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编号:10265073
热休克蛋白70与自身免疫性内耳病
http://www.100md.com 《听力学及言语疾病杂志》 2000年第2期
     作者:王鹏举 吴展元

    单位:王鹏举(湖北襄樊市中心医院-耳鼻咽喉科 襄樊 441021);吴展元(湖北医科大学附医院耳鼻咽喉科)

    关键词:

    听力学及言语疾病杂志000230 【中图分类号】 R764.3 【文献标识码】 A

    【文章编号】 1006-7299(2000)02-0117-03

    热休克蛋白是生物进化最保守的伴随细胞蛋白,具有多种生物活性功能,参与抗原提呈加工、协同免疫及自身免疫,已证实与许多自身免疫病的发病有关。本文就近几年来关于热休克蛋白70(热休克蛋白家族主要成员之一)在内耳的表达以及热休克蛋白70与自身免疫性内耳病之间关系的研究作一概述。

    热休克蛋白(heat shock proteins,HSP),又称应激蛋白(stress protein,SP),广泛存在于原核、真核细胞中,进化上高度保守,具有显著同源性,在细胞中发挥重要作用。当生物细胞受到各种理化因素(如热、氧化剂、重金属、创伤、病原体感染、缺氧、某些细胞因子)刺激后,发生应激反应,使HSP合成增加,起到应激保护作用,是一种保护机体的蛋白,故又称“看家蛋白”(housekeeping protein)[1]。同时HSP与具有不同功能的各种蛋白质在细胞中形成复合体并通过其形成和解离而参与有关蛋白的折叠、亚基的组成、细胞内运输及降解,从而调节靶蛋白的活性和功能,但又不参与靶蛋白的组成,因此HSP又称为“分子伴侣”[2]。此外,HSPs还参与抗原提呈加工、协同免疫及自身免疫,与许多自身免疫病有关[3]。根据分子量大小,HSPs可分为四个家族:HSP90、HSP70、HSP60及小分子HSP[1]。其中HSP70家族在生物细胞中含量最高,诱导性最强,具有多种生物学功能。其分子量在66~78 kD之间,至少由四个相关的蛋白组成:HSP71、HSP73、GRP75(glucose regulated protein75,GRP75)和GRP78。近年来对HSP70在内耳的表达以及HSP70与自身免疫性内耳病(autoimmune inner-ear disease,AIED)关系的研究已成为耳科研究的热点。
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    1 HSP70在内耳的表达

    HSP70是一种普遍存在的蛋白质,在机体的大多数器官(如肝、肾、脑、肌肉组织)中均有表达,但对在正常耳蜗内是否存在HSP70则有不同的观点。有人认为HSP70存在于正常耳蜗组织中,发挥正常生理功能,并用斑点杂交和免疫组化技术在豚鼠耳蜗组织中检测出HSP70mRNA和HSP70的免疫活性[5~8]。HSP70mRNA主要位于螺旋缘、血管纹、螺旋神经节细胞、Corti器的支持细胞、柱状细胞、外毛细胞中[8]。HSP70主要见于外沟、螺旋缘、Corti器的Hensen细胞、Deiter细胞、内柱状细胞、齿间细胞,血管纹无HSP70的免疫活性[5~7]。而有人在正常、非应激的大鼠耳蜗组织中未检测出HSP70的表达[9~10]。这种差异可能是由于物种不同所至。但尽管对正常耳蜗内是否有HSP70表达存在异汶,多种应激因素如热、噪声、缺血、缺氧、细菌感染等均可诱导HSP7[5~10]。在动物耳蜗内的合成增加这一点已经被许多学者证实。这表明当应激因素引起对耳蜗组织损害时,机体通过应激反应使HSP70合成增加,可能起到保护耳蜗细胞免受进一步损害的作用。但这一普遍现象却有其特异性,主要表现在不同的应激因素选择性诱导耳蜗组织细胞合成HSP70,即:HSP70在耳蜗的表达程度和部位因物种和应激因素的不同而不同。例如:在热应激情况下,HSP70在豚鼠耳蜗螺旋缘的齿间细胞中表达明显增高,耳蜗的其他细胞HSP70的表达与热应激前无明显区别,在大鼠耳蜗组织中血管纹和微管系统的HSP70免疫活性最高,其次是螺旋突和螺旋缘,螺旋神经节的HSP70免疫活性较低,而Corti器无HSP70的表达[7~8];在过度声刺激情况下,大鼠耳蜗外毛细胞可见HSP70表达,内毛细胞的HSP70免疫活性较低,而螺旋神经节细胞和支持细胞则无HSP70的表达;在缺血、缺氧情况下,大鼠耳蜗HSP70免疫活性早期见于内毛细胞,随后出现在外毛细胞和血管纹上[9]。这种现象的发生可能在于(1)不同的应激因素损伤耳蜗的部位不同,如缺氧和过度声刺激较热应激更易造成对耳蜗外毛细胞的损害,从而导致HSP70在外毛细胞的表达;热应激时大鼠耳蜗血管纹和微管系统的HSP70免疫活性最高;(2)不同的耳蜗组织细胞对应激因素的反应敏感度不一样,如外毛细胞比内毛细胞更易受噪声的损害而表达HSP70;而在缺血情况下内毛细胞比外毛细胞更为敏感,故在耳蜗缺血早期,内毛细胞首先表达HSP70,随着缺血加重,内毛细胞的HSP70免疫活性消失,而在血管纹和外毛细胞内HSP70合成增加[9]。另外,应激情况下HSP70 mRNA和HSP70的表达也不一致,如热应激时大鼠耳蜗Corti器中有HSP70 mRNA表达,而无HSP70的免疫活性,表明此处HSP70基因转录而未被翻译。Gower等[6]认为含有HSP70 mRNA而未表达HSP70的细胞比表达了HSP70的细胞更易受到损害,即HSP70只在表达了此蛋白的细胞中有保护作用而不管是否有HSP70 mRNA的存在。
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    对HSP70在外周听觉系统中的详细作用目前尚不清楚。由于噪声、缺血、缺氧等可导致听力下降,大多数学者认为HSP70在这些应激情况下表达增加可能发挥其应激保护作用,使听觉细胞免受进一步损害,具有保护听力的作用[10]。由于在对应激因素敏感的细胞中HSP70优先表达,故也有人认为含有HSP70免疫活性的细胞可能暗示是易受损害的部位;在外周听觉系统中对HSP70的检测有可能是一个有用的可靠的应激标志物,这个标志物可用来了解细胞对损害的生理阈值。

    2 HSP70与AIED病因学的关系

    AIED的发病机理尚不清楚,目前普遍认为与感染、内耳组织抗原、遗传、II型胶原、外伤等多种因素有关[3]。HSPs具有多种生物学功能,参与抗原提呈、加工、抗感染免疫与自身免疫,与许多自身免疫病有关。HSP70存在正常、非应激的豚鼠耳蜗组织中,中耳细菌感染可诱导HSP70在动物内耳中表达[11],特别是血清抗HSP70自身抗体水平明显增高为AIED[12,13]的显著特征,故有人认为HSP70在AIED的发病过程中起一定作用。中耳感染是儿童期最常见的感染,中耳炎可导致内耳损伤,在AIED患者血清中可检出抗微生物抗体,表明微生物存在AIED中。当中耳感染时细菌的HSP70通过圆窗膜进入内耳后,激发人体产生针对外源性HSP70的免疫反应,产生抗HSP70抗体,同时中耳细菌感染可使内耳细胞因应激导致HSP70表达水平相对增高[11],由于从细菌到人HSPs具有共同的抗原表位,可出现交叉免疫反应;在应激细胞中可观察到HSP70在细胞表面的再分布,这将增加对HSP70及含有HSP70的细胞产生自身免疫反应的可能性,抗外源性HSP70抗体可作用于内耳组织HSP70,导致内耳损伤,引起AIED[12,13];与HSP70有关的自身免疫性病如溃疡性肠炎、Lyme病可出现内耳损伤[17]。Bloch等认为内耳HSP70的产生可能是内耳特异性微生物感染引起,AIED中的免疫反应不是直接作用于内耳或病原体的HSP70,而是作用于HSP70的表位。Harris[15]用牛内耳膜迷路组织为抗原免疫豚鼠,用Western blotting法分析血液中抗体的成分,在实验组出现听力损失的动物血液中存在抗68 kD蛋白抗体,无听力损失的动物NC膜上出现二条反应带(作者未具体分析),而对照组无抗体产生,认为抗68 kD蛋白的免疫反应是AIED的免疫基础。Billings等用氨基酸序列分析、单克隆抗体免疫组化和免疫转印技术证实68 kD内耳抗原是HSP70。Bloch[13]等采用免疫转印技术发现抗HSP70单克隆抗体能与已纯化的68 kD蛋白发生反应,另外作者用已纯化的牛脑HSP70作抗原,发现这种抗原与6份不明原因急性进行性感音神经性聋患者血清及抗HSP70抗体发生反应。同样这6份血清和抗SHP70抗体均与标准HSP70样品发生反应,证实不明原因急性进行性感音神经性聋患者血清中抗68 kD自身抗体的靶抗原就是HSP70。Nair等[16]给Balb/c小鼠腹腔接种KHRI-3杂交瘤细胞,使其产生抗内耳支持细胞的KHRI-3单克隆抗体,大多数鼠在有肿瘤和KHRI-3抗体存在的同时表现出40~50 dB的高频听力下降,且听力损失与血液中KHRI-3抗体滴度呈正向关系,组织病理上表现为耳蜗基底回外毛细胞缺失,表明存在着一个由抗体介导的听力损失机理。由于KHRI-3单克隆抗体在Western Blot 法上能识别内耳组织的68-70 kD蛋白或蛋白家族,而68-70 kD蛋白有可能是HSP70家族成员;Disher等[17]以豚鼠内耳组织为抗原,分别用Western Blot 法和免疫荧光法(IF)检测AIED患者血清中抗内耳组织抗体,发现Western Blot 法检测的抗68-70 kD内耳蛋白抗体的阳性率与IF的基本一致,而IF中阳性血清对支持细胞的染色模式与KHRI-3单克隆抗体对支持细胞的染色模式一致,表明单克隆抗体和人血清中抗体识别相同的抗原,即68-70 kD蛋白(HSP70家族),由于KHRI-3单克隆抗体能导致听力损失[16],故具有相同靶抗原的68-70 kD自身抗体也能引起AIED。然而HSP70是普遍存在的蛋白质,并非内耳特异性抗原,也存在其它组织中,为什么会出现一个非器官特异性抗原引起特异性器官自身免疫性疾病呢?另外,Trune[18]等为验证HSP70抗体在AIED发病中的作用,用小牛HSP70经腹腔免疫小鼠,定期检测ABR反应阈值和血清CIC,用ELISA法检测抗HSP70抗体,结果发现小鼠产生了抗外源性HSP70抗体,但这种抗体没有造成听觉功能损害或免疫系统异常,认为抗HSP70抗体或许是与免疫有关的某些Meniere’s病和不明原因急性进行性感器神经性聋(SNHL)听力损失的最有关联性的标志,而非造成这种听力损失的原因;Feige等[19]在实验性自身免疫病动物模型上用HSP70免疫动物,可阻止自身免疫病的发展,表明HSP70不但没有致病作用而且具有免疫治疗作用。
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    3 HSP70在AIED诊断上的意义

    AIED已被证实为一种确实存在的内耳病。但由于其病理生理机制不清,特别是缺乏敏感的具有特异性诊断性实验检查,给临床早期诊断、积极治疗带来了困难。早期的血清免疫学参数检查方法主要有血清组织非特异性抗体检查、淋巴细胞移动抑制试验、免疫荧光法、淋巴细胞转化试验等,由于存在不同的缺陷而未被广泛接受。1990年Harris和Sharp[15]首次提取牛内耳组织作抗原,用灵敏度高、特异性强的Western Blot法在SNHL患者血清中检测出抗68kD蛋白(HSP70)自身抗体,其抗体阳性率(35%)与听力正常对照组(7%)有显著性差异(P<0.01),并在实验性自身免疫内耳病动物模型上也测出相同抗体,认为抗68 kD自身抗原的反应是AIED的自身免疫基础。Moscick等[20]用同样方法以人、牛内耳膜迷路作抗原对72例不明原因进行性SNHL患者血清中抗68 kD抗体进行检测,其阳性率(58%)显著高于其它测试组(耳硬化症和Cogan’s综合症0%、抗核抗体阳性患者1%、正常对照组0.1%),且活动期进行性SNHL患者血清中抗68 kD抗体阳性率为89%,而非活动期SNHL患者体内无该抗体存在,并证实血清抗68 kD抗体阳性患者对激素治疗效果好。Bloch等研究表明,在不明原因进行性SNHL患者血液中抗68kD自身抗体的靶抗原是HSP70;Rauch等[21]发现,47%梅尼埃病患者血清中存在抗HSP70抗体,其中58%为双侧发病,37.5%伴对侧继发性内淋巴水肿,33.3%为单侧梅尼埃病病例;Shin等[22]在33.3%的梅尼埃病患者血清中检测出抗HSP70抗体,而对照组仅5%,认为抗HSP70抗体的检测为AIED的诊断提供了一种更准确、更灵敏的、简便易行的实验室诊断方法。
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    然而,HSP70抗体不仅存在于AIED而且也存在其他疾病中,例如在疟疾、血吸虫感染患者血清中也可检测到HSP70抗体,非AIED所特有;自身免疫性疾病中HSP70抗体的浓度低且不同程度地存在正常对照组中,仅能反映与疾病有联系的多克隆B细胞的活性,不是自身免疫性疾病特有的标志物[23]。除血清抗HSP70抗体阳性患者对免疫抑制剂治疗有效外,部分该抗体阴性的不明原因SNHL、梅尼埃病、突发性耳聋患者对免疫抑制剂治疗也有效,HSP70抗体仅仅是AIED的表面现象[22]

    4 结语

    HSP70与听觉系统关系密切,多种应激因素均可诱导HSP70在耳蜗组织内表达增加。HSP70在AIED发病中的作用尚不能肯定,有待于继续探讨;血清中抗HSP70(68kD)抗体是AIED的显著标志,有重要诊断及预后指导意义。目前,对HSPs在疾病的发病机制、诊断、治疗及作为预后指标的作用研究已成为世界热点。
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    1999-09-14收稿

    2000-01-07修回, 百拇医药