（运动人体科学专业论文）热预处理诱导的hsp70对机体抗氧化及抗损伤能力的影响.pdf

华南师范人学体自科学学院2 0 0 4 崩硕 ：学化论义i i 奠玉热预处理诱导的h s p 7 0 对机体抗氧化及抗损伤能力的影响毕业生：石真玉指导教师：肖国强教授摘要热休克蛋白或应激蛋白能保护细胞免受应激损伤，修复和维持蛋白的折叠，提高细胞在恶劣环境下的生存率。热应激能使机体产生热耐受性，同时合成大量的h s p 7 0 。热耐受性会对运动应激产生耐力，从而使机体在运动应激中得到保护。运动过程中自由基的爆发是导致机体损伤的原因之一。许多实验已经表明运动可以诱导骨骼肌和其他组织中h s p 7 0 的表达，但是不同的运动方式使得实验结果不尽相同。本实验的目的是通过观察一次递增负荷的力竭运动对白细胞h s p 7 0 表达的影响，观察运动后恢复期h s p 7 0 的变化；给受试者热预处理，即发生热休克反应，观察h s p 7 0 在运动后的变化，同时检测机体的抗氧化能力及损伤情况，从而探讨在递增负荷运动中，热预处理诱导的h s p 7 0 高表达对机体的保护作用。1 0 名受试者在跑台匕采用b r u c e 方法进行递增负荷运动至力竭。安静、运动后即刻( 即3 m i n ) ，运动后3 h ，运动后8 h 分别采肘静脉血，测试白细胞h s p 7 0 ，f f l 浆超氧化物歧化酶( s o d ) 、丙二- 醛( m d a ) ，另外测运动后即刻的皿乳酸及血浆c k 。叫隔周，热预处理l h ( 桑拿，温度4 5 。c ，温度9 0 ) ，室温( 温度2 5 。c ，湿度6 5 ) 恢复2 4 h ，采安静时肘静脉血测试。进行递增负荷运动至力竭后，采血测试各项指标。运动方式及采血时刚同上。实验结果：( 1 ) 运动后即刻白细胞h s p 7 0 与基础值比较没有显著性差异，运动后3 h 白细胞h s p 7 0 表达显著增加( p 0 0 5 ) ，8 h 己基本恢复到基础值。热预处理2 4 h 后h s p 7 0 显著增加，运动后即刻h s p 7 0 与热预处理前运动后即刻相比显著降低，8 h 的h s p 7 0 比基础值显著降低( p o 0 5 ) 。1华南师范人学体f ，科院2 0 0 4 屑硕 + 学位沦丈i 奠e( 2 ) 两次运动后即刻血浆s o d 活性都显著上升( p 0 0 5 ) ，运动后3 h 与基础值比较无显著性差异，热预处理前各时刻s o d 和热预处理后各时刻相比没有明显变化。运动后即刻血浆m d a 含量显著卜升，3 h 恢复到基础水平。热预处理运动后即刻m d a 含量也明显上升，但是明显低于热预处理前运动后即刻( p 0 0 5 ) 。( 3 ) 运动后即刻肌浆c k 活性显著升高。热预处理运动后即刻c k 活性没有明显变化，但显著低于热预处理前运动后即刻( p 0 0 5 ) 。( 4 ) 血乳酸，最大吸氧量，运动时间都没有显著性的变化。实验结果表明：( 1 ) 一次递增负荷的力竭运动能诱导机体白细胞h s p 7 0 的表达，且表达有延后性，既运动刺激结束后过定的时| 、b jh s p 7 0 才表达增多；h s p 7 0 表达恢复至基础水平较快。热预处理运动后8 h 白细胞h s p 7 0 比基础值显著降低，提示h s p 7 0可能发生了适应性的变化。( 2 ) 一次递增负荷的力竭运动可引起血浆s o d 活性的升高，m d a 含量增多，说明该运动方案虽然可能使机体抗氧化能力有所提高，但不能有效清除自出基，提示可能发生氧化损伤。( 3 ) 一次递增负荷的力竭运动可引起血浆中c k 活性的提高，醣明机体l ，能发生了一定的组织损伤。( 4 ) 对受试者施以热预处理而造成h s p 7 0 高表达后，发现力竭运动后即刻m d a含量比热预处理前运动后即刻的m d a 降低，s o d 的活性没有明显的变化，提示热预处理诱导h s p 7 0 高表达可能对减少运动巾自由基的产7 l 有一定的作用。( 5 ) 热预处理运动后的c k 活性比热预处理盼运动的c k 活性明显降低，说明热预处理后再运动对机体造成的损伤比热预处理前运动小，提示热预处理造成的h s p 7 0 的高表达可能对机体的抗损伤有一定的作用。关键词：热休克蛋白7 0自由基抗氧化酶热预处理损伤递增负荷运动2华南师范人学体育科学学院2 0 0 4 肼形! 卜学位沦义4 i 真玉e f f e c to fh s p t 0e x p r e s s i o ni n d u c e db yh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n to nt h ea n t i o x i d a n ta b i l i t ya n dr e s i s t a n c et od a m a g ei nt h eo r g a n i s mp o s t g r a d u a t e ：s h iz h e n y ua d v i s o r ：x i a og u o q i a n ga b s t r a c th e a ts h o c kp r o t e i n so rs t r e s sp r o t e i n sa r ec o n s i d e r e dt op l a ya ne s s e n t i a lr o l ei np r o t e c t i n gc e i l sf r o ms t r e s s ，r e p a i r i n ga n dm a i n t a i n i n gp r o t e i nf o l d i n ga n dp r e p a r i n gt h e mt os u r v i v en e we n v i r o n m e n t a lc h a l l e n g e s h s p 7 0o v e r e x p r e s s i o ni n d u c e db yh e a ts t r e s si sa b l et op r o v i d et h e r m o t o l e r a n c e t h i si n d u c e sc e l l u l a ra d a p t a t i o n sw h i c he n a b l et h eo r g a n i s mt ob e t t e rd e a lw i t ha n yf u t u r ee x e r c i s ec h a l l e n g e p r e v i o u ss t u d i e sh a v ed e m o n s t r a t e dt h a tas i n g l ee x e r c i s eb o u ti sc a p a b i eo fi n c r e a s i n gh s p 7 0c o n t e n t t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yw a st oo b s e r v eh s p 7 0c h a n g ea f t e ra l li n c r e m e n t a le x h a u s t i v eb o u to fe x e r c i s e ，a n dh s p 7 0c h a n g ep o s t e x e r c i s ea f t e rp r e v i o u sh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n t a tt h es a m et i m ew ee x a m i n e da n t i o x i d a n tc a p a c i t ya n dd a m a g eo fo r g a n i s ma n da n a l y z e dp r o t e c t i o no fh s p 7 0o v e r e x p r e s s i o ni n d u c e db yh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n t 1 0m a l es u b j e c t so fp h y s i c a le d u c a t i o nd e p a r t m e n tr a no nat r e a d m i l lu n t i le x h a u s t i o n b l o o dw a ss a m p l e df r o mf o r e a r mv e i na tr e s t ，i m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s e ，3 ha n d8 ha f t e re x e r c i s e t h e s es a m p l e sw e r ea n a l y z e df o rl e u c o c y t e sh s p 7 0w i t hw e s t e r nd o tb l o t t i n g m a l o n a l d e h y d e ( m d a ) a sam a r k e ro fl i p i dp e r o x i d a n t i o na n dp l a s m as u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) w e r em e a s u r e da tr e s t ，i m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s ea n d3 ha f t e re x e r c i s e i na d d i t i o n ，p l a s m ac r e a t i n ek i n a s e ( c k ) w a sm e a s u r e da tr e s ta n di m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s ea sac r u d em a r k e ro ft i s s u ed a m a g e a f t e raw e e kt h eh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n tw a sp e r f o r m e df o ra nh o u r ( s a u n a 4 5 ；r e l a t i v eh u m i d i t y , 9 0 ) a n dt h e nt h es u b j e c t sw e r ea tr e s tu n d e rt h en o r m a lt e m p e r a t u r ef o r2 4h o u r s t h es a m eb o u to fe x e r c i s et o o kp l a c ea f t e rt h i s t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ：( 1 ) h s p 7 0c o n t e n ti nh u m a nl e u c o c y t e sr e m a i n e du n c h a n g e di m m e d i a t e l y3华南师范人学体育科学学院2 0 0 4 脯碗1 = 学位论文彳i 典瞳p o s t e x e r c i s ea n di n c r e a s e dr e s p e c t i v e l yf r o mr e s ta t3 ha f t e re x e r c i s e i ti n d i c a t e dt h a tas i n g l es h o r t t e r me x h a u s t i v eb o u to fe x e r c i s ew a sa b l et oi n c r e a s el e u c o c y t eh s p 7 0e x p r e s s i o n a n di tr e t u r n e dt op r e e x e r c i s el e v e lu n t i l8 ha f t e re x e r c i s e h s p 7 0e x p r e s s i o ni n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l ya t2 4 ha f t e rh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n t c o m p a r e dw i t ht h el e v e li m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s eb e f o r eh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n t ，h s p 7 0d e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yi m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s e h s p 7 0c o n t e n ta t8 ha f t e rh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n td e c r e a s e dr e s p e c t i v e l yc o m p a r e dw i t ht h eb a s a ll i n e t h i sd e m o n s t r a t e dt h a tp r o b a b l yt h ea d a p t i v er e s p o n s eo ft h eb a s a lh s pe x p r e s s i o nt o o kp l a c e ( 2 ) s o da c t i v i t yi np l a s m ae l e v a t e ds i g n i f i c a n t l yi m m e d i a t e l ya f t e re x e r c i s e t h e r ew e r en os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e nb e f o r eh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n ta n da f t e rh y e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n t i ti sc o n c l u d e dt h a th s p 7 0o v e r e x p r e s s i o ni n d u c e db yh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n ti sn o ta b l et oe n h a n c es o da c t i v i t yi np l a s m a ( 3 ) p l a s m am d ac o n t e n ti n c r e a s e dr e s p e c t i v e l yi m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s c m d ae l e v a t e ds i g n i f i c a n t l yi m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s ea f t e rh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n ta n di tw a sl o w e rr e s p e c t i v e l yt h a nt h a ti m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s eb e f o r eh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n t w ec o n c l u d et h a th s p 7 0i sp r o b a b l yi n v o l v e di ne l i m i n a t i n gf r e er a d i c a l s ( 4 ) t h e r ew a ss i g n i f i c a n tc h a n g eo fc ka c t i v i t yi np l a s m ai m m e d i a t e l ya f t e re x e r c i s e p l a s m ac ka c t i v i t yr e m a i n e du n c h a n g e di m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s ea f t e rh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n t ，b u tw a sl o w e rr e s p e c t i v e l yt h a nt h a ti m m e d i a t e l yp o s t e x e r c i s eb e f o r eh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n t t h i sr e s u l td e m o n s t r a t e st h a th s p 7 0o v e r e x p r e s s i o ni n d u c e db yh y p e r t h e r m i ct r e a t m e n tp r o b a b l ye n a b l e st h eo r g a n i s mt oe n h a n c et h ec a p a c i t yo fr e s i s t a n c et od a m a g ei n d u c e db ye x e r c i s e ( 5 ) t h e r ew e r en os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nb l o o dl a c t a t e ，v 0 2 m a xa n de x e r c i s et i m e t h i si n d i c a t e st h a th s p 7 0i sn o ta b l et oi n c r e a s et o l e r a n c et oas i n g l es h o r t t e r me x h a u s t i v ee x e r c i s e k e yw o r d s ：h e a ts h o c kp r o t e i n7 0 ，f r e er a d i c a l s ，a n t i o x i d a t i v ee n z y m e ，d a m a g eh y p e r t h e r m i cp r e t r e a t m e n t ，i n c r e m e n t a le x e r c i s e4华南师范人学体舟科学予院2 0 0 4 届硕f - 学位论文i i 真玉1 前言1 1 文献综述自从r i t o s s a ( 1 9 6 2 ) 及t i s s i e r e s ( 1 9 7 4 ) 分别在实验中发现了后人所命名的热休克反应和热休克蛋白以来，热休克蛋白越来越受到人们的关注【1 】【。热休克蛋白( h e ms h o c kp r o t e i n ，h s p ) ，也称应激蛋白( s t r e s sp r o t e i n ，s p ) 是生物体在不良环境因素作用下所产生的组在结构上高度保守的多肽【“，它能保护机体或细胞不受或少受伤害。机体产生热休克蛋白的反应过程称为热休克反应( h e a ts h o c kr e s p o n s e ，h s r ) 。适当和有效的应激反应对于组织的存活是关键的因素，而热休克蛋白的合成增加是应激反应中普遍存在的。热休克蛋白广泛存在于真核细胞和原核细胞中。在真核细胞中热休克蛋白很可能参与广泛的机体保护功能，以至在细胞的正常生长和发育过程中起重要作用。h s p 的生物学功能广泛，主要有应激条件下维持细胞必需的蛋白质空间构象，保护细胞生命活动的“应激保护”和调节蛋白质折叠、跨膜运输、转位等“分子伴侣”硒火作用。当机体受到有害刺激如高温、低温、缺j f l 、低氧、有机毒物、重金属等而造成组织细胞损伤时，细胞通过改变基因表达方式，f 调一些非主要蛋白的基因转录，优先进行h s p s 基因转录并翻译成h s p s 而对损伤细胞进行修复，从而维持细胞稳态，确保细胞存活【5 1 16 1 。热休克蚩白每个家族山多种不同形式或不同修饰程度的蛋白质分子组成，同一家族的成员分子量大小相似，不同种属的细胞含有相似的h s p 家族。目前，按照h s p s 分子量的大小( 1 0 - - - 1 7 0 k d ) 可分为许多家族，如u b i q u i t i n( 泛素) 、小h s p s ( 如a - b 晶体、h s p 2 0 、h s p 2 7 、h s p 3 2 ) 、h s p 4 0 、h s p 6 0 、h s p 7 0 ( h s p 7 2 、h s c 7 3 、h s p 7 5 、g r p 7 5 ) 、h s p 9 0 、h s p l1 0 等”。在众多h s p 家族中7 0 k d 含量最多，在应激状态下表达可显著升高【6 】( 其中尤以h s p 7 2 抗损伤作用最大【9 】) ，凶此7 0 k d 成为热休克蛋白中最受关注，研究最深入的一种。根据其表达情况的不同可分为结构型( h s c 7 3 ) 和诱导型( h s p 7 2 ) 1 0 1 ，前者存在于非应激的正常细胞中，在币常情况下即表达，应激后略增加；后者仅出现于应激细胞中。这些蛋白存在于细胞内的不同区域。热休克时，大部分诱导型h s p 7 0 位于细胞核内，细胞恢复时则移入胞浆，再次热休克时重又转回华南师范人学体育科。产学院2 0 0 4 俑硕t 学似论文t i 真k细胞核内 1 1 】。这种现象无温度特异性，在f 常温度缺氧环境中，亦可观察到h s p 7 0的这种移位现象。结构型h s p 7 0 又可分为两种，分别位于内质嘲和线粒体内，这两种h s p 7 0 分别在其各自的区域内发挥作用。大量研究证明h s p 7 0 是生物体中少数最保守蚩自之 1 2 1 。这表明了h s p 7 0 家族在生理中的重要性。其主要特点：( 1 ) 生物界的普遍性。从原核生物到真核生物都有h s p 7 0 的表达，而且在同一生物体内的不同组织内均有表达；( 2 ) 高度的保守性。在系统的研究了h s p 7 0 氨基酸序列后发现：无论是何种物种( 原核细胞和真核细胞) 的h s p 7 0的氨基酸序列有4 5 的同源性，越是相近的物种同源性越高；( 3 ) 应激时h s p 7 0合成增加，而原来的蛋白质合成则减少；( 4 ) 应激时，h s p 7 0 位于细胞核并包围核仁，恢复后移入胞浆，再次应激又重回到细胞核。1 1 1h s p t 0 的生物学功能i i l 1h s p t 0 与热耐力无论是细胞还是机体，在热休克反应后，均能产生抵抗热损伤甚至其他损伤的能力，即热耐力。几乎所有细胞和生物体在热休克后都能产生h s p ，并且h s p的合成及降解与热耐力的产生和消失相一致。除热刺激外，其他各种应激也能诱导发牛应激反应现象，并合成h s p ，如乙醚、缺氧、各种化学毒物、外科手术等等。这些应激也能诱导热耐力的形成，同样热休克诱导的热耐力也可对以上应激产牛耐力，热耐力是无特异性的，即所谓交叉耐受性。在体实验表明，预先给细胞亚致死量的应激后，可以提高细胞对致死性应激的存活率，这种现象称为“获得性热耐受”( a c q u i r e dt h e r m o t o l e r a n c e ) 1 3 1 ”i 。当细胞内h s p 浓度达到最大时，也是热耐力最高的时候。在许多实验中，均表明h s p 7 0 的浓度与热耐力最相关。当获得热耐力的细胞重新凹到正常温度下培养后，热耐力逐渐消失，其减弱速度与h s p 的降解速度致。目前对h s p 是如何产生热耐受性从而保护细胞与组织的机理还不甚清楚，但已有许多实验发现h s p 具有修复和降解变性蛋白的作用。当细胞受到热或其他冈素的损伤后，主要表现为蛋白的变性和聚集。在细胞发生损伤后，h s p 向变性蛋白处集中，可能起清除这些对细胞有害蛋白质的作用。泛素是否存在决定着6华南帅范人- 、产体育科学学院2 0 0 4 膈硕f 学位论文4 i 真玉热休克转录因子( h s t f ) 能否激活，同时h s p 在泛素依赖的降解系统作用下，并水解a t p 而将异常蛋白降解。h s p 7 0 的另+ 机理足聚集的蛋向被解聚并修复为正常蛋白质。有人发现在热应激后h s p 7 0 集中到核仁，并帮助核仁蛋白的修复。最近认为h s p 7 0 是与异常蛋白暴露的疏水团表面结合，并在a t p 的驱动下修复核仁异常蛋白，使这些沉淀蛋门成为【叮溶性而恢复蛋白质的功能。h s p 7 0还有诱导热休克同源蛋白( h e a ts h o c kc o g n a t ep r o t e i n ，h s c ) 的合成，这些蛋白共同参与使聚集蛋白解聚的作用，这类蛋白包括a t p 依赖的翻译后前体蛋i ：l _ l ，分布于线粒体及内质网中n1 1 1 2 分子伴侣( m o l e c u l a rc h a p e r o n e s ) 作用分子伴侣是一类介导蛋白质分子内或分子问相互作用的蛋白质。在蚩白质折叠成天然构象、装配成天然状态或解聚与降解过程中，它们可识别并稳定部分伸展的多肽中间产物。目前发现的分子伴侣有很多种，h s p 7 0 是其中最重要的，能够与新生、未折叠、错折叠或聚集的蛋白质相结合，并帮助这些蛋白穿过内质网腔或线粒体膜，其解离过程需要a t p 参与。细胞内有很多蛋白质合成后即和h s p 7 0 暂时结合，以保证其适宜的结构状态。当蛋白质的细胞内转移完成后，蛋白质与h s p 7 0 解离，折叠弯曲成最终的形式，参与机体热耐力的形成。当细胞受到热或其他刺激时，会引起细胞的蛋白质肽链伸展，失去原来的折叠状态，改变了分了空间构型，而h s p 7 0 合成增加，与变性蛋白或异常蛋白梢结合，使某些蛋白质聚集物解离，减少产生不溶性聚集物的危险| 生，加速f 确的肽链折叠利重折叠，在机体热应激时加快f 确蛋白质合成的恢复，使热应激时由于蛋白变性而造成的蛋白质量的减少得到补充。h s p 通过影响多肽折叠、展开、转位及蛋白质复合物的聚合或解聚起作用，既可通过保持细胞自稳定防止细胞受损害，又可通过变性蛋白质的降解及帮助合成新的蛋白质，促进细胞的恢复，因此h s p 可以保护细胞免受蛋白变性和降解变性蛋白，可以在机体热应激时加快f 常蛋白质合成的恢复，使热休克时由于蛋白质变性而造成的蛋白质量的减少得至l l * b 充，从而使机体获得热耐受力【1 5 】旧。1 1 1 3 抗氧化作用7华南师范人学体卣科。? 院2 t 1 0 4 膈硼十学位论史_ i 真玉h s p 可抑制产生氧自由基的关键酶即n a d p h 氧化酶，通过反馈作用减少氧自由基的产生。氧自由基是指含氧的自由基，当其在应激增多时，通过脂质氧化对生物膜的液态性、流动性、通透性发生巨大的影响而对细胞及亚细胞结构如线粒体、溶酶体等造成破坏。另外，h s p 可直接释放和增加内源性过氧化酶如超氧化物歧化酶( s o d ) 水平。h s p 在细胞内具有抗氧化的生物活性，可使机体内源性抗氧化剂合成和释放增加对随之而来的应激有较强的抵抗作用。自由基生成增加，可诱导h s p 7 0 合成，h s p 7 0 能增强细胞对抗自由基的能力，维持细胞的正常功能，这可能与h s p 7 0 分了伴侣功能有关，可在应激状态保护抗氧化酶如s o d等活性。目前研究认为缺血再灌注损伤与氧自由基有关。热休克预处理可以明显降低在体大鼠心肌缺血再灌注所致的室速、室颤发生率及死亡率，增加- 1 5 , 肌超氧化物歧化酶、过氧化氨酶活性，减少丙：醛( m d a ) 的产生，同时也减少由f e 2 +引起的m d a 的产生。1 1 1 4 抗细胞凋亡有害应激包括热休克，氧化应激等可以导致细胞程序性死亡，即凋i ：。对于h s p 7 0 抵抗细胞凋亡的机理还不是十分清楚，但是h s p 7 0 作为分子伴侣的基本功能，可能是其抵抗细胞凋亡的基础。在应激诱导的细胞凋亡中，最早期的细胞损伤是细胞骨架蛋白的凝聚，随后细胞骨架遭到破坏，而h s p 7 0 与细胞骨架蛋白具有极其密切的关系。它可能通过调节和保护细胞骨架结构，从而抵抗捌【、：。应激诱导的细胞凋亡需要激活细胞内应激激酶( j n k ) 【1 9 1 。研究发现细胞内h s p 7 0水平增高可以通过阻断信号通路，抑制应激诱导的j n k 激活，从而减少细胞的捌亡。h s p 7 0 还能抑制应激激酶p 3 8 的活性。所以，在应激状态f ，细胞内h s p 7 0家族基因表达增加，可抑制应激激酶激活，防止细胞凋亡，可能是h s p 7 0 增加细胞热耐受性的机制之一【2 。1 1 1 5 免疫协同作用热休克蛋白在免疫方面发挥着许多令人瞩目的功效。在基础免疫方面，发现热休克细胞可耐受肿瘤坏死凶子和自然杀伤细胞的攻击，有研究揭示h s p 7 0 可能参与抗原的加工、提呈。当刺激因素引起机体细胞免疫应答时不但有各种细r华南师范人学体育科学。、院2 0 0 4 橱硕f ：学位论文_ l 真玉胞凶子( i l 一1 、i 卜2 、t n f 等) 产生，同时亦伴有h s p 的产生，以对抗细胞因子对细胞的损害作用，h s p 7 0 可抑制人的单核细胞产生i 卜1 和t n f 2 ”。在鼠的实验中，热休克蛋自可对抗i 卜1 抑制葡萄糖对胰岛功能的刺激作用，s c a r i m等研究发现h s p 7 0 是通过抑制i 卜1 及十扰素对n o 合成酶诱导而起保护胰腺生理功能作用的【2 2 l 。1 1 2 运动对h s p 7 0 表达的影响运动会使机体发生诈多生理变化，包括体温升高，体液p h 值降低，缺氧，骨骼肌细胞内 c a 2 + s t 高，钙稳态发生改变，糖原耗竭，局部组织和器官缺血，骨骼肌细胞内能量储备减少及线粒体氧化解偶联引起的自由基生成增多等。这些应激能诱导h s p 7 0 合成。经实际研究结果表明，运动应激也能诱导h s p 7 0 的合成。1 1 2 1 运动应激对骨骼肌h s p 7 0 表达的影响运动使骨骼肌内发生应激反应，很多实验证明运动可以刺激动物瞄1 一【2 5 】和人骨髓肌内h s p 7 0 的表达。很多研究都确定了人体骨骼肌h s p 7 0 和运动之间的关系密切【2 6 1 。p u n t s c h a r t等人对受试者无氧阈运动3 0 m i n 后股四头肌进行测试，发现运动后4 r a i n ，3 0 m i n ，3 h h s p 7 0 m r n a 浓度分别增加4 倍，5 倍平u3 5 倍，然而h s p 7 0 浓度在运动后3 h没有显著变化。提示一次单一负荷运动能增加h s p 7 0 m r n a 的浓度，但才i 足以使基础水平高的蛋白浓度显著增加f 2 7 】。5 名受试者以6 3 v 0 2 m a x 踩功率自行车至疲劳，测试运动过程中1 0 m i n ，疲劳前约4 0 m i n 和疲劳时的股侧肌h s p 7 2 m r n a 表达情况，结果显示疲劳前4 0 m i n 和疲劳时h s p 7 2 m r n a 浓度分别增加了2 2 倍和2 6 左右【”1 。一次高强度离心运动后4 8 h 肱二头肌活检，运动肌比对照肌h s c h s p 7 0 显著增加【2 9 】。未经训练的受试者其肱二头肌作大强度的离心收缩，4 8 h 后活检h s p 7 0 显著增加了2 2 7 ，h s p 7 0 m r n a 水平也显著增d h t1 2 8 1 3 ”。k h a s s a f 等人让受试者作7 0 v 0 2 m a x 单腿踩自行车运动4 5 m i n后，分别在l d 、2 d 、3 d 、6 d 作股侧肌活柃，h s p 7 0 直到第6 天平均值才显著增加。提示运动应激诱导的骨骼肌细胞中h s p 7 0 表达与肌肉损伤的修复和肌肉损9华南m f 范人。学体育科学 - 7 - 院2 0 0 4 膈硕 j 学化论文彳i 奠j i伤修复后骨骼肌细胞的重塑有关【”i 。1 0 名优秀划船运动员在乳酸水平是4 m m o l l的无氧阈训练4 周，与训练前相比，股侧肌h s p t 0 增加1 8 1 、4 0 5 、4 5 6 、3 6 3 。结果表明长期的训练才能诱导高水平运动员h s p 7 0 的表达f 3 3 】。骨骼肌h s p 7 0 的表达与肌肉募集方式，肌肉负荷以及运动强度有关【3 4 】。s d大鼠心肌h s p 7 0 在2 4 m m i n 或超过此速度的跑台运动时有明显增高，红股肌( r v ) 在2 4 m m i n 的速度时h s p 7 0 也升高，但自股肌( w v ) 中h s p 7 0 直到达到2 7 m r a i n 的速度时才升高，比目鱼肌( s 0 1 ) 中h s p 7 0 在运动初始速度1 5 m r a i n时就有升高，而到最高速度3 3 m m i n 时反而下降。r v ，w v 和s o l 三者的肌纤维类型和募集方式都不同【3 5 j 【”1 ，因此，实验推断h s p 7 0 的表达与肌肉类型有关。l i u 等人研究发现优秀划船运动员骨骼肌中h s p 7 0 表达取决于运动强度【3 8 1 。另外发现，在对划船运动员的训练过程中，小强度的训练不能诱导优秀划船运动员骨骼肌细胞中h s p 7 0 合成1 3 9 】。1 1 2 。2 运动应激对外周循环h s p 7 0 表达的影响f e h r e n b a c h 等人让运动员跑完半个马拉松后采即刻、3 h 、2 4 h 血样，发现白细胞胞浆h s p 7 0 ( o h ，3 h ，2 4 h ) 显著上升，h s c 7 0 不变单核细胞h s p 7 0 ( o h ，3 h t2 4 h ) 显著升高，粒细胞h s p 7 0 存2 4 h 时显著e 升。另外，安静时运动员的h s p 7 0 明显低于未经训练者【4 0 1 4 ”。提示剧烈运动可以提高血液在运动后即刻h s p 7 0 的表达，表明在急性运动中h s p 7 0 对白细胞有保护功能。有实验表明7 0 v 0 2 m a x 运动1 h 后，采1 5 h ，2 4 h 血样，测试结果显示h s p 7 0 并没有显著增加，说明中等强度不足以刺激白细胞h s p 7 0 的表达。还有研究报道运动后血浆中h s p 7 0 的含量显著增加。6 人进行7 0 v o ，m a x跑台运动6 0 m i n 采安静、运动中3 0 r a i n 、6 0 r a i n ，运动后2 h 、8 h 、2 4 h 肘静脉血，与此同时取股侧肌活检，结果表明f l 清h s p 7 2 在运动中3 0 m i n 和6 0 m i n 有升高，肌肉中的h s p 7 2 m r n a 在运动后2 h 彳表达显著增加6 5 倍，但h s p 7 2 没有显著增加。提示血浆中h s p 7 2 不是山肌肉释放的，而是从其他组织和器官释放入血的f 4 2 】。1 1 3 运动诱导h s p 7 0 表达的机制1 n华南师范人】学体育科学。? ：院2 1 ) 0 4 鞴顸1 + 学位论文4 i 真玉运动应激诱导h s p 7 0 表达的信号和途径及h s p 7 0 表达的生理意义还不十分清楚。由于运动与热休克蛋白的研究近年才刚刚兴起，所以有大量的问题还没有确切的回答。目前的研究表明体温升高是一个潜在的因素，还有a t p 减少，p h值改变以及氧化应激等因素也会增加刺激ns a l o 等人提出运动诱导h s p 7 0 的表达是运动引起的热休克和氧化应激的结果。运动引起的体内高温是导致氧化应激，产生0 2 的原因【”l 。但是s k i d m o r e等人观察大鼠冷环境中下坡跑，以排除体温升高的因素，结果发现虽然大鼠结肠温度与运动前相比没有升高，但是肌肉中仍可观察到h s p 7 0 的升高【。新陈代谢过程中a t p 的减少也是诱导h s p 7 0 的重要信号【4 5 1 。马进行6 0 m i n 亚极量跑台运动后，采0 h ，2 3 h 臀肌活检，h s p 7 2 m r n a 表达显著增加，2 3 h 恢复到运动前水平。实验还发现h s p 7 2 m r n a 表达情况与血乳酸峰值相互关联，与能量状态无关，提示h s p 7 2 表达的诱因，酸中毒更甚于能量的减少及消耗【蚓。训练过程中血乳酸经常达到4 。8 m m o l l ，使血液d h 降低，也可以诱导h s p 7 0 的产生【”1 。虽然h s p 7 0 浓度与运动量可能有关，但目前的研究还不能回答h s p 7 0 的反应是否依赖于运动的形式、强度和运动量【3 2 】。1 1 4 复合因素对h s p 表达的影晌热预处理会使机体产， 三交叉耐受性，从而起到保护作用。热应激后，动物肛温随受热时间延长而升高，各组织细胞受= = f i | 一j 热作用后均有新的蛋白质合成，其中以7 0 k d 家族的h s p 合成最多，其合成量与受热程度和时间有关【4 ”。细胞或器官热耐受力的强弱是与h s p 7 0 的水平高低呈j 下相关的f 。随着h s p 的增多，细胞存活率增高、受损轻，特别是热适应后细胞损伤更轻，冠示出h s p 7 0 对细胞的保护作用。大鼠经过热预处理后在高温环境中运动，耐力明显好于对照组，运动时间明显长于对照组：腓肠肌和淋巴细胞h s p 7 2 表达明显高于对照组；热预处理组线粒体酶活性明显升高。实验结果表明高温处理可以使线粒体氧化酶活性增高，提高大鼠在高温环境中的运动能力。提示热休克反应，即h s p 7 2 的合成可能是关键因素f 50 1 。1 1 5 运动诱导的h s p 7 0 对机体的保护作用和意义1 1华南师范人学体育科学学院2 0 0 4 届硕l 学位论义t i 舆玉h s p 7 0 有非常广泛的应激保护作用。许多研究已经阐明运动可诱导h s p 7 0表达，从而对心脏起一定的保护作用，可增强缺i | i l 后心肌功能的恢复f 5 1 1 一【5 3 1 。l o c k e 等人的实验研究表明运动诱导的h s p 7 2 能促进心脏缺血后的恢复，可以部分的说明心肌的保护与运动有关 5 4 1 。d e m k e l 等人发现，对s d 大鼠进行7 5 v 0 2 ：m a x 训练，每周4 天，共1 0 周后，使心脏缺血再灌注，测得一心肌抗氧化酶活性与对照组没有显著差异，心室h s p 7 2 显著增加，心肌脂质过氧化与对照组相比显著_ f 降，说明h s p 7 2 对心肌起到了一定的抗氧化作用【5 5 l 。但是l 兰 有研究表明对心肌缺血再灌注的保护作用并非h s p 7 2 所为。雄性4 月龄大鼠随机分成5 组：控制组，运动后恢复1 d 组，运动后恢复3 d 组，运动后恢复9 d 组，运动后恢复1 8 d 组。发现左心室c a t 活性和h s p 7 2 在第1 d 和第3 d 显著增加，到第9 d 恢复到基础水平。每一组大鼠心室都经过2 0 5 m i n 的缺血3 0 m i n 灌注，显示运动后恢复1 d ，3 d ，9 d 组对心肌缺血再灌注都有明显的保护作用，1 8 d 组心脏保护作用才消失。鉴于h s p 7 2 表达和心脏保护存在时间差，因而得出结论，对缺血再灌注提供保护作用的可能是其他细胞保护机制，而不是h s p 7 2 1 “j 。w i s t a r 大鼠训l 练8 周后进行一次急性运动后2 h 测定比目鱼肌的h s p 7 2 及一系列抗氧化酶的活性。结果发现训练组的柠檬酸合成酶，谷光甘肽还原酶，过氧化氧酶活性显著高于对照组。对照组在运动后过氧化氧酶，谷光甘肽还原酶活性明鼹下降，提示出现氧化应激。同时h s p 7 2 表达的明鼹卜升只出现在对照组，洲练组h s p 7 2 没有显著增加，晚明h s p 7 2 埘运动诱导的氧化应激有补充保护作用i ! “。h s p 的产生具有保护生命功能和防御伤害的作用【5 7 j 。在运动训练中h s p 7 0的蓄积可能与c k 的水平有一定的联系1 5 8 】。有研究发现高温至运动后f i l 乳酸增加，而血乳酸积累诱导h s p 7 0 合成，其中合成多者，乳酸积累较少且清除较快，提示h s p 对于运动性疲劳的恢复可能有一定促进作用【5 9 】。分析h s p 7 0 m r n a 水平可以作为训练过程中检测特定肌肉应激情况的有效指标，也可以作为检测h s p 7 0 含量高的组织应激情况的敏感方法f 2 6 】。通过对人外周血白细胞中h s p 7 0基凶表达水平的评估也可以来监测各种训练给人体带来的有益或有害的影响i “。总之，尽管h s p 7 0 对机体的保护机理还不是很清楚【6 1 】，与运动的关系也还1 2华南帅范人。体育科学学院2 0 0 4 届硕”学何沦义_ l 真：e有待进一步研究，但普遍认为这种广泛存在、高度保守的h s p 7 0 的是细胞保护的物质基础，如果能充分利用，发挥它的细胞保护这一古老而重要的独特优势，将造福于人类。1 2 选题依据h s p 的生物学功能“泛，主要有应激条件下维持细胞必需的蛋白质窄问构象，保护细胞生命活动的“应激保护”和调节蛋白质折叠、跨膜运输、转位等“分子伴侣”两大作用。几乎所有的细胞和生物体在热休克后都能产生h s p 。热休克诱导的热耐力可对包括运动在内的应激产生耐受性。科学家在预热应激后交叉耐受机制的引导下，认为可以通过预热应激而提高机体在细胞、器官水平对其他外界有害应激( 如氧化) 的耐受能力，并首次将其应用于心肌缺血领域，获得了成功，预热应激明显降低了心脏缺血再灌注后心肌梗塞的范围。从此，预热应激在保护器官缺血领域得到了广泛的应