热休克蛋白生物学特性及其治疗研究进展

1、热休克蛋白生物学特性及其治疗研究进展一、HSPs概述热休克蛋白(heatstressprotein,heat:hockprotein,HSP是一组分子不等的酸性蛋白(PH=5.0一6.5,广泛存在于所有植物、细菌和哺乳动物细胞各种应激因素包括高温、组织损伤、氧化剂、缺氧、超低温等都可以诱导HS的产生.Ritossa在1962年描述了果蝇唾液染色体的“蓬松”现象,成为有关分子水平的首次报道.20世纪70年代末,科学家对HSP:进行了序列分析,年代发现HSPs是迄今为止最为保守的基因家族.以HSP7O为例,大肠杆菌与真生物有40%一60%的同源性,而不同真核生物的HSP7O同源性为60%一78%.

2、大HSP70氨基酸序列与人类HSP70氨基酸序列的同源性约为95%,与小鼠HSP70基酸序列的同源性约为98%。近年来,人们对HSPs功能进行了广泛研究,并对Hs 的应用进行了探索。HSPs已经成为生命科学研究的热点和前沿.1.HSPs分类HSPs按分子量大小通常分为以下几个家族:HSPllo、HSP90、HSP70、HSP6,J、分子HSP(分子量为20一25kD和泛素(分子量7一skD.其中HSP70家族子量为72kD一80kD成员最多,大致可分为以下4种:第1种是HSC70(热激同源蛋白70,heatshoekeognate70,也称为HsP73,是哺乳动物细胞的结构蛋白,在所有的细胞内

3、均能表达,并且受热诱导,属于结构型HSP70,细胞的分化和发育密切相关;第2种为HsP70,也称为HSP72,通常在正常细中并不表达或表达量很少.但是在热应激或其它应激原的作用下,则表达迅速加,属于诱导型HSP70,具有保护细胞的功能;这两种HSPs具有高度的序列同性(95%和相似的生物学特性;第3种是GRP78(葡萄糖调节蛋白78,glucose一regulatedprotein78,存在于内质网腔内:第4种是eRP7s,主位于线粒体内;GRP78和GRP75在应激时稍有表达,它们在细胞内分别以分子侣的形式发挥作用。2.HsPs的合成与表达HSPs的表达变化以转录水平调控为主,这取决于热应激

4、因子(heat:trefact。r,HsF的调节.HSF是位于HsP基因上游的一段特殊序列.这段序列以个碱基为基本单位排列而成,被称为GAAbox,是热应激反应中必不可少的功区。正常情况下,HsP与HSF结合,抑制HSF活性;但当机体受到应激源作用细胞内变性蛋白增多,损伤蛋白与HSF竞争性结合HSP,HsF得到释放,从而促HSP:基因转录.HSF家族至少包括3个成员,即HSFI、HSFZ和HSF4.HSFI在激信号存在时才被迅速激活.激活的HSFI立即发生构型改变,形成三聚体,入细胞核,在核内与热应激元件(heat:tresselement,HSE结合,开始HS基因的转录.HsFZ在非应激条件

5、下(如发育、分化就可以被激活,而在应刺激下,HSFZ的激活则需要较长时间,一般为16h一24h,维持激活时间为72 HSPs基因没有内含子,转录一旦启动就可产生出成熟的mRNA来快速表达HSP在应激条件下,除HSPmRNA外,其他mRNA都处于非翻译状态,通过优先翻译则保证了机体对HSPs的需要。此外,HSP:表达还受年龄等因素影响。组织的热休克反应能力随着年龄的长而逐渐削弱,.HsP:表达减少可能导致机体无法适应各种应激损伤,促进疾的发生.最近一项白内障病因研究发现,HsPs在人类晶状体中具有清除细胞有害、受损伤物质的作用,但随着年龄的增长,HsF的DNA结合活性降低,促进白内障的发生。年龄

6、老化削弱热休克反应的具体机制尚不清楚,推测这与细胞脂质成分及膜的流动性变化有关.细胞膜感受各种外界刺激变化,并通过膜的动信号激活热休克因子.细胞膜脂质成分及流动性的变化可以改变热休克反应值,从而使细胞热休克反应发生变化【21.膜的流动性越大,热休克反应闲值越低对刺激反应越敏感.3.HsPs的生物学功能3.1分子伴侣正确的三维构象折叠是保证蛋白正常生物功能的前提条件。蛋白质的折叠过需要一些辅助元件的参与,这些元件被称为分子伴侣(molecular“h“p“ron“s分子伴侣的概念最早由El11:提出3,是指一类与其它蛋白的不稳定构象相结并使之稳定的蛋白,通过控制结合和释放来帮助被结合多肤在体内的

7、折叠、组装转运或降解等月。分子伴侣本身不参与折叠的形成,而是通过减少不正确的折途径来加速其翻转过程,或者说它们给处于折叠中间肤的多肤链提供了最多的确折叠机会.HSPs作为分子伴侣,是细胞内蛋白质量控制所必需的,诱导HS有助于防止错误折叠的异常蛋白聚集.HSP:氛基酸的一级结构可分为3个功域:近N端为结构上高度保守的氨基酸序列,有ATPase活性区;紧接着为相保守的氨基酸序列,是多肤的结合部位;近C端有结构多变的氨基酸序列,其构尚不明确,可能与某种特定的蛋白底物相互作用有关.HSPs的分子伴侣作主要取决于其ATP结构域或与肤链结合过程中起重要作用的C一末端的EEVD序(HSPC一末端与调节蛋白相

8、连接的高度保守序列。HsP:与多肤的结合与解离HSP与ADP或ATP的结合有关。当HSP与ADP结合,它可以与肤或变性蛋白紧结合;当HsP与ATP结合时,肤链就释放.所以随着机体ATP的水解,相对穗定ADP一HsP复合物也随即形成.蛋白新生链在核糖体合成延长过程中,HSP70/HsP40复合物接触,再逐渐移向由14个HSP60亚基形成的双环腔内,腔内完成蛋白的构象折叠5。应激状态下,蛋白质代谢发生改变。在蛋白质的从头折叠、跨膜运输、错误叠多肤的降解及其调控过程中,某些蛋白质肤链伸展失去原有的盘旋及折叠态、改变分子空间构型甚至使寡聚复合物解聚,以致丧失原有功能.HSPs不帮助需要折叠的蛋白质正确

9、折叠,维持某些肤链的伸展状态,以利于其跨膜转运维护细胞功能,还能识别变性蛋白,协助蛋白修复;若不能修复,则转移给内网、蛋白酶复合物BAP一CIPP等蛋白降解系统,降解细胞内未折叠、错折登或集的蛋白质【61,减少产生不溶性聚集物的危险.3.2协同免疫功能HsPs可协同参与杭原加工、呈递,并利用其抗原特异性为T细胞免疫识别导航HSP70能与杭原和A TP结合,使杭原解离出肤片段,再由肤结合蛋白(PePti bindingprotein,PBP将杭原的肤片段与细胞内主要组织相容性复合物(MHC子结合,使细胞具有免疫活性,参与免疫反应【7.HSP一肤复合物可诱导特异CDS+T细胞增殖,而当肤与其它蛋白

10、如血清白蛋白结合时,却不能诱发免疫反因此,诱导cTL是HSP一肤复合物的独特功能。此外,肿瘤衍生的HSPs能伴随瘤杭原肤及抗原肤的前体,而正常细胞衍生的HSPs只能携带非免疫原性的正自身肤,因此HSPs可以作为一种佐剂,增强肿瘤免疫反应。3.3信号转导调节HSPs对多种重要的信号转导因子的稳定性及活性具有调节作用,主要包括类醇激素受体、酪氛酸激酶(PTK、丝氨酸/苏氛酸激酶(Akt等。研究发现,在各种信号转导途径中,HsP90至少参与了200多种信号蛋白的成熟和功能调节一”,其中包括肿瘤形成的关健酶如ErbBZ、src、Raf、Akt及细胞周期依赖丝氛激酶等,而HsP90抑制剂则诱导Akt等去

11、磷酸化,导致激酶失活,引起细胞凋亡,此外,类固醉受体与HsP90结合有助于提高受体与激素结合的亲和力,减少二体的形成川.3.4杭氧化作用在应激状态下氧自由基增多,致使脂质氧化,对细胞及亚细胞器如线粒体、酶体等造成破坏,HSPs在细胞内具有杭氧化的生物活性,帮助细胞从各种应激恢复,免遗应激损害.研究表明,热休克诱导细胞HSPs表达,能使细胞耐受H对细胞膜的损伤,”,并能提高细胞内总谷脱甘肤含量,”,内源性杭氧化剂的合和释放增加,增强了机体对随后应激损伤的抵抗力。Yamamoto发现HSPs能促进体内源性抗氧化物触酶的产生,并同时抑制NAPDH氧化酶,从而减少氧自由基生,维护细胞生物学特性,。3.

12、5杭细胞凋亡作用有害应激诱导细胞程序性死亡即凋亡。c一JunN一terminal激酶(JNK:和p38是细胞凋亡信号传导过程中关健的应激激酶.研究发现,当细胞与氨基酸类似一起孵育时,细胞内异常蛋白积聚,导致JNK、P38等应激激酶的激活,细胞内HsP7 水平的增高可以阻断信号通路,抑制应激诱导的JNK、P38激活,从而减少细胞亡”,。HsP72的这种抑制作用可以被HsP7o单克隆杭体所拮杭,JNK、p3s活性复,造成细胞损伤。此外HSP70可以通过提高细胞膜上蛋白转运功能,减少细钙内流,从而阻断细胞内凋亡信号的传递,71.HsP70对细胞凋亡的影响还可能过细胞周期调控来实现.Rohde以RNA

13、干扰技术研究HSP的细胞周期调控作用,果发现HSP72表达下调后诱导了前列腺细胞的Gl期阻滞,而HSC70表达抑制后诱GZ/M期细胞周期阻滞,促进凋亡【,”.综上所述,HSPs在组织细胞生理及病理演化过程中均发挥重要作用,而不同子量HSPs的作用侧重略有不同。HSPllo与蛋白质的降解系统和机体热耐受性有关:HSP90主要参与T信号传导分子的调节:HSP70、HSP60和HSP40在维持蛋白正确构象和折叠以保证其适宜的结构状态过程中发挥重要作用。HSP70还能帮细胞中的一些蛋白质穿过内质网腔或线粒体膜,完成细胞内转移的功能;小分量HSPs主要辅助异常蛋白复合物的解聚和降解.、HSPs与胃秘膜病

14、变胃秘膜屏障胃私膜长期受到各种损伤因素的作用,包括其自身分泌的胃酸、胃蛋白酶、汁,以及外源性因子,如非街体类消炎药、酒精、幽门螺杆菌等,而胃私膜如在这些有害因素作用下保持完整性和正常功能,始终是胃肠工作者的关注热点近一百年来,胃腔的防游咖制逐渐被人们所揭示和认识.上世纪60年代,DavenPort等发现胃私膜对离子的通透性很低,正常情况下只有极少量的H+由腔弥散入私膜组织,据此提出了“胃私膜屏障”的概念,并指出屏障功能受损时胃酸将发生反流,损害胃私膜细胞19。Flemstrom证实,胃表面上皮细胞能分碳酸氢钠,从而使胃私膜上皮细胞在酸性环境中也能保持细胞的完整性,01. Heatley深入研究

15、了胃私液的保护作用,提出胃私膜表面形成不流动私液层,以减缓H+在其中由胃腔向上皮的弥散,并推测私液和碱可能形成PH梯度,30 后Wi11iams证实了PH梯度的存在,在私液层上皮侧PH约7.0,而胃腔侧PH在1一间.Liohtenbergor发现胃秘膜表面存在磷脂层屏障,这一疏水性脂质具有非强的抗胃酸损伤作用,是胃秘膜抵御胃酸的主要机制之一川.1979年,Rober发现极小剂量的阿司匹林能拮杭大量致坏死性物质(100%酒精、NaOH对胃私的损伤作用,指出前列腺素(PGs具有胃私膜保护作用,且该作用与胃酸分无关,并据此先后提出了“细胞保护和适应性细胞保护”概念,·们.细胞保护是指保护每

16、一个细胞,而是保护组织免受进一步的形态或功能损伤,包括组织护和器官保护.根据胃私膜的解剖和功能基础,胃私膜的保护机制可以分为5个层次,5,:第层即胃钻膜上皮表面具有防御功能的物质,包括钻液、碳酸氮盐、表面活性磷及免疫球蛋白等;第二层指胃私膜上皮层的屏障功能,包括细胞的更新和迁移建;第三层指私膜的微循环,是胃钻膜保护的基础;第四层是韶膜的免疫系统包括“警戒”细胞,如肥大细胞、淋巴细胞等,以及胃肠道初级传入神经元如椒素敏感肤能神经元,它们对感受H+的反渗有重要作用.第五层是私膜损伤后修复过程,涉及许多生长分子,如表皮生长因子(EGF和调控因子,如一氧化(N0及HSPs,对该过程的研究是目前的研究热

17、点。2.HSPs与胃秘膜屏障热耐受作为适应性细胞保护作用之一,与HSPs的合成关系密切,因此推测HS可能促进了胃肠道私膜的防御机制.体内外研究均证实HSPs在胃肠道私膜有丰表达.酒精、H202、热刺激及一些私膜保护药,如GGA(g。ranylgerany一a。etone瑞巴派特等均显著诱导HsPs合成2一”,.体外研究中,Nakamura首先报道了热休诱导的HsP能抵抗7.5%酒精对豚鼠胃钻膜细胞的损害作用【川。而在体内研究中,由于HSP蛋白的增加往往伴随着胃私膜微循环血流量的增加及胃动力的抑制,有人认为HsP蛋白增加可能仅仅是胃私膜保护过程中的一种现象,而与细胞保作用无关.为进一步探讨HSP

18、在体内对胃私膜的作用,人们进行了大量的研究作.Itoh等人发现,热处理大鼠诱导HSP70表达显著增加,可以预防水浸一束缚激造成的大鼠胃钻膜损害【,。,.Hirakawa利用ee快速诱导HsP6o、HsP7o、Hse7及HSP90的合成,抑制水浸一束缚应激诱导的溃疡形成,提示HSPs有助于胃私膜防御机制川.相似的,Jin等人也发现,反复给予大鼠阿司匹林后诱导HSP70蛋的表达,与胃私膜的损伤耐受能力有关川.综上述,HsPs,尤其是HsP7o,对私膜有显著的细胞保护作用,作为胃私膜的细胞保护因子,可能涉及了私膜保的多个环节。HSPs与PGs大量证据表明PGs是重要的私膜保护介质.外源PGs对细胞有

19、直接的保护作用并能抑制胃酸分泌、促进私液和胃碱分泌,维持彩膜血流,而抑制内源PGs的成将增加私膜对损伤的敏感性,引味美辛通过抑制环氧化酶(Cox减少PGs的泌而导致胃彩膜的损伤.Robert发现,弱刺激如20%乙醇、20mM牛黄胆酸盐、0.Z HCI、0.02MNa0H等并不损伤胃彩膜,并伴有HSP70表达明显增加,可以防护强激如8omM牛黄胆酸盐引起的广泛胃钻膜损害.进一步研究发现,若给予弱刺激服用引味美辛以抑制内源PGs的合成,随后对强刺激损伤的防护作用消失川, sharma2,证实,在大鼠脊髓损伤模型处理前30分钟腹腔内注射10mg/kg引味美辛显著抑制了结构型HSP70表达,因此结果提

20、示阻断PG合成可以抑制HsP蛋白的表上调,PGs对HSP合成表达的调控可能参与PGs的细胞保护机制。然而,soncin究发现,3mM阿司匹林激活人单核细胞HSF一1,但在1料M阿司匹林作用下,虽然制COX活性,但对HSF一1的作用不明显,说明阿司匹林对热休克反应的调节并不赖于其对cox及PG合成的抑制作用3J。PGs作为重要的私膜保护因子,是否通过HSP蛋白的调节而发挥细胞保护作用尚待深入研究.HSPs与NON0广泛存在于胃私膜,发挥其调节胃钻膜血流量【川,促进胃私液分泌,减轻形核白细胞的浸润渗出等生理作用,参与胃私膜细胞的直接保护及适应性保护程.Byrne发现S一亚硝基一乙酞青霉胺(N0供体

21、呈浓度依赖性地诱导豚鼠胃貂细胞HSP70表达”,.K。nturek则研究证实普通阿司匹林(AsA抑制大鼠胃私膜HsP70的合成,加重胃私膜损伤,而以N0释放性阿司匹林(N0一ASA处理大鼠性胃私膜病变时,通过N0的释放,不仅不会加重私膜损伤,还能促进私膜的修好转,并显著上调私膜细胞HSP70的表达水平,据此推测N0一ASA诱导HSP70蛋白成而发挥胃私膜细胞的保护作用36,71.一些研究报告先后在平滑肌细胞、脑千胞及肺、肝等组织中发现,HSP70对诱导型一氧化氮合酶(Nos的表达有抑制用,进而减少N0的合成38一0.综上研究结果推测N0对HSP70的表达有正性调节作用,而HSP70对N0的合成

22、呈负反馈调节。结构型HsP通过对功能蛋白,如Cox和N的活性调节发挥私膜保护作用。YasuhiroT等利用免疫共沉淀的方法证实,HSC能够与Cox一1和nNOS发生免疫共沉淀,当HSC70与COX一1和nNOS等损伤蛋白(乙醇诱导结合,依赖Hsc70分子伴侣活性,可以促进功能蛋白修复,保护胃私膜川HSP:改善私膜血流胃私膜血流可能通过下列途径起到保护胃私膜细胞的作用:1维持氧及营物质的供给,保证细胞内的有氧物质代谢;2帮助清除和缓冲进入钻膜内的Shichij。利用化学性交感神经阻断术削弱HSC70蛋白合成的同时,减少了胃钻血流量.他们认为,HSC70的高表达可能通过增加胃血流量而发挥细胞保护作

23、用但具体机制未深入阐述圈.NO、PGs作为内源性舒血管因子,可以舒张血管,加胃私膜血流量。HSC70对Cox及NOS等胃私膜局部体液因子关健酶活性的调节能与其增加彩膜血流作用有关.HSPs促进细胞增殖更新胃私膜上皮细胞的迅速更新,是维持胃私膜上皮完整性和产生私液及碳酸氢所必需的.在生理状态下,钻膜上皮细胞的损耗和更新处于动态平衡,任何增私膜上皮细胞损耗和降低其更新的因素,均可导致胃私膜损伤,而具有抑制细损耗和刺激私膜细胞更新的因子,则对胃秘膜具有保护作用.研究发现,HSPs对胃、肠、心肌等多种细胞均有促进增殖,抑制细胞凋亡的作用,它们对细胞长的调节作用呈现细胞周期依赖性。我们的研究结果发现,抑

24、制胃彩膜细胞HsP7表达后,细胞周期呈S期阻滞现象,细胞周期的延长使细胞的有效增殖发生障碍此外,HsP对ERK、NF一KB等细胞增殖通路具有调节和协助信号传导的作用【”.HS 还可以通过有效抑制变性蛋白的聚集,帮助变性蛋白的再折叠,从而在凋亡发的早期阶段就可能终止凋亡信号的传导,打断凋亡瀑布效应的发生,减少细胞耗.3.HSP与胃私膜病变(表lHSP7O表达增加能促进胃溃疡的愈合,并减少非街体类消炎药对胃私膜的损伤Tsukimi利用乙酸诱导大鼠对吻性溃疡模型,并发现在溃疡进展过程中,HsC70在溃疡周围正常私膜和清疡组织中均显著增高,而HsP70的表达则很少,清疡底部HsP70表达减少尤其明显川

25、.进一步研究发现,溃疡形成的前7天时间里,疡基底部基本没有HSP70表达,溃疡形成14天后,HSP70表达增加,这时胃钻膜胞增殖修复较明显44.HsP70通过分子伴侣作用调节新生蛋白的合成和关健酶活性,加速溃疡愈合.此外,在胃溃疡模型中,HSP47表达明显增加.HSP47能异结合胶原,而后者是溃疡愈合过程中的重要介质,HSP47的高表达提示伴随明显的胶原生物合成过程,这有利于溃疡的修复.幽门螺杆菌能引起包括急性胃私膜损害、胃溃疡、萎缩性胃炎及胃癌等胃私病变,但对于HSPs在幽门螺杆菌诱导的胃私膜疾病的致病机制中的作用还不清楚。目前已知所有的幽门螺杆菌株都能产生HSPs,主要包括2种HSPs,H

26、SPA(H 10和HsPB(HsP60.HsPA由于其C末端有一金属结合结构域而具相对特性;HSPB则高度保守.幽门螺杆菌的HsPs位于细菌表面,是幽门螺杆菌的主杭原,在幽门螺杆菌感染过程中具有免疫原性.有研究认为,幽门螺杆菌自身达的HSP60与菌体的彩膜定植作用有关.通过杭体拮杭幽门螺杆菌相关HSP60,以抑制幽门螺杆菌对MKN45、MKN28等胃韶膜上皮细胞的私附性【45】。幽门螺杆相关HSP60还能诱导胃私膜细胞IL一8的分泌,加重彩膜炎症【46。由于幽门螺菌与人的HSP同系物有75%同源性,它可以启动机体私膜免疫系统发生交叉反应胃彩膜上皮细胞的质子泵上就存在这种共同杭原,它能引起秘膜损

27、害,甚至诱姜缩47.v。r。bj。va对68例慢性胃炎病人进行18年随访研究发现,在幽门螺菌感染者中,“%发生了抗HSP60的免疫反应,但特异性的杭幽门螺杆菌HsPs的免疫反应,没有完全清除幽门螺杆菌,其原因可能与幽门螺杆菌的免疫逃避关【481。Huff发现幽门螺杆菌感染能抑制机体HsP70表达,并推测这有助于幽螺杆菌的免疫逃避【49.HsPs在幽门螺杆菌致病机制中可能发挥有重要作用。表1.HSpsandMueosalproteetioninDigestiveTract CellsoranimalsHSPsindueerBehaviorofHSPsDamageResultsInvestigat

28、orsInvit阳GuineaPiggastrieHeatshoekHSP7小EthanolProteetionNakamuraeta mueosaleellsHSC70+HSP90十GuineaPiggastrieGGAHSP6价EthanolProteetionHirakawaetalmueosa!eellsHSP70十HSC70+HSP90十GastriemueosaleellsRebamiPideInvlvORatstomachHyPerthermiaRatstomachRePeatedadminis·trat10nofASARatstomaehRePeatedadminis

29、·trat10nOfASARatStom朗hGGAHSP7价ROMProtectionHahmetalHSP70+HSP70十WIRSt邝55ASA一indUeedgastriedamageASA一indUeedgastrieaPoPtosisWIRStreSSProteetionItohandNogueProteetionJinetaiHSP70十HSP60·HSP60+HSP70+HSC70+HSP90+ProteetionA!derlllanctaProteetlonHi.改awaetal(摘自YasuhiroTandSusumu0.B1oI.Pha瓜Bull.200

30、1;2三、HsPs与肿瘤大量研究证实,HSPs在许多肿瘤组织及组织的癌变过程中有异常表达现象.管癌中,HSp27在腺癌中的表达减少,而在鳞癌中的表达增加,;HSP10、HSP 与宫颈及结肠癌变过程有关,”,:HsPzo、HsP4o在胃癌中的表达增加,HsP还可作为肝细胞癌的早期肿瘤指标.肿瘤组织中HSPs表达增高的具体机制目前未完全阐明.一种假设认为这是由肿瘤自身的生理病理学特征所导致的。由于瘤组织生长旺盛,通常存在着相对的血供不足、缺氧、PH降低等,这些生长条的不足诱导了HSP:的表达.而最近的研究认为HSP:的表达增加可能与肿瘤进展的基因异常有关55。癌变过程中产生了癌基因蛋白,而这些变异

31、蛋白可以诱导休克反应.突变型P53在肿瘤组织中非常常见“,.正常细胞中,野生型P53在泛一蛋白酶作用下很快就会发生蛋白分解,因此不会发生p53蛋白蓄积现象.但在瘤细胞中,由于氨基酸序列的变异导致p53的构象异常。HSPs识别这种异常构把它作为异常折叠信号并与之结合,使突变型p53不能通过其正常的泛素一蛋白途径进行蛋白分解【川,突变型P53在肿瘤细胞内发生蛋白积聚,并作用于细胞期折点,促进细胞的无序生长.研究发现HsPs对不同肿瘤组织的预后影响不同.以HSP70为例,在乳腺癌、颈癌、子宫内膜癌等肿瘤组织中,HSP70的表达增高与肿瘤细胞的低分化、淋结转移等不良预后因素有关;而在食管癌、胰腺癌及肾

32、癌等肿瘤中,HSP70的表达提示肿瘤的预后较好;胃癌、前列腺癌中的HSP70表达水平与肿瘤预后无显关系,。四、HSPs治疗研究进展1.免疫佐剂肿瘤免疫学研究主要目的之一是寻求肿瘤特异性抗原,活化特异杀伤肿瘤细的细胞毒性T淋巴细胞(cTL,并增强机体抗肿瘤排斥反应.但由于肿瘤源于自组织,所以不能正常呈递杭原激活CTL,因此设想加入免疫佐剂以提高肿瘤组的免疫原性。源于肿瘤组织的HSP是针对此肿瘤的有效疫苗。由于HSP的高水平达和序列的高度保守性,使免疫系统易于识别这些HSPs,从而可能成为细胞免的靶蛋白.Lukacs发现将编码分枝杆菌HSP65的基因转入鼠巨噬细胞肿瘤细胞后不再诱发同系和无胸腺小鼠

33、肿瘤591.在体内肿瘤攻击实验中,化学诱生剂诱肿瘤组织的HSP7O和gP96表达可使肿瘤组织退缩.HSPs本身虽然没有免疫原性,但它是天然的免疫系统识别信号,肿瘤细胞表面表达HSPs蛋白,容易被自身免系统的自然杀伤细胞所识别,使肿瘤细胞对免疫杀伤的敏感性增加“,.HSP作分子佐剂的功能并不局限于肿瘤杭原。研究发现,分枝杆菌HSP60和HsP70与相抗原形成的融合蛋白可以诱导特异性T细胞反应“,2,.外源性人HSP60可刺激人鼠巨噬细胞快速释放TNF一a,还可诱导Thl型免疫应答,促进IL一12和IL一15释1631.HsPs可以增加肿瘤细胞表面MHcl类分子的表达,并激活TcRY6+细胞、细胞

34、和NK细胞。激活的DC细胞可以呈递抗原,激活CTL,杀灭肿瘤细胞.但HsP作为分子佐剂也有一定的局限性一部分免疫原性杭原肤无法特异地与HSP结合从肿瘤组织中分离纯化结合抗原肤的HSP较为复杂,且大部分肿瘤目前还缺乏确有效的肿瘤特异性抗原,对HSP佐剂的开发尚需深入研究.2.肿瘤HSP90靶向治疗大量研究证实,HSPgO抑制剂格尔德霉素(geldanamyoin对肿瘤有高度的异性和抑制作用“,但因为伴随明显的肝毒性作用而限制了它在临床的应用.17从G具有格尔德霉素所有HsPgo的相关作用而毒性明显减少,目前作为肿瘤靶治疗药物进入H期临床研究65.17AAG对肿瘤特异性HsP90复合物的亲和力是正

35、细胞HsP90的100倍“,通圳印制HsP90与蛋白激酶的结合,促进肿瘤相关激酶降解671,抑制类固醇受体功能68j,发挥杭肿瘤作用.Blag。skl。nny等人发现肿细胞中HsP90与突变型p”的结合亲和力大大增加【691,利用17一AAG作用于HSP90的末端核酸结合位点,可以封闭HsP90与肿瘤组织中的突变型p53的结合位点70j,突变型P53很快地被泛素一蛋白酶系统降解。抑制HSP90能促进包括Akt途径在内多个肿瘤增殖信号缺陷川,增加细胞对缺氧、化疗药物的敏感性,诱导肿瘤细的凋亡71.由于HsP90抑制剂能同时减少多种HsP90相关的蛋白激酶水平【65,此Csermely认为它作为多

36、靶向治疗药物,在肿瘤治疗方面比高选择性靶向治疗物更加有效,31.最近研究报道了缺失N末端的HSP90异型蛋白的存在.肿瘤细胞这种异型蛋白的存在导致了细胞对HsPgO抑制剂的耐药【川。目前HSP90抑制别的瘤抑制作用虽然不及放疗、化疗效果,但它可以和放、化疗联合应用,增强治的敏感性.Munster发现紫衫醉联合17从G共同处理紫衫醇耐药的乳腺癌细胞,著增强了紫衫醇对肿瘤细胞的毒性作用,而联合应用17AAG和血管生成抑制剂对乳腺癌也有明显的治疗作用,51。3.细胞保护性治疗(表2小量的物理、化学刺激可以诱导组织细胞HsPs表达,提高组织蛋白在细胞内折叠环境和稳定性,以获得杭击更大损伤刺激的耐受性.

37、随着适应性细胞保护用研究的深入,人们提出了预防性药物处理诱导分子伴侣HsPs表达来改善临床理状态的设想.陆续有研究发现,诱导HSP70有助于移植器官的存活,促进神再生,缓解慢性疾病如糖尿病的恶化等.治疗性诱导HSPs的方法有几种,最为见的是组织热疗和药物诱导.Karmazyn发现将大鼠体温升高到42促进了大鼠脏的缺血性损伤的恢复,而这种保护治疗作用与HsP70升高的时间曲线一致川但是因为热疗范围及温度的限制,其临床治疗收益不大.许多药物对HSPs都有导作用.17Ae抑$lJHsPgo活性的同时也能活化HsFI【,诱导HsP4o、HsP7o等Hs的合成,但是作为杭肿瘤药物,17AAG诱导的HsP

38、s主要表现为肿瘤细胞的保护,削弱了杭肿瘤效应。GGA作为临床消化性溃疡治疗药物,对HSP70的诱导作用研最为广泛.Hirakawa预先给予豚鼠GGA可诱导HSP70更高水平的表达并防止胃彩发生严重损伤【?81.Tomisat。用乙醇,过氧化氮或盐酸短期处理豚鼠胃私膜细胞,发现细胞膜失去完整性而致死亡,GGA可通过诱导HSP70的表达而保护胃私膜免受应激的损伤791。Kawai认为长期给予GGA可刺激低蛋白质营养失调大鼠的胃私的热休克反应,这种作用对由于基础疾病影响而很难改善营养状况的慢性消耗疾病有很好的胃私膜保护作用,。,.1997年vigh提出HsPs协诱导klj(。induee: 的概念,

39、其本身对HsPs没有直接的诱导作用,但能提高细胞对各种刺激诱导的HsPs合成能力。研究发现,利用HsPs协诱导剂能延缓肌姜缩侧索硬化的发生并拮抗CCK诱导的急性胰腺炎.31.表ZHSpmodulatoreomPotindsComPoundModUlationReferenCeSCarbenoxonoleIndueer2一CyeloPenten小oneIndueerDexamethasoneIndueerHSP70HSF一lHSF一1Nagayamaetal(2001Rossietal(1996SUnetal(2000Geranyl一geranylaCetofiePaeoniflorinIndu

40、eerHSP70PotentialindicationsUICer劝ralinfeetionsISChemiCheartdise朋eInflammationCe传b摄l阴dCardiacisehemiaNotidentifiedyetooieetal(2001丫妞sudaetal(2005、乞netal(2004ProteasomeinhibitorsStannousehlorideGlyeyrrhi云nBimoclomol,Arim-oelomol,BRX一220IndueerHSP27HSP40HSP70IndueerHSP70InduCerHSP70Co·indueerHSF一

41、lCo一indueerHSF一lmembranesGeldanamyein,17AAGInhibitorHSP90Neuro一degenerationTissuetransPlantationNotidentifiedyetALS,diabetieneuroPathyPanereatitis,isehemieheartdiseaseC胡CefRadieieol,cyelo一InhibitorProParadleieolPU3,PU24F一CI(Purin一basedmoleeulesInhibitorDihydroxy一PhenylPyrazoleInhibitorHSP90C即CerKime

42、tal(2004Houseetal(2001丫乞netal(2004Vighetal(1997,Kurthy(20(2,Jednakovits(2000RakoncZayJ叹2002Kieranetal(2004Whiteselletal(1994,Neckers(2005sogaetal(1998,丫妞ngetal(2004Triehostatin一(histonedeaeetylaseinhibitorsInhibitorHSP90HSP90HSP90Ca】ICefC即CetC助CerChiosisetal(2001Kreusehetai(2005Yuetal(2002(摘自CsabaS,

43、etal.BritishJournalofPharmaeology,2005:144.构建幽门螺杆菌疫苗HSPs作为幽门螺杆菌表面的有效抗原成分,能够引起机体特异免疫应答以消幽门螺杆菌;而且,由于HSPs具有族内高度保守性,消除了因幽门螺杆菌株多性带来的治疗复杂性,所以开发HSP作为幽门螺杆菌疫苗已成为胃肠研究中的个热点.Todoroki用编码HSPA和HSPB的DNA疫苗接种幽门螺杆菌感染的小鼠,发现DNA疫苗明显抑制了小鼠胃内的细菌生长,小鼠胃炎程度较对照组明显减疫苗诱导了小鼠抗幽门螺杆菌的体液免疫,从而抑制了幽门螺杆菌增殖.进一研究发现,幽门螺杆菌虽不能被完全清除,但疫苗诱导的免疫反应在

44、接种后的个月内仍可持续存在【84。因此正确接种疫苗可减缓疾病进展.李明峰将HsPA和素酶(UreB两个目的基因插入同一表达载体,并在大肠杆菌得到高效表达。HsPA一UreB融合蛋白可能作为一种有效的蛋白质疫苗用于幽门螺杆菌的预防和疗.为临床应用提供了新的途径,5,.五、HSPs的研究展望由于HSP的众多生物学功能及巨大的应用前景,因此深入探索HSP:的功能机并将HSPs功能应用到临床医学、药学及生物工程等方面将有重要意义.1由HSPs在许多肿瘤组织中均有异常表达现象,血清中某一HSP及其杭体水平的检有可能为临床肿瘤的监测及预后提供评价指标;2HsPs的基因多态性检测尚于研究的起步领域,深入研究

45、HsPs的基因多态性也可能为疾病发生倾向性提供测指标;3寻求时机体无损伤或损伤小的强HSP70诱导剂,以便发挥HSP70功提高人体杭击疾病侵袭的能力;4确立机体细胞HSPs表达标准,寻找不同疾状态下HSPs水平,帮助建立疾病的预警系统;5菌体(H.Pylori疫苗及肿疫苗的研制开发以防治幽门螺杆菌相关疾病和肿瘤.参考文献1DemirelHA,HamiltonKL,ShanelyRA,etal.Ageandattenuationofexercise一indueed myoeardialHSP72aceufnulation.Am.J.Physiol.HeartCire.Physiol.,2003;

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