热休克蛋白在不同疾病中的生物医学重要性

摘要

从细菌到人类的所有生物在接触高温、毒物及其他应激因素后，迅速启动高度程序化的热休克反应(heatshockresponse)。热休克反应的一个最主要的特征是热休克蛋白(heatshockproteins，Hsps)的诱导合成。Hsps可作为“分子伴侣”，促进蛋白质的合成、折叠、装配和运输，参与变性蛋白质的清除等。在炎性疾病或免疫功能失调状态中，某些热休克蛋白能够作为自身抗原提呈给免疫系统，从而导致自身抗体的产生。一方面，热休克蛋白及其自身抗体可能参与了许多疾病的发病过程，甚至成为某些疾病的危险度和预后的生物标志物；另一方面，环境应激可导致热休克蛋白合成增加及其自身抗体的出现，但其作用与意义仍不清楚。到目前为止，人们对热休克反应发生的分子机制仍然“难以预料”，对热休克反应在人类健康或疾病中的作用，特别是人群或不同个体热休克蛋白的表达水平及其与机体对不良环境应激因素反应的耐受性(tolerance)或易感性(susceptibility)之间的关系和在疾病发生和发展中可能的生物医学意义仍不清楚。 因此，本研究以热休克蛋白及其自身抗体的表达特征和功能作用为主线，以人群为研究对象，分析了热休克蛋白及其自身抗体在某些疾病和职业性疾患中的作用和生物医学意义，为其功能的进一步阐明和职业危害的防治提供科学依据。本研究共分三部分： 第一部分心房颤动患者心肌组织中主要热休克蛋白的差异性表达及意义 心脏是机体生命活动的中枢，心律失常的发生可对心脏造成功能性和器质性的损伤。热休克反应目前被认为是心脏内在的保护机制之一，但确切的作用机理至今未明。本部分我们以目前临床上最为常见的一种心律失常——心房颤动为研究模型，探讨了热休克蛋白在人类心肌组织中的表达特征和意义。 心房颤动是一种以不规则的心房电活动为特征的心律失常，心脏跳动的频率和节律均发生紊乱。它不仅是中风的独立危险因素，而且心房颤动本身也会使死亡危险上升1.5-1.9倍。大量动物实验研究已经证明，适度应激诱导产生的热休克蛋白能够保护心脏免受更严重的应激因素的损害；对心脏进行预处理使热休克蛋白表达增加可以缩小心肌缺血导致的心肌梗死的范围。但是由于人类样本获得的难度较大，关于人心肌组织中热休克蛋白的表达特征和作用迄今仍少有报道。 我们采用免疫印迹法对17名心房颤动患者(包括8名阵发性房颤患者和9名持续性房颤患者)和7名窦性心律者右心房心肌组织中几种主要热休克蛋白Hsp60、Hsp72、Hsc73和Hsp27的表达水平进行检测和分析，探讨其与心房颤动发病过程之间的可能联系。结果表明：(略） 本部份的结果提示 （略） 第二部分血浆抗诱导型Hsp60、Hsp70自身抗体的出现与哮喘危险度和严重性的关系 环境应激因素的刺激可导致机体热休克蛋白的合成增加和自身抗体的出现。哮喘是一种在环境和遗传因子复杂的相互作用下的多病因并且可能受多基因影响的上呼吸道炎症性疾病。在哮喘发展的过程中，热休克蛋白在变态反应因子刺激和炎症反应过程中能够在支气管上皮细胞中被诱导合成，因此在哮喘患者中可能被检出。在炎性疾病或免疫功能失调状态中，某些热休克蛋白能够作为自身抗原提呈给免疫系统，从而导致自身抗体的产生，这些抗热休克蛋白自身抗体可能参与了某些疾病(包括哮喘)的发病和/或预后过程。然而迄今为止，关于抗热休克蛋白自身抗体与哮喘(包括哮喘的严重性以及相关的炎症反应如IL-4和IgE)之间的联系尚无报道。本部分我们对哮喘患者中是否出现抗Hsp60和Hsp70自身抗体进行了检测并且对其是否与哮喘的危险度和严重性相关进行了探讨。 我们采用免疫印迹法检测了95名哮喘患者和99名正常对照的血浆抗Hsp60和Hsp70自身抗体的水平，并用多元logistic回归分析探讨了它们与哮喘危险度和症状严重程度之间的可能联系。结果发现（略）。 本部分结果提示:（略） 第三部分Hsp60和Hsp70抗原、自身抗体和基因多态性在噪声性听力损失中的作用 噪声是一种最常见的职业应激因素，剧烈的噪声暴露可以导致人和动物暂时性或永久性的听力改变；也可使机体热休克蛋白的合成增加并出现自身抗体。噪声性听力损失(noiseinducedhearingloss，NIHL)是现代工业中最为普遍的职业危害，它通常有10±15年以上的噪声暴露史，致病进展缓慢，对耳产生的损伤属于感音神经性损伤。热休克蛋白与听觉系统关系密切，中等程度的噪声暴露所诱导产生的热休克蛋白有助于提高耳对剧烈噪声的耐受能力；抗Hsp70抗体可能与感音神经性耳聋的发生和预后过程有密切联系。但迄今为止，关于热休克蛋白及其自身抗体在人类噪声性听力损失中的表达水平及可能的生物学意义并无系统报道。本部分我们采用横断面流行病学研究方法，分析了职业性噪声暴露工人血浆抗Hsp60、Hsp70自身抗体的出现与噪声的听觉系统作用——噪声性听力损失和噪声的非听觉系统作用——心电图异常之间的关系，检测了外周血淋巴细胞Hsp60、Hsp70的表达水平，进而探讨了Hsp60、Hsp70及其上游调节因子—热休克因子的基因多态性在职业性噪声暴露工人噪声性听力损失中的作用，最后对热休克蛋白抗体、抗原和和基因三者之间的相互关系进行了分析。 我们采用免疫印迹法检测了399名职业性噪声暴露工人的血浆抗Hsp60和Hsp70自身抗体的水平，结果发现，（略）。 除了听觉系统之外，噪声对机体的其他系统如心血管系统也有影响。热休克蛋白在保护心肌细胞免受缺血损伤中发挥重要作用，抗热休克蛋白自身抗体的出现与动脉粥样硬化、冠心病和高血压的发展和预后相关。但慢性噪声暴露的汽车工人中抗热休克蛋白自身抗体的出现是否与心电图异常相关目前仍不清楚。我们采用免疫印迹法、心电图检测和多元logistic回归分析探讨了396名暴露于不同噪声水平的汽车工人中抗热休克蛋白自身抗体的出现与心电图异常之间的关系，结果发现（略）。 以上结果提示:（略） 对职业性噪声暴露工人外周血淋巴细胞中Hsp70和Hsp60抗原表达水平的检测结果表明：（略） 我们进一步采用多聚酶链反应—限制性片断长度多态性(PCR-RFLP)和等位基因特异性扩增法(ASA)检测了hsp70基因的三个SNP位点——hsp70-1第190核苷酸位点、hsp70-2第1267核苷酸位点和hsp70-hom第2437核苷酸位点；hsp60基因的rs11551350和rs2340690两个SNP位点；热休克转录因子1基因(hsf1)的rs11538097位点；热休克因子2基因(hsf2)的rs2243364位点和热休克转录因子2结合蛋白基因(hsf2bp)的rs11908893位点共8个SNP位点的多态性，结果表明，（略）。 以上结果提示:（略） 在上述数据的基础上，我们对职业性噪声暴露工人血浆抗Hsp70和Hsp60自身抗体的阳性率、外周血淋巴细胞Hsp70和Hsp60表达水平与hsp70、hsp60及热休克因子的基因多态性三者之间的相互关系进行了进一步探讨，结果发现：（略） 总之，本研究分析了热休克蛋白及其自身抗体在某些疾病和职业性疾患中的表达水平与作用，探讨其在疾病发生中的生物医学意义。心房颤动患者心肌组织中Hsp27和Hsc73的表达特征可能与心房颤动发展的不同阶段有关，且几种热休克蛋白在不同阶段也存在着不同的联系。血浆抗Hsp60和Hsp70自身抗体的出现与哮喘的危险度和严重程度有关：抗Hsp60特别是Hsp70抗体的出现可能是哮喘的危险因素之一，且其阳性率与哮喘症状的严重程度相关，因而可能为哮喘的诊断和治疗提供新的策略。职业性噪声暴露工人血浆抗Hsp60和Hsp70自身抗体的出现与噪声性听力损失之间存在着频率特异性联系；抗Hsp70和Hsp60抗体的出现可能是噪声应激导致的心电图异常发生和发展的危险因素;外周血淋巴细胞Hsp70的表达水平可能反映了机体的累积噪声负荷情况；hsp70基因上由-190A，-1267B和-2437A等位基因构成的Hap5单倍型和由-190A，-1267B和-2437B等位基因构成的Hap6单倍型可能与噪声性听力损失相关，携带这两种单倍型的个体对噪声导致的听力损失的易感性显著升高；携带hsp70和hsp60某些特定基因型的个体在机体应激能力上存在差异。 本研究的创新之处在于：(略） 本研究有待深入的地方：(略）

目录

论文说明：资助

全文缩写词

前言

第一部分心房颤动患者心肌组织中主要热休克蛋白的表达特征及其意义

第二部分血浆抗Hsp60、Hsp70自身抗体的出现与哮喘危险度和严重性的关系

第三部分Hsp60和Hsp70抗原、自身抗体和基因多态性在噪声性听力损失中的作用

第一节职业性噪声暴露工人血浆抗Hsp60、Hsp70自身抗体的出现与噪声性听力损失之间的关系

第二节职业性噪声暴露工人血浆抗Hsp60、Hsp70自身抗体的出现与心电图异常的关系

第三节职业性噪声暴露工人外周血淋巴细胞Hsp60和Hsp70表达水平与噪声性听力损失的关系

第四节职业性噪声暴露工人热休克蛋白家族基因多态性与噪声性听力损失遗传易感性的关系研究

第五节Hsp70、Hsp60及其自身抗体与基因多态性的相互关系

结论

参考文献

综述：噪声性听力损失的个体易感性与热休克蛋白

博士研究生期间工作小结

一、参与的科研项目

二、已发表或交流的论文

三、待发表的英文论文

致谢