高奎樂(綜述)，王 濤(審校)

(遵義醫(yī)學(xué)院深圳市兒童醫(yī)院心血管中心，廣東深圳518026)

熱休克蛋白(heat shock protein，HSP)，也稱應(yīng)激蛋白，首先從果蠅在熱應(yīng)激環(huán)境中誘導(dǎo)合成而命名［1］，是生物體或離體培養(yǎng)細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的一類內(nèi)源性保護(hù)蛋白。HSP正常情況下存在于細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞壞死時內(nèi)容物外溢、HSP與縮氨酸(Peptide)的復(fù)合體釋放到細(xì)胞外，與抗原呈遞細(xì)胞表面的CD91受體結(jié)合，刺激淋巴系統(tǒng)產(chǎn)生一系列免疫反應(yīng)。HSP家族是與創(chuàng)傷耐受有關(guān)的一組高度保守的特殊蛋白質(zhì)，而HSP70是家族中含量最多的一種，在應(yīng)激反應(yīng)中作用最強，升高最顯著［2］?，F(xiàn)對HSP70在心肌缺血/再灌注損傷中的作用進(jìn)行綜述。

1 HSP70的生物學(xué)特性

HSP70是廣泛存在于真核生物中高度保守的重要蛋白質(zhì)家族。研究表明［3］，在人類HSP70基因結(jié)構(gòu)中未發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子。熱休克轉(zhuǎn)錄因子(HSF)和HSP基因上特異DNA片段，即熱休克素(HSE)的結(jié)合在HSP70的產(chǎn)生中起主要作用。HSP具有協(xié)同免疫作用、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡過程，在應(yīng)激反應(yīng)中具有細(xì)胞保護(hù)作用。已經(jīng)有實驗證明，HSP70通過參與蛋白質(zhì)伸展折疊過程，與細(xì)胞內(nèi)許多功能蛋白結(jié)合從而保護(hù)腦缺血后的腦細(xì)胞［4］。

2 心臟直視手術(shù)下的心肌損傷

2.1 心肌損傷的主要發(fā)生機制 雖然近年來心臟外科技術(shù)和體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass，CPB)灌注水平有了較大提高，但通過對心臟手術(shù)臨床資料分析后認(rèn)為［5］，術(shù)后因心肌損傷導(dǎo)致心功能不全及住院病死率居高不下的重要原因與心肌保護(hù)的不夠完善有很大關(guān)系。心臟直視手術(shù)的患者由于基礎(chǔ)疾病的影響，本身即可能存在心肌損傷。CPB下的特殊生理病理過程對心肌也有損傷［6］，CPB設(shè)備的非生物表面物質(zhì)與血液直接接觸，機械損傷以及控制性休克過程，組織器官灌注失衡、炎性反應(yīng)等多種途徑都會對人體造成某種程度的損傷。

CPB造成心肌損傷的機制較為復(fù)雜，其中心肌缺血、缺氧和缺血/再灌注損傷是主要原因。CPB過程中，需要阻斷心肌血運使心臟停搏，然后進(jìn)行手術(shù)。因此，就會造成心肌的缺血、缺氧，并以此為基礎(chǔ)還會導(dǎo)致心肌缺血/再灌注損傷，心肌功能代謝、形態(tài)都會產(chǎn)生損傷性變化。

2.2 缺血/再灌注損傷在心肌損傷中的重要作用現(xiàn)階段手術(shù)中心肌保護(hù)措施應(yīng)用及改良，缺血/再灌注損傷在某種程度上成為CPB對心肌損傷的重要部分，甚至比缺血損傷更嚴(yán)重。當(dāng)心肌細(xì)胞低灌注缺血后獲得血液再供應(yīng)時，不但未使組織細(xì)胞缺血性損害減輕或恢復(fù)，反而加重了缺血性損傷［7］。大量實驗證實，缺血/再灌注雖可改善心肌供血，但加重了單純心肌缺血所造成的損傷，如心律失常、梗死面積擴大、持久性心室收縮功能低下等。其病理變化可表現(xiàn)為心肌細(xì)胞的完整性破壞，肌纖維破壞性超微結(jié)構(gòu)的改變，微血管損傷和無灌注現(xiàn)象等。

3 HSP70在心肌缺血/再灌注損傷中的作用

3.1 HSP70在應(yīng)激狀態(tài)下的作用 HSP70在心肌缺血/再灌注損傷中起著重要作用，心肌細(xì)胞在受到各種應(yīng)激(高熱、缺氧等)時，產(chǎn)生的HSP70可以增強細(xì)胞對損害的耐受程度，維持細(xì)胞的正常功能代謝，提高細(xì)胞生存率。不同類型的細(xì)胞和物種，經(jīng)熱誘導(dǎo)合成HSPs后均能提高在高溫應(yīng)激下的生存率，而且細(xì)胞或器官對熱耐受力的強弱與HSP70水平高低呈正相關(guān)。有實驗表明［8］，轉(zhuǎn)染HSP70基因的大鼠心臟缺血/再灌注后心功能恢復(fù)明顯優(yōu)于對照組，提示內(nèi)源性 HSP70在心肌損傷中起著重要的保護(hù)作用。

應(yīng)激狀態(tài)下HSP70能增強細(xì)胞對抗自由基的能力，維持細(xì)胞的正常功能。這可能與HSP70保護(hù)抗氧化酶，如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)等活性有關(guān)。相關(guān)的實驗表明，HSP70通過恢復(fù)和維持抗氧化酶的功能，同時修復(fù)其他在應(yīng)激狀態(tài)下被破壞的功能蛋白結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其保護(hù)功能［9］。Tanonaka等［10］通過熱應(yīng)激預(yù)處理的大鼠模型組實驗說明HSP70對慢性心力衰竭大鼠心肌細(xì)胞收縮功能有保護(hù)作用。

3.2 HSP70抗心律失常作用 相當(dāng)部分缺血/再灌注心臟會出現(xiàn)室性期前收縮、室性心動過速和心室纖顫等節(jié)律紊亂，而CPB下心臟手術(shù)復(fù)跳時更為常見。在原位及離體家兔心臟，缺血/再灌注、缺血預(yù)處理模型上觀察心肌HSP70 mRNA的表達(dá)［11］，結(jié)果顯示，缺血預(yù)處理使心肌HSP70 mRNA的表達(dá)明顯高于單純?nèi)毖?再灌注組，而心律失常發(fā)生率明顯降低，說明誘導(dǎo)HSP70的產(chǎn)生明顯降低了再灌注心律失常的發(fā)生。在大鼠體內(nèi)誘導(dǎo)HSP70合成的相關(guān)實驗中［12］，也得出了心律失常減少的結(jié)果。心房顫動是心外科手術(shù)中常見的一種并發(fā)癥［13］。Mandal等［14］的研究結(jié)果表明，在80例經(jīng)心臟外科手術(shù)的患者中，心肌細(xì)胞HSP70表達(dá)較高的患者，心房顫動的發(fā)生率低。這也提示術(shù)前誘導(dǎo)HSP70表達(dá)可以作為一種抗術(shù)后心房顫動的有效方法。

3.3 HSP70抗氧化作用 目前認(rèn)為自由基在缺血/再灌注損傷中起重要作用。而HSP70可以通過抑制產(chǎn)生氧自由基的關(guān)鍵酶，即煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶，增加內(nèi)源性過氧化酶SOD的水平，從而反饋性地減少氧自由基的產(chǎn)生，保護(hù)細(xì)胞。研究表明［15］，缺血/再灌注后自由基大量生成，同時機體的自由基防御系統(tǒng)，如SOD等抗氧化物功能受損，不能有效清除自由基，自由基大量堆積使膜結(jié)構(gòu)破壞，細(xì)胞腫脹壞死，組織發(fā)生脂質(zhì)過氧化損傷，功能受損。有研究表明，熱預(yù)處理后HSP對SOD活性具有保護(hù)作用，HSP表達(dá)水平越高，體內(nèi)抗氧化酶活性受保護(hù)程度越強，機體抗自由基損傷能力也就越強［16］。Hamilton等［17］也報道了熱休克反應(yīng)可減輕脂質(zhì)過氧化損傷，改善心肌收縮功能。

近年來，國內(nèi)外許多學(xué)者認(rèn)為，實施心肌保護(hù)應(yīng)多注重于調(diào)動心臟內(nèi)源性的保護(hù)機制，以提高心肌細(xì)胞自身耐受缺血、缺氧的能力。缺血預(yù)適應(yīng)對心肌的保護(hù)是迄今發(fā)現(xiàn)最強的內(nèi)源性保護(hù)，其確切機制尚不清楚。近來研究表明［18-19］，短暫缺血/再灌注產(chǎn)生的氧自由基、腺苷等物質(zhì)，與其相應(yīng)受體結(jié)合，引起靶蛋白磷酸化及ATP敏感鉀通道的開放以達(dá)到保護(hù)效果。HSP70已被證實是機體應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的一種重要的內(nèi)源性保護(hù)因子。大量的實驗證實，誘導(dǎo)內(nèi)源性HSP70的表達(dá)，對缺血/再灌注的心肌細(xì)胞產(chǎn)生了有效的保護(hù)作用［20-21］。HSP70可以從根本上發(fā)揮對心肌細(xì)胞的保護(hù)作用，因而具有重要的理論意義和臨床應(yīng)用前景。

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