1、熱休克蛋白生物學特性及其治療研究進展一、HSPs概述熱休克蛋白(heatstressprotein,heat:hockprotein,HSP是一組分子各種應激因素包括高溫、組織損傷、氧化劑、缺氧、超低溫等都可以誘導HS的產生.Ritossa在1962年描述了果蠅唾液染色體的“蓬松”現象,成為有關分子水平的首次報道.20世紀70年代末,科學家對HSP:進行了序列分析,年代發現HSPs是迄今為止最為保守的基因家族.以HSP7O為例,大腸桿菌與真生物有40%一60%的同源性,而不同真核生物的HSP7O同源性為60%一78%.大HSP70氨基酸序列與人類HSP70氨基酸序列的同源性約為95%,與小鼠H

2、SP70基酸序列的同源性約為98%。近年來,人們對HSPs功能進行了廣泛研究,并對Hs 的應用進行了探索。HSPs已經成為生命科學研究的熱點和前沿.1.HSPs分類HSPs按分子量大小通常分為以下幾個家族:HSPllo、HSP90、HSP70、HSP6,J、分子HSP(分子量為20一25kD和泛素(分子量7一skD.其中HSP70家族子量為72kD一80kD成員最多,大致可分為以下4種:第1種是HSC70(熱激同源蛋白70,heatshoekeognate70,也稱為HsP73,是哺乳動物細胞的結構蛋白,在所有的細胞內均能表達,并且受熱誘導,屬于結構型HSP70,細胞的分化和發育密切相關;第2

3、種為HsP70,也稱為HSP72,通常在正常細中并不表達或表達量很少.但是在熱應激或其它應激原的作用下,則表達迅速加,屬于誘導型HSP70,具有保護細胞的功能;這兩種HSPs具有高度的序列同性(95%和相似的生物學特性;第3種是GRP78(葡萄糖調節蛋白78,glucose一regulatedprotein78,存在于內質網腔內:第4種是eRP7s,主位于線粒體內;GRP78和GRP75在應激時稍有表達,它們在細胞內分別以分子侶的形式發揮作用。2.HsPs的合成與表達HSPs的表達變化以轉錄水平調控為主,這取決于熱應激因子(heat:tre個堿基為基本單位排列而成,被稱為GAAbox,是熱應激

4、反應中必不可少的功區。正常情況下,HsP與HSF結合,抑制HSF活性;但當機體受到應激源作用細胞內變性蛋白增多,損傷蛋白與HSF競爭性結合HSP,HsF得到釋放,從而促HSP:基因轉錄.HSF家族至少包括3個成員,即HSFI、HSFZ和HSF4.HSFI在激信號存在時才被迅速激活.激活的HSFI立即發生構型改變,形成三聚體,入細胞核,在核內與熱應激元件(heat:tresselement,HSE結合,開始HS基因的轉錄.HsFZ在非應激條件下(如發育、分化就可以被激活,而在應刺激下,HSFZ的激活則需要較長時間,一般為16h一24h,維持激活時間為72 HSPs基因沒有內含子,轉錄一旦啟動就可

5、產生出成熟的mRNA來快速表達HSP在應激條件下,除HSPmRNA外,其他mRNA都處于非翻譯狀態,通過優先翻譯則保證了機體對HSPs的需要。此外,HSP:表達還受年齡等因素影響。組織的熱休克反應能力隨著年齡的長而逐漸削弱,.HsP:表達減少可能導致機體無法適應各種應激損傷,促進疾的發生.最近一項白內障病因研究發現,HsPs在人類晶狀體中具有清除細胞有害、受損傷物質的作用,但隨著年齡的增長,HsF的DNA結合活性降低,促進白內障的發生。年齡老化削弱熱休克反應的具體機制尚不清楚,推測這與細胞脂質成分及膜的流動性變化有關.細胞膜感受各種外界刺激變化,并通過膜的動信號激活熱休克因子.細胞膜脂質成分及

6、流動性的變化可以改變熱休克反應值,從而使細胞熱休克反應發生變化【21.膜的流動性越大,熱休克反應閑值越低對刺激反應越敏感.3.HsPs的生物學功能3.1分子伴侶正確的三維構象折疊是保證蛋白正常生物功能的前提條件。蛋白質的折疊過需要一些輔助元件的參與,這些元件被稱為分子伴侶(molecular“h“p“ron“s分子伴侶的概念最早由El11:提出3,是指一類與其它蛋白的不穩定構象相結并使之穩定的蛋白,通過控制結合和釋放來幫助被結合多膚在體內的折疊、組裝轉運或降解等月。分子伴侶本身不參與折疊的形成,而是通過減少不正確的折途徑來加速其翻轉過程,或者說它們給處于折疊中間膚的多膚鏈提供了最多的確折疊機會

7、.HSPs作為分子伴侶,是細胞內蛋白質量控制所必需的,誘導HS有助于防止錯誤折疊的異常蛋白聚集.HSP:氛基酸的一級結構可分為3個功域:近N端為結構上高度保守的氨基酸序列,有ATPase活性區;緊接著為相保守的氨基酸序列,是多膚的結合部位;近C端有結構多變的氨基酸序列,其構尚不明確,可能與某種特定的蛋白底物相互作用有關.HSPs的分子伴侶作主要取決于其ATP結構域或與膚鏈結合過程中起重要作用的C一末端的EEVD序(HSPC一末端與調節蛋白相連接的高度保守序列。HsP:與多膚的結合與解離HSP與ADP或ATP的結合有關。當HSP與ADP結合,它可以與膚或變性蛋白緊結合;當HsP與ATP結合時,膚

8、鏈就釋放.所以隨著機體ATP的水解,相對穗定ADP一HsP復合物也隨即形成.蛋白新生鏈在核糖體合成延長過程中,HSP70/HsP40復合物接觸,再逐漸移向由14個HSP60亞基形成的雙環腔內,腔內完成蛋白的構象折疊5。應激狀態下,蛋白質代謝發生改變。在蛋白質的從頭折疊、跨膜運輸、錯誤疊多膚的降解及其調控過程中,某些蛋白質膚鏈伸展失去原有的盤旋及折疊態、改變分子空間構型甚至使寡聚復合物解聚,以致喪失原有功能.HSPs不幫助需要折疊的蛋白質正確折疊,維持某些膚鏈的伸展狀態,以利于其跨膜轉運維護細胞功能,還能識別變性蛋白,協助蛋白修復;若不能修復,則轉移給內網、蛋白酶復合物BAP一CIPP等蛋白降解

9、系統,降解細胞內未折疊、錯折登或集的蛋白質【61,減少產生不溶性聚集物的危險.3.2協同免疫功能HsPs可協同參與杭原加工、呈遞,并利用其抗原特異性為T細胞免疫識別導航HSP70能與杭原和A TP結合,使杭原解離出膚片段,再由膚結合蛋白(PePti bindingprotein,PBP將杭原的膚片段與細胞內主要組織相容性復合物(MHC子結合,使細胞具有免疫活性,參與免疫反應【7.HSP一膚復合物可誘導特異CDS+T細胞增殖,而當膚與其它蛋白如血清白蛋白結合時,卻不能誘發免疫反因此,誘導cTL是HSP一膚復合物的獨特功能。此外,腫瘤衍生的HSPs能伴隨瘤杭原膚及抗原膚的前體,而正常細胞衍生的HS

10、Ps只能攜帶非免疫原性的正自身膚,因此HSPs可以作為一種佐劑,增強腫瘤免疫反應。3.3信號轉導調節HSPs對多種重要的信號轉導因子的穩定性及活性具有調節作用,主要包括類醇激素受體、酪氛酸激酶(PTK、絲氨酸/蘇氛酸激酶(Akt等。研究發現,在各種信號轉導途徑中,HsP90至少參與了200多種信號蛋白的成熟和功能調節一”,其中包括腫瘤形成的關健酶如ErbBZ、src、Raf、Akt及細胞周期依賴絲氛激酶等,而HsP90抑制劑則誘導Akt等去磷酸化,導致激酶失活,引起細胞凋亡,此外,類固醉受體與HsP90結合有助于提高受體與激素結合的親和力,減少二體的形成川.3.4杭氧化作用在應激狀態下氧自由基

11、增多,致使脂質氧化,對細胞及亞細胞器如線粒體、酶體等造成破壞,HSPs在細胞內具有杭氧化的生物活性,幫助細胞從各種應激恢復,免遺應激損害.研究表明,熱休克誘導細胞HSPs表達,能使細胞耐受H對細胞膜的損傷,”,并能提高細胞內總谷脫甘膚含量,”,內源性杭氧化劑的合和釋放增加,增強了機體對隨后應激損傷的抵抗力。Yamamoto發現HSPs能促進體內源性抗氧化物觸酶的產生,并同時抑制NAPDH氧化酶,從而減少氧自由基生,維護細胞生物學特性,。3.5杭細胞凋亡作用有害應激誘導細胞程序性死亡即凋亡。c一JunN一terminal激酶(JNK:和p38是細胞凋亡信號傳導過程中關健的應激激酶.研究發現,當細

12、胞與氨基酸類似一起孵育時,細胞內異常蛋白積聚,導致JNK、P38等應激激酶的激活,細胞內HsP7 水平的增高可以阻斷信號通路,抑制應激誘導的JNK、P38激活,從而減少細胞亡”,。HsP72的這種抑制作用可以被HsP7o單克隆杭體所拮杭,JNK、p3s活性復,造成細胞損傷。此外HSP70可以通過提高細胞膜上蛋白轉運功能,減少細鈣內流,從而阻斷細胞內凋亡信號的傳遞,71.HsP70對細胞凋亡的影響還可能過細胞周期調控來實現.Rohde以RNA干擾技術研究HSP的細胞周期調控作用,果發現HSP72表達下調后誘導了前列腺細胞的Gl期阻滯,而HSC70表達抑制后誘GZ/M期細胞周期阻滯,促進凋亡【,”

13、.綜上所述,HSPs在組織細胞生理及病理演化過程中均發揮重要作用,而不同子量HSPs的作用側重略有不同。HSPllo與蛋白質的降解系統和機體熱耐受性有關:HSP90主要參與T信號傳導分子的調節:HSP70、HSP60和HSP40在維持蛋白正確構象和折疊以保證其適宜的結構狀態過程中發揮重要作用。HSP70還能幫細胞中的一些蛋白質穿過內質網腔或線粒體膜,完成細胞內轉移的功能;小分量HSPs主要輔助異常蛋白復合物的解聚和降解.、HSPs與胃秘膜病變胃秘膜屏障胃私膜長期受到各種損傷因素的作用,包括其自身分泌的胃酸、胃蛋白酶、汁,以及外源性因子,如非街體類消炎藥、酒精、幽門螺桿菌等,而胃私膜如在這些有害

14、因素作用下保持完整性和正常功能,始終是胃腸工作者的關注熱點近一百年來,胃腔的防游咖制逐漸被人們所揭示和認識.上世紀60年代,DavenPort等發現胃私膜對離子的通透性很低,正常情況下只有極少量的H+由腔彌散入私膜組織,據此提出了“胃私膜屏障”的概念,并指出屏障功能受損時胃酸將發生反流,損害胃私膜細胞19。Flemstrom證實,胃表面上皮細胞能分碳酸氫鈉,從而使胃私膜上皮細胞在酸性環境中也能保持細胞的完整性,01. Heatley深入研究了胃私液的保護作用,提出胃私膜表面形成不流動私液層,以減緩H+在其中由胃腔向上皮的彌散,并推測私液和堿可能形成PH梯度,30 后Wi11iams證實了PH梯

15、度的存在,在私液層上皮側PH約7.0,而胃腔側PH在1一間.Liohtenbergor發現胃秘膜表面存在磷脂層屏障,這一疏水性脂質具有非強的抗胃酸損傷作用,是胃秘膜抵御胃酸的主要機制之一川.1979年,Rober發現極小劑量的阿司匹林能拮杭大量致壞死性物質(100%酒精、NaOH對胃私的損傷作用,指出前列腺素(PGs具有胃私膜保護作用,且該作用與胃酸分無關,并據此先后提出了“細胞保護和適應性細胞保護”概念,·們.細胞保護是指保護每一個細胞,而是保護組織免受進一步的形態或功能損傷,包括組織護和器官保護.根據胃私膜的解剖和功能基礎,胃私膜的保護機制可以分為5個層次,5,:第層即胃鉆膜上皮

16、表面具有防御功能的物質,包括鉆液、碳酸氮鹽、表面活性磷及免疫球蛋白等;第二層指胃私膜上皮層的屏障功能,包括細胞的更新和遷移建;第三層指私膜的微循環,是胃鉆膜保護的基礎;第四層是韶膜的免疫系統包括“警戒”細胞,如肥大細胞、淋巴細胞等,以及胃腸道初級傳入神經元如椒素敏感膚能神經元,它們對感受H+的反滲有重要作用.第五層是私膜損傷后修復過程,涉及許多生長分子,如表皮生長因子(EGF和調控因子,如一氧化(N0及HSPs,對該過程的研究是目前的研究熱點。2.HSPs與胃秘膜屏障熱耐受作為適應性細胞保護作用之一,與HSPs的合成關系密切,因此推測HS可能促進了胃腸道私膜的防御機制.體內外研究均證實HSPs

17、在胃腸道私膜有豐表達.酒精、H202、熱刺激及一些私膜保護藥,如GGA(g。ranylgerany一a。etone瑞巴派特等均顯著誘導HsPs合成2一”,.體外研究中,Nakamura首先報道了熱休誘導的HsP能抵抗7.5%酒精對豚鼠胃鉆膜細胞的損害作用【川。而在體內研究中,由于HSP蛋白的增加往往伴隨著胃私膜微循環血流量的增加及胃動力的抑制,有人認為HsP蛋白增加可能僅僅是胃私膜保護過程中的一種現象,而與細胞保作用無關.為進一步探討HSP在體內對胃私膜的作用,人們進行了大量的研究作.Itoh等人發現,熱處理大鼠誘導HSP70表達顯著增加,可以預防水浸一束縛激造成的大鼠胃鉆膜損害【,。,.Hi

18、rakawa利用ee快速誘導HsP6o、HsP7o、Hse7及HSP90的合成,抑制水浸一束縛應激誘導的潰瘍形成,提示HSPs有助于胃私膜防御機制川.相似的,Jin等人也發現,反復給予大鼠阿司匹林后誘導HSP70蛋的表達,與胃私膜的損傷耐受能力有關川.綜上述,HsPs,尤其是HsP7o,對私膜有顯著的細胞保護作用,作為胃私膜的細胞保護因子,可能涉及了私膜保的多個環節。HSPs與PGs大量證據表明PGs是重要的私膜保護介質.外源PGs對細胞有直接的保護作用并能抑制胃酸分泌、促進私液和胃堿分泌,維持彩膜血流,而抑制內源PGs的成將增加私膜對損傷的敏感性,引味美辛通過抑制環氧化酶(Cox減少PGs的

19、泌而導致胃彩膜的損傷.Robert發現,弱刺激如20%乙醇、20mM牛黃膽酸鹽、0.Z HCI、0.02MNa0H等并不損傷胃彩膜,并伴有HSP70表達明顯增加,可以防護強激如8omM牛黃膽酸鹽引起的廣泛胃鉆膜損害.進一步研究發現,若給予弱刺激服用引味美辛以抑制內源PGs的合成,隨后對強刺激損傷的防護作用消失川, sharma2,證實,在大鼠脊髓損傷模型處理前30分鐘腹腔內注射10mg/kg引味美辛顯著抑制了結構型HSP70表達,因此結果提示阻斷PG合成可以抑制HsP蛋白的表上調,PGs對HSP合成表達的調控可能參與PGs的細胞保護機制。然而,soncin究發現,3mM阿司匹林激活人單核細胞H

20、SF一1,但在1料M阿司匹林作用下,雖然制COX活性,但對HSF一1的作用不明顯,說明阿司匹林對熱休克反應的調節并不賴于其對cox及PG合成的抑制作用3J。PGs作為重要的私膜保護因子,是否通過HSP蛋白的調節而發揮細胞保護作用尚待深入研究.HSPs與NON0廣泛存在于胃私膜,發揮其調節胃鉆膜血流量【川,促進胃私液分泌,減輕形核白細胞的浸潤滲出等生理作用,參與胃私膜細胞的直接保護及適應性保護程.Byrne發現S一亞硝基一乙酞青霉胺(N0供體呈濃度依賴性地誘導豚鼠胃貂細胞HSP70表達”,.K。nturek則研究證實普通阿司匹林(AsA抑制大鼠胃私膜HsP70的合成,加重胃私膜損傷,而以N0釋放

21、性阿司匹林(N0一ASA處理大鼠性胃私膜病變時,通過N0的釋放,不僅不會加重私膜損傷,還能促進私膜的修好轉,并顯著上調私膜細胞HSP70的表達水平,據此推測N0一ASA誘導HSP70蛋白成而發揮胃私膜細胞的保護作用36,71.一些研究報告先后在平滑肌細胞、腦千胞及肺、肝等組織中發現,HSP70對誘導型一氧化氮合酶(Nos的表達有抑制用,進而減少N0的合成38一0.綜上研究結果推測N0對HSP70的表達有正性調節作用,而HSP70對N0的合成呈負反饋調節。結構型HsP通過對功能蛋白,如Cox和N的活性調節發揮私膜保護作用。YasuhiroT等利用免疫共沉淀的方法證實,HSC能夠與Cox一1和nN

22、OS發生免疫共沉淀,當HSC70與COX一1和nNOS等損傷蛋白(乙醇誘導結合,依賴Hsc70分子伴侶活性,可以促進功能蛋白修復,保護胃私膜川HSP:改善私膜血流胃私膜血流可能通過下列途徑起到保護胃私膜細胞的作用:1維持氧及營物質的供給,保證細胞內的有氧物質代謝;2幫助清除和緩沖進入鉆膜內的Shichij。利用化學性交感神經阻斷術削弱HSC70蛋白合成的同時,減少了胃鉆血流量.他們認為,HSC70的高表達可能通過增加胃血流量而發揮細胞保護作用但具體機制未深入闡述圈.NO、PGs作為內源性舒血管因子,可以舒張血管,加胃私膜血流量。HSC70對Cox及NOS等胃私膜局部體液因子關健酶活性的調節能與

23、其增加彩膜血流作用有關.HSPs促進細胞增殖更新胃私膜上皮細胞的迅速更新,是維持胃私膜上皮完整性和產生私液及碳酸氫所必需的.在生理狀態下,鉆膜上皮細胞的損耗和更新處于動態平衡,任何增私膜上皮細胞損耗和降低其更新的因素,均可導致胃私膜損傷,而具有抑制細損耗和刺激私膜細胞更新的因子,則對胃秘膜具有保護作用.研究發現,HSPs對胃、腸、心肌等多種細胞均有促進增殖,抑制細胞凋亡的作用,它們對細胞長的調節作用呈現細胞周期依賴性。我們的研究結果發現,抑制胃彩膜細胞HsP7表達后,細胞周期呈S期阻滯現象,細胞周期的延長使細胞的有效增殖發生障礙此外,HsP對ERK、NF一KB等細胞增殖通路具有調節和協助信號傳

24、導的作用【”.HS 還可以通過有效抑制變性蛋白的聚集,幫助變性蛋白的再折疊,從而在凋亡發的早期階段就可能終止凋亡信號的傳導,打斷凋亡瀑布效應的發生,減少細胞耗.3.HSP與胃私膜病變(表lHSP7O表達增加能促進胃潰瘍的愈合,并減少非街體類消炎藥對胃私膜的損傷Tsukimi利用乙酸誘導大鼠對吻性潰瘍模型,并發現在潰瘍進展過程中,HsC70在潰瘍周圍正常私膜和清瘍組織中均顯著增高,而HsP70的表達則很少,清瘍底部HsP70表達減少尤其明顯川.進一步研究發現,潰瘍形成的前7天時間里,瘍基底部基本沒有HSP70表達,潰瘍形成14天后,HSP70表達增加,這時胃鉆膜胞增殖修復較明顯44.HsP70通

25、過分子伴侶作用調節新生蛋白的合成和關健酶活性,加速潰瘍愈合.此外,在胃潰瘍模型中,HSP47表達明顯增加.HSP47能異結合膠原,而后者是潰瘍愈合過程中的重要介質,HSP47的高表達提示伴隨明顯的膠原生物合成過程,這有利于潰瘍的修復.幽門螺桿菌能引起包括急性胃私膜損害、胃潰瘍、萎縮性胃炎及胃癌等胃私病變,但對于HSPs在幽門螺桿菌誘導的胃私膜疾病的致病機制中的作用還不清楚。目前已知所有的幽門螺桿菌株都能產生HSPs,主要包括2種HSPs,HSPA(H 10和HsPB(HsP60.HsPA由于其C末端有一金屬結合結構域而具相對特性;HSPB則高度保守.幽門螺桿菌的HsPs位于細菌表面,是幽門螺桿

26、菌的主杭原,在幽門螺桿菌感染過程中具有免疫原性.有研究認為,幽門螺桿菌自身達的HSP60與菌體的彩膜定植作用有關.通過杭體拮杭幽門螺桿菌相關HSP60,以抑制幽門螺桿菌對MKN45、MKN28等胃韶膜上皮細胞的私附性【45】。幽門螺桿相關HSP60還能誘導胃私膜細胞IL一8的分泌,加重彩膜炎癥【46。由于幽門螺菌與人的HSP同系物有75%同源性,它可以啟動機體私膜免疫系統發生交叉反應胃彩膜上皮細胞的質子泵上就存在這種共同杭原,它能引起秘膜損害,甚至誘姜縮47.v。r。bj。va對68例慢性胃炎病人進行18年隨訪研究發現,在幽門螺菌感染者中,“%發生了抗HSP60的免疫反應,但特異性的杭幽門螺桿

27、菌HsPs的免疫反應,沒有完全清除幽門螺桿菌,其原因可能與幽門螺桿菌的免疫逃避關【481。Huff發現幽門螺桿菌感染能抑制機體HsP70表達,并推測這有助于幽螺桿菌的免疫逃避【49.HsPs在幽門螺桿菌致病機制中可能發揮有重要作用。表1.HSpsandMueosalproteetioninDigestiveTract CellsoranimalsHSPsindueerBehaviorofHSPsDamageResultsInvestigatorsInvit陽GuineaPiggastrieHeatshoekHSP7小EthanolProteetionNakamuraeta mueosaleel

28、lsHSC70+HSP90十GuineaPiggastrieGGAHSP6價EthanolProteetionHirakawaetalmueosa!eellsHSP70十HSC70+HSP90十GastriemueosaleellsRebamiPideInvlvORatstomachHyPerthermiaRatstomachRePeatedadminis·trat10nofASARatstomaehRePeatedadminis·trat10nOfASARatStom朗hGGAHSP7價ROMProtectionHahmetalHSP70+HSP70十WIRSt鄺55AS

29、A一indUeedgastriedamageASA一indUeedgastrieaPoPtosisWIRStreSSProteetionItohandNogueProteetionJinetaiHSP70十HSP60·HSP60+HSP70+HSC70+HSP90+ProteetionA!derlllanctaProteetlonHi.改awaetal三、HsPs與腫瘤大量研究證實,HSPs在許多腫瘤組織及組織的癌變過程中有異常表達現象.管癌中,HSp27在腺癌中的表達減少,而在鱗癌中的表達增加,;HSP10、HSP 與宮頸及結腸癌變過程有關,”,:HsPzo、HsP4o在胃癌中的表

30、達增加,HsP還可作為肝細胞癌的早期腫瘤指標.腫瘤組織中HSPs表達增高的具體機制目前未完全闡明.一種假設認為這是由腫瘤自身的生理病理學特征所導致的。由于瘤組織生長旺盛,通常存在著相對的血供不足、缺氧、PH降低等,這些生長條的不足誘導了HSP:的表達.而最近的研究認為HSP:的表達增加可能與腫瘤進展的基因異常有關55。癌變過程中產生了癌基因蛋白,而這些變異蛋白可以誘導休克反應.突變型P53在腫瘤組織中非常常見“,.正常細胞中,野生型P53在泛一蛋白酶作用下很快就會發生蛋白分解,因此不會發生p53蛋白蓄積現象.但在瘤細胞中,由于氨基酸序列的變異導致p53的構象異常。HSPs識別這種異常構把它作為

31、異常折疊信號并與之結合,使突變型p53不能通過其正常的泛素一蛋白途徑進行蛋白分解【川,突變型P53在腫瘤細胞內發生蛋白積聚,并作用于細胞期折點,促進細胞的無序生長.研究發現HsPs對不同腫瘤組織的預后影響不同.以HSP70為例,在乳腺癌、頸癌、子宮內膜癌等腫瘤組織中,HSP70的表達增高與腫瘤細胞的低分化、淋結轉移等不良預后因素有關;而在食管癌、胰腺癌及腎癌等腫瘤中,HSP70的表達提示腫瘤的預后較好;胃癌、前列腺癌中的HSP70表達水平與腫瘤預后無顯關系,。四、HSPs治療研究進展1.免疫佐劑腫瘤免疫學研究主要目的之一是尋求腫瘤特異性抗原,活化特異殺傷腫瘤細的細胞毒性T淋巴細胞(cTL,并增

32、強機體抗腫瘤排斥反應.但由于腫瘤源于自組織,所以不能正常呈遞杭原激活CTL,因此設想加入免疫佐劑以提高腫瘤組的免疫原性。源于腫瘤組織的HSP是針對此腫瘤的有效疫苗。由于HSP的高水平達和序列的高度保守性,使免疫系統易于識別這些HSPs,從而可能成為細胞免的靶蛋白.Lukacs發現將編碼分枝桿菌HSP65的基因轉入鼠巨噬細胞腫瘤細胞后不再誘發同系和無胸腺小鼠腫瘤591.在體內腫瘤攻擊實驗中,化學誘生劑誘腫瘤組織的HSP7O和gP96表達可使腫瘤組織退縮.HSPs本身雖然沒有免疫原性,但它是天然的免疫系統識別信號,腫瘤細胞表面表達HSPs蛋白,容易被自身免系統的自然殺傷細胞所識別,使腫瘤細胞對免疫

33、殺傷的敏感性增加“,.HSP作分子佐劑的功能并不局限于腫瘤杭原。研究發現,分枝桿菌HSP60和HsP70與相抗原形成的融合蛋白可以誘導特異性T細胞反應“,2,.外源性人HSP60可刺激人鼠巨噬細胞快速釋放TNF一a,還可誘導Thl型免疫應答,促進IL一12和IL一15釋1631.HsPs可以增加腫瘤細胞表面MHcl類分子的表達,并激活TcRY6+細胞、細胞和NK細胞。激活的DC細胞可以呈遞抗原,激活CTL,殺滅腫瘤細胞.但HsP作為分子佐劑也有一定的局限性一部分免疫原性杭原膚無法特異地與HSP結合從腫瘤組織中分離純化結合抗原膚的HSP較為復雜,且大部分腫瘤目前還缺乏確有效的腫瘤特異性抗原,對H

34、SP佐劑的開發尚需深入研究.2.腫瘤HSP90靶向治療大量研究證實,HSPgO抑制劑格爾德霉素(geldanamyoin對腫瘤有高度的異性和抑制作用“,但因為伴隨明顯的肝毒性作用而限制了它在臨床的應用.17從G具有格爾德霉素所有HsPgo的相關作用而毒性明顯減少,目前作為腫瘤靶治療藥物進入H期臨床研究65.17AAG對腫瘤特異性HsP90復合物的親和力是正細胞HsP90的100倍“,通圳印制HsP90與蛋白激酶的結合,促進腫瘤相關激酶降解671,抑制類固醇受體功能68j,發揮杭腫瘤作用.Blag。skl。nny等人發現腫細胞中HsP90與突變型p”的結合親和力大大增加【691,利用17一AAG

35、作用于HSP90的末端核酸結合位點,可以封閉HsP90與腫瘤組織中的突變型p53的結合位點70j,突變型P53很快地被泛素一蛋白酶系統降解。抑制HSP90能促進包括Akt途徑在內多個腫瘤增殖信號缺陷川,增加細胞對缺氧、化療藥物的敏感性,誘導腫瘤細的凋亡71.由于HsP90抑制劑能同時減少多種HsP90相關的蛋白激酶水平【65,此Csermely認為它作為多靶向治療藥物,在腫瘤治療方面比高選擇性靶向治療這種異型蛋白的存在導致了細胞對HsPgO抑制劑的耐藥【川。目前HSP90抑制別的瘤抑制作用雖然不及放療、化療效果,但它可以和放、化療聯合應用,增強治的敏感性.Munster發現紫衫醉聯合17從G共

36、同處理紫衫醇耐藥的乳腺癌細胞,著增強了紫衫醇對腫瘤細胞的毒性作用,而聯合應用17AAG和血管生成抑制劑對乳腺癌也有明顯的治療作用,51。3.細胞保護性治療(表2小量的物理、化學刺激可以誘導組織細胞HsPs表達,提高組織蛋白在細胞內折疊環境和穩定性,以獲得杭擊更大損傷刺激的耐受性.隨著適應性細胞保護用研究的深入,人們提出了預防性藥物處理誘導分子伴侶HsPs表達來改善臨床理狀態的設想.陸續有研究發現,誘導HSP70有助于移植器官的存活,促進神再生,緩解慢性疾病如糖尿病的惡化等.治療性誘導HSPs的方法有幾種,最為見的是組織熱療和藥物誘導.Karmazyn發現將大鼠體溫升高到42促進了大鼠臟的缺血性

37、損傷的恢復,而這種保護治療作用與HsP70升高的時間曲線一致川但是因為熱療范圍及溫度的限制,其臨床治療收益不大.許多藥物對HSPs都有導作用.17Ae抑$lJHsPgo活性的同時也能活化HsFI【,誘導HsP4o、HsP7o等Hs的合成,但是作為杭腫瘤藥物,17AAG誘導的HsPs主要表現為腫瘤細胞的保護,削弱了杭腫瘤效應。GGA作為臨床消化性潰瘍治療藥物,對HSP70的誘導作用研最為廣泛.Hirakawa預先給予豚鼠GGA可誘導HSP70更高水平的表達并防止胃彩發生嚴重損傷【?81.Tomisat。用乙醇,過氧化氮或鹽酸短期處理豚鼠胃私膜細胞,發現細胞膜失去完整性而致死亡,GGA可通過誘導H

38、SP70的表達而保護胃私膜免受應激的損傷791。Kawai認為長期給予GGA可刺激低蛋白質營養失調大鼠的胃私的熱休克反應,這種作用對由于基礎疾病影響而很難改善營養狀況的慢性消耗疾病有很好的胃私膜保護作用,。,.1997年vigh提出HsPs協誘導klj(。induee: 的概念,其本身對HsPs沒有直接的誘導作用,但能提高細胞對各種刺激誘導的HsPs合成能力。研究發現,利用HsPs協誘導劑能延緩肌姜縮側索硬化的發生并拮抗CCK誘導的急性胰腺炎.31.表ZHSpmodulatoreomPotindsComPoundModUlationReferenCeSCarbenoxonoleIndueer2

39、一CyeloPenten小oneIndueerDexamethasoneIndueerHSP70HSF一lHSF一1Nagayamaetal(2001Rossietal(1996SUnetal(2000Geranyl一geranylaCetofiePaeoniflorinIndueerHSP70PotentialindicationsUICer勸ralinfeetionsISChemiCheartdise朋eInflammationCe傳b攝l陰dCardiacisehemiaNotidentifiedyetooieetal(2001丫妞sudaetal(2005、乞netal(2004Pro

40、teasomeinhibitorsStannousehlorideGlyeyrrhi云nBimoclomol,Arim-oelomol,BRX一220IndueerHSP27HSP40HSP70IndueerHSP70InduCerHSP70Co·indueerHSF一lCo一indueerHSF一lmembranesGeldanamyein,17AAGInhibitorHSP90Neuro一degenerationTissuetransPlantationNotidentifiedyetALS,diabetieneuroPathyPanereatitis,isehemieheart

41、diseaseC胡CefRadieieol,cyelo一InhibitorProParadleieolPU3,PU24F一CI(Purin一basedmoleeulesInhibitorDihydroxy一PhenylPyrazoleInhibitorHSP90C即CerKimetal(2004Houseetal(2001丫乞netal(2004Vighetal(1997,Kurthy(20(2,Jednakovits(2000RakoncZayJ嘆2002Kieranetal(2004Whiteselletal(1994,Neckers(2005sogaetal(1998,丫妞ngetal(

42、2004Triehostatin一(histonedeaeetylaseinhibitorsInhibitorHSP90HSP90HSP90Ca】ICefC即CetC助CerChiosisetal(2001Kreusehetai(2005Yuetal(2002(摘自CsabaS,etal.BritishJournalofPharmaeology,2005:144.構建幽門螺桿菌疫苗HSPs作為幽門螺桿菌表面的有效抗原成分,能夠引起機體特異免疫應答以消幽門螺桿菌;而且,由于HSPs具有族內高度保守性,消除了因幽門螺桿菌株多性帶來的治療復雜性,所以開發HSP作為幽門螺桿菌疫苗已成為胃腸研究中的個熱

43、點.Todoroki用編碼HSPA和HSPB的DNA疫苗接種幽門螺桿菌感染的小鼠,發現DNA疫苗明顯抑制了小鼠胃內的細菌生長,小鼠胃炎程度較對照組明顯減疫苗誘導了小鼠抗幽門螺桿菌的體液免疫,從而抑制了幽門螺桿菌增殖.進一研究發現,幽門螺桿菌雖不能被完全清除,但疫苗誘導的免疫反應在接種后的個月內仍可持續存在【84。因此正確接種疫苗可減緩疾病進展.李明峰將HsPA和素酶(UreB兩個目的基因插入同一表達載體,并在大腸桿菌得到高效表達。HsPA一UreB融合蛋白可能作為一種有效的蛋白質疫苗用于幽門螺桿菌的預防和療.為臨床應用提供了新的途徑,5,.五、HSPs的研究展望由于HSP的眾多生物學功能及巨大

44、的應用前景,因此深入探索HSP:的功能機并將HSPs功能應用到臨床醫學、藥學及生物工程等方面將有重要意義.1由HSPs在許多腫瘤組織中均有異常表達現象,血清中某一HSP及其杭體水平的檢有可能為臨床腫瘤的監測及預后提供評價指標;2HsPs的基因多態性檢測尚于研究的起步領域,深入研究HsPs的基因多態性也可能為疾病發生傾向性提供測指標;3尋求時機體無損傷或損傷小的強HSP70誘導劑,以便發揮HSP70功提高人體杭擊疾病侵襲的能力;4確立機體細胞HSPs表達標準,尋找不同疾狀態下HSPs水平,幫助建立疾病的預警系統;5菌體(H.Pylori疫苗及腫疫苗的研制開發以防治幽門螺桿菌相關疾病和腫瘤.參考文

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48、a:inducedhe shoekProtein70eonferseytoProteetionbysuPPressingJNKaetivationandinhibitingaPoPtotie98【16GabaiVL,MeriinAB,MosserDD,etal.HsP70Preventsactivationofstresskinases:anov Pathwayofeellularthermotolerance.JBiolChem1997:272:18033一37181ROhdeM,DaugaardM,JensenMH,etal.Membersoftheheat一shockProtein70f

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54、eshealingofstress一indueedgastriemueosaldamage:roleofhe shoekProtein70.Digestion2002:66:160一72【38WongHR,FinderJD,WasserloosK,etal.AmJPhysiol1995:269:L843一48【39HauserGJ,DayaoEK,WasserloosK,etal.AmJPhysiol1996:271:L2529一35【40ChanJY,ChengHL,ChouJL,etal.HeatshoekProtein60or70activatesnitrie一oxide synthas

55、e(N05l一andinhibitsNOS11一associatedsignalinganddePressesthemitoehondrial apoPtotieeascadeduringbrainstemdeath.JBiolChem2007:282:4585一600【41YasuhiroTandSusumu0.ReeentedvaneesingastroiniestinalPathoPhysiology:roleofhe shoekProteinsinmucosaldefenseanduleerhealing.BiolPha丁InBull2001:24:1一9【43GabaiVL,Buda

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