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2O2）后，HSF与热休克元件（heat shock element，HSE）的结合力明显增强，HSP 70 mRNA的表达丰度明显增加。而在灌流液中加入活性氧的清除剂（allopurinol或catalase）能明显降低缺血-再灌注时HSF与HSE的亲和力。此时行缺血-再灌注，引起HSP 70 mRNA表达的增加也受到抑制，由此说明缺血-再灌注引起活性氧的释放可能是诱导心肌组织合成HSP 70的主要因素。另外，各种病理因素导致的心肌细胞骨架的紊乱、中性粒细胞在心肌损伤区的聚集和溶酶体酶的释放、细胞外蛋白激酶的激活以及补体系统的激活都是触发心肌合成HSPs的因素［2］。 2.2 HSP 70心肌保护的作用及机制 20世纪80年代人们发现HSP 70能保护缺血心肌［12，13］。1988年Currie等［12］首次报道了热处理能保护缺血心肌的现象，同时有HSP 70的增多。热处理亦能缩小心梗范围［14］。然后，人们开始研究HSP 70在缺血预处理中（IPC）的表达及在缺血-再灌注中的心肌保护作用。许多实验证实HSP 70 mRNA表达在IPC时明显增加，用放线菌素-D（actinomycin-D）及环己米特放线菌酮（cycloheximide）分别阻断了HSP 70基因转录及翻译，阻止HSP 70合成，完全阻断了对大鼠心肌的保护作用［15］。直接将HSP 70基因转录入大鼠心肌细胞能显著地增加其抗I/R损伤的能力［16］。Trost等［17］发现HSP 70的表达能保护和改善缺血后的心脏功能。 动物实验及临床研究发现：当各种原因导致心肌缺氧时，在心肌细胞内可检测到HSP 70蓄积，其含量明显增多，它主要分布在细胞核内。该蛋白的表达是心肌细胞对缺氧损伤产生的重要内源性防御反应。这些分子伴侣的合成增加对缺氧、缺血等损伤有一种暂时的强烈耐受，尤其是HSP 70、HSP 72的作用非常明显［18］。慢性缺氧时，HSP 70 mRNA和蛋白质在细胞内的分布受蛋白激酶C（PKC）和丝裂原激活酶P38，特别是丝裂原活化蛋白激酶（P38MAPK）和c-Jun氨基末端激酶（亦称为应激活化蛋白激酶，JNK）的调节，通过这些信号转导途径对心肌慢性缺氧应激起适应性保护作用［19］。 正常情况下，HSP以可溶性形式存在于细胞质中，细胞受到缺氧刺激后，HSP 70转移至细胞核内，可以降低缺氧、复氧时蛋白酶活化受体（PARS）的活性，增强细胞存活能力，从而起到对抗缺氧、复氧损伤、保护心肌细胞的作用［20］。 HSP是一种保护心肌细胞、对抗心肌损伤的重要应激蛋白，其作用机制主要归纳为：（1）参与离子通道修复、恢复氧化还原平衡、阻止凋亡途径启动等保护内皮［21］。（2）HSP 70除直接导致细胞抗氧自由基酶活性增加，减少氧自由基释放外，还可作为分子伴侣保护MnSOD和CAT等细胞内的抗氧自由基酶免受损伤，从而达到清除自由基的作用。实验发现，缺血再灌注能引起HSP 70和MnSOD等抗氧化基因的激活。在果蝇中也发现SOD RNA水平的增高与HSP 70m RNA表达的增高相一致。（3）稳定细胞膜和溶酶体膜，防止蛋白质变性，减轻心肌的缺血再灌注损伤。（4）促进变性蛋白质的复性水解，维持蛋白质的结构，促进新合成的蛋白质取代老化蛋白质［22］，并可以保持正常或部分变性蛋白的四级结构，协助大分子蛋白或肽从线粒体和内质网的跨膜转运，从而保护缺血的细胞［23］。（5）HSP 70还可抑制细胞因子的炎症反应，起一定的非特异免疫保护作用。 3 HSP 70与心脏移植中供心冷缺血期间的心肌保护 目前，心脏移植作为终末期心脏病的治疗方法，已被广泛接受。它不同于日常心脏手术，供心的缺血从切取心脏时阻断主动脉开始，包括心脏切取、运送、修剪至移植完成后主动脉开放，缺血时间长；移植后的心脏必须马上承担受体全负荷的工作；而且供心迷走、交感神经调节功能丧失，移植后的心脏主要靠体液作用于心肌的功能，因此供心的保护极为重要，要求极高［24］，已成为影响手术经过、决定移植后生活质量的重要因素。 心脏生理和功能的特点，决定了供心保护的复杂性和困难性，它不同于其他脏器，一方面心脏必须在再灌注时就恢复其90%的功能来承担受体全负荷的工作以维持生命，其他脏器可以允许有数小时至数天来恢复，另一方面心脏在功能和代谢上与其他脏器有很大差别，这种差别表现在心脏不仅是高能量依赖的器官，而且具有收缩功能［25］。心脏有大量的肌动蛋白和肌球蛋白，当低温保存造成心肌中ATP缺乏时，肌动蛋白和肌球蛋白相互作用形成的横桥就会因为缺乏能量而不能打开，使心脏发生进行性不可逆的收缩，有学者报道这种现象时，将这种心脏称为“石样心”。 供心冷缺血时间是指供体主动脉阻断至受体主动脉开放的一段时间，包括取心所需时间，检查修剪、盛装储存、运输时间及心脏移植时间，许多脏器均可承受24～48h的冷缺血，如肝、肾、脾等，但心脏的安全保存时间仍不超过4～6h［26］。供心移植后的再灌注损伤仍然是移植心脏早期功能衰竭和受体死亡的一个重要原因［27］。近年来研究发现，心脏移植的再灌注损伤与氧化应激所致的能量代谢障碍密切相关。移植心肌缺血再灌注时，由于组织缺氧、呼吸链抑制、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）堆积、儿茶酚胺增多和游离脂肪酸堆积，使得心肌细胞膜脂质的分子氧不能完全还原，而经加氧酶系产生大量自由基。大量的氧自由基攻击生物膜磷脂中的多聚不饱和脂肪酸，引起膜脂质过氧化，线粒体肿胀、溶解，多聚核糖体解聚、脱落及溶酶体外漏、胞内钙离子超载、促凋亡基因（P53、ced-4等）上调、导致心肌细胞凋亡［28］。同时由于组织缺氧、脂肪酸氧化障碍致使胞质中长链脂肪酰CoA堆积，抑制线粒体内膜腺苷转位酶的活性，使线粒体氧化磷酸化过程受阻，ATP产量减低，从而造成心肌能量代谢障碍［29，30］。Belzer等研究了低温下器官的各项生理改变，指出离体心脏保存应达到以下标准：（1）降低组织水肿；（2）防止细胞内酸中毒；（3）减少再灌注时氧自由基的损害；（4）防止灌注时组织间隙的扩大；（5）在再灌注时提供合成高能磷酸化合物的底物［31］。 目前国内外正积极研究利用HSP 70保护心肌细胞，缺氧诱导产生的HSP 70的抗氧化、清除自由基、防止细胞凋亡等各种作用已被证实。 供心的保存效果评价及保存时间长短主要取决于心脏移植后的再灌注损伤，在供心的离体冷缺血保存期间，良好的心肌保护可极大地减少心脏移植后的再灌注损伤。已有的研究主要集中于两个途径加强供心保护：（1）于心肌保存液中增加各种对抗心肌损伤的物质，增加各类心肌保存液的保存效果，延长供心的缺血时间，减少心肌细胞缺血再灌注损伤。（2）利用药物预处理诱导心肌细胞表达HSP 70，减轻心脏移植后在受体中的再灌注损伤。前者由于是人为参与模仿心肌电生理活动，毕竟与心肌本身生理状态不同，势必会在保护心肌细胞的同时又产生一些副作用；而后者则不存在上述缺点，具有临床研究意义。 综上所述，作为一种重要的分子伴侣，HSP 70的心肌保护作用已被较多的实验研究证实，而药物预处理作为一种诱导心肌细胞表达HSP 70的有效手段，在对抗各种原因所致的心肌缺血再灌注损伤方面更具有临床应用前景。心脏移植的供心来源有限，如何通过各种途径利用HSP 70的心肌保护作用延长供心离体保存时间，是合理利用有限的资源，推动心脏移植广泛开展的关键问题，值得临床进一步研究探讨。 【参考文献】 1 肖红，王泉云，廖刃，等.氯胺酮咪唑安定对感染性休克大鼠血清肿瘤坏死因子α及心肌热休克蛋白70表达的影响.临床麻醉学杂志，2001，17（9）：491. 2 Benjamin IJ，McMillan DR.Stress (heat shock) proteins：molecular chaperones in cardiovascular biology and disease.Circ Res，1998，83：117-132. 3 Yah 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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