚血管對(duì)全身和局部加熱的舒張反應(yīng)減弱，但仍保留有出汗反應(yīng)。皮膚血管舒張減弱可能是CHF患者熱耐受不良的一個(gè)潛在機(jī)制［3］。

2 熱應(yīng)激預(yù)適應(yīng)對(duì)機(jī)體的影響

2.1 熱應(yīng)激預(yù)適應(yīng)對(duì)心肌的延遲保護(hù)作用

心肌細(xì)胞具有通過(guò)應(yīng)激改變細(xì)胞表型以抵抗隨后的損傷的能力，這種強(qiáng)大的適應(yīng)能力稱(chēng)為預(yù)適應(yīng)。研究證明，這種短暫的心臟自我保護(hù)效應(yīng)通常發(fā)生在熱應(yīng)激預(yù)適應(yīng)(HS)后24～48 h，它可以使接下來(lái)發(fā)生的冠狀動(dòng)脈阻塞和再灌注損傷減輕，從而有效地挽救存活心肌。在大量的HS實(shí)驗(yàn)中證明，高溫后血漿內(nèi)很多細(xì)胞因子水平增加，如白介素1B(IL-1B)、IL-6、干擾素-C、腫瘤壞死因子(TNF)。而且，HS前給予IL-1B和TNF-α抗體，可使HS誘導(dǎo)的心臟保護(hù)作用消失。高溫時(shí)活性氧的(ROS)產(chǎn)生可以提高心肌IL-1B和TNF-α水平，接著迅速導(dǎo)致核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子(NFJB)的易位和激活。然而，NF-JB在HS反應(yīng)中的作用仍有待于進(jìn)一步研究。HS具有保護(hù)心室功能，抗心律失常作用，使梗死面積減少、細(xì)胞活性增強(qiáng)，并能保護(hù)缺血-再灌注后的血管內(nèi)皮細(xì)胞［4］。

2.2 預(yù)熱應(yīng)激對(duì)肌組織和血清的作用

高前進(jìn)等在對(duì)預(yù)熱應(yīng)激對(duì)骨骼肌保護(hù)作用的研究中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論肌組織還是血清，預(yù)熱應(yīng)激大鼠運(yùn)動(dòng)后超氧化物歧化酶(SOD)值均高于正常大鼠運(yùn)動(dòng)后的SOD，說(shuō)明熱應(yīng)激可以提高機(jī)體的抗氧化能力。由于SOD能清除氧自由基，故其在防御氧的毒性、抗輻射損傷、預(yù)防衰老、防治腫瘤和炎病等方面有著極其重要的意義［5］。

吳建明等證明熱應(yīng)激預(yù)處理不僅能明顯提高缺血-再灌注皮瓣SOD的活性，還可使SOD的活性時(shí)間延長(zhǎng)，增強(qiáng)皮瓣組織清除自由基的能力［6］。熱應(yīng)激預(yù)處理也可明顯降低丙二醛，從而減輕缺血再灌注時(shí)氧自由基對(duì)皮瓣的損傷［7］。

此外，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)具有明顯的抗缺血缺氧等有害因素對(duì)組織損傷及維護(hù)組織細(xì)胞活性的作用。且預(yù)先熱應(yīng)激處理大鼠能明顯減輕缺血-再灌注損傷的影響［8］。

3 熱環(huán)境與HSP的關(guān)系

機(jī)體在熱環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，細(xì)胞基因組條件反應(yīng)的合成一組多肽，即HSP。在熱應(yīng)激的作用下，機(jī)體可以產(chǎn)生熱休克蛋白，這個(gè)反應(yīng)的信號(hào)傳遞過(guò)程簡(jiǎn)述如下:應(yīng)激因素→HSF基因(熱休克因子，heat shock factor，HSF)→HSF(蛋白質(zhì))→HSE(熱休克元素，heat shock element，HSE)→HSPs基因→HSPs mRNA→HSPs［9］。這類(lèi)蛋白質(zhì)的作用是充當(dāng)分子伴侶，協(xié)助因細(xì)胞內(nèi)環(huán)境失調(diào)引起的蛋白質(zhì)變性的修復(fù)、錯(cuò)誤折疊的糾正等細(xì)胞保護(hù)反應(yīng)，HSP通過(guò)抑制肝細(xì)胞及骨骼肌細(xì)胞線粒體膜Ca2+的通透性來(lái)保護(hù)線粒體功能［10］。根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小及同源程度，HSPs可分為:HSP110、HSP90(83 000～90 000)、HSP70(66 000～78 000)、HSP60及小分子HSP及泛素等幾個(gè)家族［11］。

熱應(yīng)激后，隨著機(jī)體受熱時(shí)間的延長(zhǎng)，各組織細(xì)胞受不同的熱作用后均有一些新蛋白合成，其中以HSP70的合成量最多，其合成量與受熱程度和受熱時(shí)間有關(guān)。熱應(yīng)激反應(yīng)的結(jié)果則是在熱應(yīng)激狀況下HSPs的合成量增加，而正常蛋白質(zhì)的合成量受到抑制［12］。

嚴(yán)建燕等將30日齡AA肉雞的飼養(yǎng)環(huán)境溫度在22～37℃之間分別熱應(yīng)激1、2、3、5和10 h后剖殺，利用臨床血液病理學(xué)、組織病理學(xué)和熒光定量PCR方法，觀察熱應(yīng)激不同時(shí)間對(duì)肉雞重要器官心臟和腎臟組織損傷及其HSP60 mRNA表達(dá)水平的影響。結(jié)果證明，心臟和腎臟組織中HSP60 mRNA轉(zhuǎn)錄水平在熱應(yīng)激2 h時(shí)顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)，而在5、10 h逐漸恢復(fù)正常。推斷HSP60 mRNA轉(zhuǎn)錄水平與其相應(yīng)蛋白的表達(dá)和肉雞組織的熱應(yīng)激損傷可能存在一定程度的關(guān)聯(lián)性［13］。

4 HSPs對(duì)心血管系統(tǒng)的影響

HSPs對(duì)于心血管疾病有利于弊，有人認(rèn)為，HSP參與新生多肽和蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與折疊，保護(hù)細(xì)胞內(nèi)線粒體等。但也有人認(rèn)為，HSP的表達(dá)與動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度直接相關(guān)［14］。

4.1 HSPs在心血管疾病中的保護(hù)作用機(jī)制

①對(duì)心肌的保護(hù)作用:Yu Jimian等研究發(fā)現(xiàn)對(duì)心肌細(xì)胞加熱后，心肌細(xì)胞中HSP70、HSP90和HSP60及其mRNA的表達(dá)明顯增高，如果抑制它們的表達(dá)，細(xì)胞損傷則會(huì)加重。這個(gè)結(jié)果表明3種HSPs均可以在不利的環(huán)境下作為心肌細(xì)胞的保護(hù)蛋白［15］。②減少心肌缺血壞死范圍:HSP70可以通過(guò)結(jié)合因缺血而受損的蛋白質(zhì)，修復(fù)并維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而減輕受損蛋白質(zhì)的破壞，達(dá)到心肌保護(hù)作用［16］。Baljinnyam E等在離體的兔心臟缺血-再灌注前24 h給予口服的依布硒啉(消炎鎮(zhèn)痛藥)后，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比(未給予依布硒林)，給予依布硒林后左心室發(fā)展壓(LVDP)的恢復(fù)明顯改善，心肌梗塞面積顯著減少，且此作用與依布硒林提高HSP70的表達(dá)有關(guān)。由此進(jìn)一步證明了上述研究的正確性［17］。③保護(hù)心肌功能:體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明CryAB(小HSPs之一)可以和肌動(dòng)蛋白直接相互作用，有時(shí)還能與結(jié)合蛋白絲起作用，是維持正常的心肌功能所必需的［18］。

4.2 HSPs在心血管疾病中的致病機(jī)制

①促炎癥反應(yīng):大量研究發(fā)現(xiàn)用重組HSP60沖擊小鼠和骨髓來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞因子可以引起細(xì)胞的成熟，促進(jìn)其對(duì)抗原的加工呈遞，并誘導(dǎo)TNF-α、IL-6、IL-8和IL-10等以及趨化因子的分泌。②免疫調(diào)節(jié):在應(yīng)激狀態(tài)下HSP60過(guò)度表達(dá)或異位表達(dá)，可作為一種自身抗原被免疫系統(tǒng)識(shí)別，激發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)答或作為一種信號(hào)分子在信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)中起作用［19］。③動(dòng)脈粥樣硬化:動(dòng)脈粥樣硬化可能是慢性炎癥和自身免疫的交互過(guò)程。近來(lái)很多報(bào)道顯示HSP與動(dòng)脈粥樣硬化的程度呈正相關(guān)［14］。通過(guò)62例心肌缺血患者與21例對(duì)照組進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HSP27是心肌缺血的潛在標(biāo)志物，且HSP27的表達(dá)量與冠脈狹窄的程度相關(guān)，通過(guò)檢測(cè)患者血中HSP27的量可推測(cè)患者的動(dòng)脈狹窄程度［20］。

4.3 HSPs與心血管疾病的關(guān)系

冠心病(CAD)。近來(lái)研究表明，HSP70與CAD有相關(guān)性，臨床檢查發(fā)現(xiàn)HSP70水平與CAD的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)，且HSP70水平在無(wú)CAD者中高于CAD患者。Benagiano M等［21］研究則發(fā)現(xiàn)，重組的hHSP60或重組的CpHSP60可以刺激動(dòng)脈斑塊和外周血中T細(xì)胞的克隆(hHSP70則無(wú)此作用)。

心律失常。心肌細(xì)胞離子通道、泵和交換體的活動(dòng)，以及細(xì)胞的排列方式、細(xì)胞之間的耦聯(lián)狀態(tài)和心臟局部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等都影響動(dòng)作電位的產(chǎn)生和傳導(dǎo)過(guò)程，從而形成心律失常。潘宴青等［22］在對(duì)慢性心房顫動(dòng)(簡(jiǎn)稱(chēng)房顫)患者血清及心肌中HSP70的研究中發(fā)現(xiàn)，慢性房顫組HSP70的表達(dá)較竇性心律組明顯下降，認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)HSP70合成增多，可能是通過(guò)參與心肌細(xì)胞離子通道修復(fù)、穩(wěn)定細(xì)胞膜和溶酶體膜、防止蛋白質(zhì)變性等途徑，來(lái)維持細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)及功能以避免房顫的發(fā)生。HSP70、HSP60抗體水平的增高均會(huì)增加心律失常的風(fēng)險(xiǎn)［23］。

高血壓。妊娠期高血壓疾病的基本病變?yōu)槿硇?dòng)脈痙攣，使各器官組織因缺血缺氧而造成損害。相關(guān)資料表明，HSP在應(yīng)激刺激下可誘導(dǎo)的HSP合成增加［24］。

5 結(jié)語(yǔ)及展望

過(guò)度的熱應(yīng)激(29℃是心血管疾病的爆發(fā)點(diǎn))對(duì)機(jī)體有害，適度的熱應(yīng)激預(yù)處理可以提高HSPs的水平，產(chǎn)生抗熱應(yīng)激作用。但是HSPs與心臟疾病的關(guān)系較復(fù)雜，既可以作為應(yīng)激蛋白起保護(hù)作用，又可作為自身免疫抗原促進(jìn)心血管疾病的發(fā)生和進(jìn)展(主要是HSP60)。關(guān)于熱應(yīng)激在心血管疾病的作用機(jī)制還有待于更深入的研究，并期待為治療心血管疾病提供新的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

［1］ 孫 兵，邢良美.熱應(yīng)激對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)體的影響［J］.山東體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24(9):40-42.

［2］ 李志敢.高溫環(huán)境下運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的營(yíng)養(yǎng)措施［J］.體育師友，2007，30(4):46.

［3］ Arbab-Zadeh A，Prasad A，Levine B D，等.熱應(yīng)激對(duì)充血性心衰患者體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)的影響［J］.世界核心醫(yī)學(xué)期刊文摘:心臟病學(xué)分冊(cè)，2006，2(3):42-43.

［4］ 孔小燕，張連元.熱應(yīng)激預(yù)適應(yīng)和心肌的延遲保護(hù)功能［J］.山東醫(yī)藥，2005，45(6):68-70.

［5］ 高前進(jìn)，王春雨，馬新東，等.預(yù)熱應(yīng)激對(duì)骨骼肌保護(hù)作用及機(jī)制研究［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，42(11):90-100.

［6］ Knowles H J，Athanasou N A.Hypoxia-inducible factor is expressed in giant cell tumour of bone and mediates paracrine effects of hypoxia on monocyte-osteoclast differentiation via induction of VEGF［J］.JPathol，2008，215(1):56-66.

［7］ 周 達(dá).預(yù)處理在預(yù)防皮瓣缺血性損傷中的研究進(jìn)展［J］.組織工程與重建外科雜志，2011，7(4):238-240.

［8］ Werner N，Nickenig G.Clinical and therapeutical implications of EPC biology in atherosclerosis［J］.Cell Mol Med，2006，10(2):318-332.

［9］ 金 靈，楊 琳.家禽熱應(yīng)激機(jī)制的研究進(jìn)展［J］.飼料研究，2010(2):25-27.

［10］ 胡佳地.HSP70對(duì)H2O2誘導(dǎo)的乳鼠心肌細(xì)胞凋亡過(guò)程中鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)控的進(jìn)一步研究［D］.長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)，2009.

［11］ 鐘文英，普雄明.熱休克蛋白的分子生物學(xué)研究進(jìn)展［J］.醫(yī)學(xué)綜述，2005，11(2):148-150.

［12］ 李 琳，徐辰義，楊淑華，等.動(dòng)物熱應(yīng)激反應(yīng)機(jī)制研究進(jìn)展［J］.動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2011，32(4):95-98.

［13］ 嚴(yán)建燕，鮑恩東，于紀(jì)棉，等.持續(xù)熱應(yīng)激狀態(tài)下肉雞心臟和腎臟組織損傷與hsp60 mRNA轉(zhuǎn)錄［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，32(3):104-109.

［14］ 于智勇，陳月云.熱休克蛋白與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的相關(guān)性研究進(jìn)展［J］.醫(yī)學(xué)綜述，2011，17(14):2081-2084.

［15］ Yu Jimian，Bao Endong，Yan Jianyan，et a1.Expression and localization of Hsps in the heart and blood vessel of heat-stressed broilers［J］.Cell Stress Chaperones，2008，13(3):327-335.

［16］ 宋 偉，侯月梅.熱休克蛋白70與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)心臟起搏與心電生理雜志，2011，25(2):167-169.

［17］ Baljinnyam E，Hasebe N，Morihira M，et al.Oral pretreatment with ebselen enhances heat shock protein 72 expression and reduces myocardial infarct size［J］.Hypertens Res，2006，29(11):905-913.

［18］ Maloyan A，Sanbe A，Osinska H，et al.Mitochondrial dysfunction and apoptosis underlie the pathogenic process in alpha-B-crystallin desmin-related cardiomyopathy［J］.Circulation，2005，112(22):3451-3461.

［19］ 涂啟敏，陳智群.熱休克蛋白60與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展［J］.醫(yī)學(xué)綜述，2009，15(14):2100-2102.

［20］ Józefowicz-Okonkwo G，Wierzbowska-Drabik K，Kasielski M，et al.Is Hsp27 a marker of myocardial ischaemia?［J］.Kardiol Pol，2009，67(9):947-952.

［21］ Benagiano M，D'Elios M M，Amedei A，et al.Human 60-kDa heat shock protein is a target autoantigen of T cells derived from atherosclerotic plaques［J］.J Immunol，2005，174(10):6509-6517.

［22］ 潘宴青，陳 鑫.慢性心房顫動(dòng)患者血清及心肌熱休克蛋白26/60/70的表達(dá)及其意義［J］.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2008，36(4):260-262.

［23］ Jing Yuan，Miao Yang，Huiling Yao，et al.Plasma antibodies to heat shock protein 60 and heat shock protein 70 are associated with increased risk of electrocardiograph abnormalities in automobile workers exposed to noise［J］.Cell Stress Chapcrones，2005，10(2):126-135.

［24］ 趙 勇，耿素敏，張瑞青，等.血清熱休克蛋白70在妊娠期高血壓疾病中的研究進(jìn)展［J］.山西醫(yī)藥雜志，2009，38(3):219-220.