热休克蛋白与动脉粥样硬化
作者：金艳 陈琪
单位：(南京医科大学动脉粥样硬化研究中心， 江苏 南京 210029)
关键词：热休克蛋白类；动脉粥样硬化
中国病理生理杂志000126
[中图分类号] R 541.4 [文献标识码] A
[文章编号]1000-4718(2000)01-0091-03
Heat shock protein and atherosclerosis
JIN Yan, CHEN Qi
(Atherosclerosis research Center, Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China)
, 百拇医药
【A Review】 Studying of atherosclerosis is more than a hundred year. There are many theories about this disease, but now most of us seems to agree with the stress-response theory. Heat shock proteins are the products produced at the first stage of atherosclerosis. And someone think that it may have something to do with atherosclerosis. This paper discussed the heat shock proteins and atherosclerosis respectively, and emphasized the relationship between them.
[MeSH] Heat-shock proteins; Atherosclerosis
, http://www.100md.com
动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS )是一种发生在血管内膜表面由于结构异常以及代谢紊乱而导致的疾病。AS有多种病因学假说，都可归结为“损伤应答[1]”。几种致AS因素如自由基[2]、修饰脂蛋白[3]、机械刺激[4]、细胞因子[5]等均具细胞毒作用，而这些细胞毒均可引发细胞不同程度的应激反应。
应激反应中会有一定数量的基因表达，热休克基因便是经典的一种，而其结果则是产生大量热休克蛋白(heat shock protein, HSP)。这种蛋白产物功能多样，有的作为自身抗原引发血管壁的免疫反应，启动AS的形成，如HSP65/60[6]；有的则起保护作用，帮助细胞顺利度过应激阶段，如 HSP70[7]，这些对抗作用决定了AS的进程。
一、应激反应与热休克蛋白：
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HSPs是生物体对外界刺激发生反应而产生的应激蛋白，进化上高度保守，具有抗原性可被免疫系统视为外源分子[8]，从而触发自身免疫反应。
HSPs是生物体对外界刺激发生反应而产生的应激蛋白，进化上高度保守，具有抗原性可被免疫系统视为外源分子[8]，从而触发自身免疫反应。它是由Ritossa在1962年从热处理果蝇唾液腺巨复合染色体中首先发现的。尽管后来证实许多非温度因素也能诱导其产生，但它仍被习惯性地称为热休克蛋白。迄今已发现二十多种HSPs多以分子量命名，如HSP60，HSP70等。由于进化上高度保守，因而不同种属间可发生交叉免疫反应。
有人称HSPs为“分子伴随蛋白[9]”，它行使多种功能：(1)保证其它蛋白合成过程中多肽链的折叠与展开从而形成有功能的蛋白[10]；(2)帮助新合成的蛋白移位或转运到相应的靶位或通过分泌途径释放[11];(3)此外它还可与细胞骨架相互作用来调节氧类固醇激素与受体的结合[12]。HSPs受自身负反馈机制调节，当代谢池中HSPs积聚到一定程度时，HSPs的合成将不再进行。编码HSPs的基因无内含子[9]，与其在应激过程中需要快速生成相适应[13]。
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二、热休克蛋白与动脉粥样硬化：
越来越多的证据表明HSPs与AS密切相关。它们的相关性在与某些致AS的因素可以引起细胞应激反应。HSPs由一组蛋白组成，就AS来说HSP60和HSP70是目前被人们研究最多的两种。
(一) HSP60： HSP60是一种自身抗原，Kleindienst等[14]最近在人类AS病灶内同时检出了具有α/β或者γ/δ受体的T淋巴细胞和HSP60，认为对HSPs的免疫识别可能由具有特殊抗原受体γ/δ的淋巴细胞所介导,后者的免疫识别可能不受主要组织相容复合物(major histocompatibility complex， MHC)的限制，从而避免 正常耐受性的发生。它们的研究还发现自身HSPs的表达主要发生在较大血管的内皮细胞,因为这些部位比小血管承受更大的压力，因而这些部位易于发生AS。Xu等[15]新近对随机选择的867名居民(40～79岁)检查了血清抗HSP65(与HSP60有交叉反应)抗体、血胆固醇、血糖及血压水平、吸烟习惯和体重等指标，首次提供了HSP65抗体单独与人类AS严重性成正相关的证据。提示HSP65/60及其诱发的免疫反应可能参与了人类AS的发病过程。但另有报道表明：细胞因子或高血压处理的主动脉内皮表面可以表达HSP60，并引发补体依赖的细胞溶解，启动AS；而用HSP65(与HSP同源)免疫家兔产生AS后，若再无刺激因子出现，则粥样斑块有缩小的可能，与用高胆固醇诱发的AS家兔有显著差异[16]。提示尽管HSP65在早期可以诱发免疫反应，但后期则对机体产生保护作用。另外，与HSPs相关的免疫反应不仅可以为细胞所介导也可以为体液所介导[15]。有人曾调查了在60～79岁AS患者体内血清抗HSP65的滴度与AS损伤呈明显独立相关。对此，有些学者甚至认为体内抗HSP65的滴度可以作为诊断和判断AS预后的一项指标。
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(二) HSP70：HSPs同时存在于未受影响的血管壁和已有AS损伤处。人颈动脉免疫染色显示HSP70在正常内膜处呈均一分布，而在AS损伤处则分布不均[17]。精确分析表明内膜平均增长厚度与HSP70的分布方式有关。并且只与HSP70有关。因为其它一些蛋白如HSP65、HSP90等均无改变。HSPS同时还是一种分泌性多肽，在细胞检测到的HSP70既可以是细胞受损破裂时所释放也可以是从细胞内分泌至胞外的。Johns等[18]发现从小牛脑提取的HSP70与动脉平滑肌细胞质膜相关联，但他们却未发现其有任何特别的内在化作用，也未有任何有效的保护作用。非同源的HSP72/73在低浓度时便可在任何温度下增加恒河猴平滑肌细胞的应激能力。Johns等[18]为了阐明HSP70到底是作为应激时的一种标志还是真正参与了细胞防御反应，做了这样的测试，发现早期的坏死损伤比纤维病变还有更多的HSP70。培养的恒河猴平滑肌细胞经热休克以后可不断产生HSP70来增强抵抗血清恶化的能力。将外源的HSP70加入培养基中同样可以维持细胞的生存能力。它的作用可与内源性的HSP70相叠加并能维持相当时间，而35小时以后它则成为唯一的保护因素,这一点提示是否当内源性HSP70消耗殆尽而又无外源的HSP70添加时，AS损伤便开始日益恶化，从可逆的免疫损伤阶段进行到不可逆的脂质浸润阶段。另一研究表明只有外源的HSP70才能对抗氧类固醇的细胞毒作用，氧类固醇可抑制细胞内所有的蛋白合成，包括抑制应激反应时的热休克蛋白的合成。Zhu等做了一个这样的测试：氧类固醇单独存在时尽管有细胞毒作用但却不能触发应激反应。而体内经氧类固醇氧化的OX-LDL却能激发应激反应。同时Zhu还指出在损伤进程中，一旦保护机制有所不足时，细胞死亡则不可避免地要发生了。
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三、 展望：
以上所述表明 HSPs在AS疾病中的作用是复杂的。内皮的“损伤-应答”学说是众多学者一致认为最有信服力的一种学说，内皮的损伤是AS发病的起始。最近有报道表明：内皮可将所受血流切应力变换成一定细胞内信号从而引起细胞发生一系列改变。HSPs是内皮损伤后的一个重要改变，鉴于HSPs所具有的功能，它是否对于应激后的内皮细胞分泌细胞因子、增殖修复以及凋亡有调节性作用呢？许多研究表明平滑肌细胞的增殖与癌基因的启动相关。也有报道证明HSP与平滑肌的增殖相关。那么癌基因的启动是否又与HSPs的表达相关呢？如果相关，那么联系这两者的信号转导机制又是什么呢？OX -LDL是一种细胞毒物质，当它与巨噬细胞表面的清道夫受体结合时，必定也会使细胞应激而产生HSP，那么HSPs会对清道夫受体的继发表达的数目和种类起调节作用吗？摄取过多脂质的巨噬细胞将变成泡沫细胞，以后将经历凋亡，那么这种凋亡与HSPs的表达是否有关呢？
所有这些问题均与AS密切相关，有待人们进一步去探索。一旦阐明这些问题，将使人类对于AS的认识进入一个新的境界。
, 百拇医药
[参 考 文 献]
[1] Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis:a perspective for the 1990s [J]. Nature， 1993,362:801～809.
[2] Quinn MT, Parthasarathy S, Fonag LG, et al. Oxidatively modified low density lipoproteins:a potential role in the recruitment and retention of monocyte/macropages during atherosclerois [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1987, 84:2995.
[3] Parthasarathy S, Rankin SM. Role of oxidized low density lipoprotein in aterogenesis [J]. Lipid Res, 1992,31:127.
, 百拇医药
[4] Macmahon S, Peto R, Culter J, et al. Blood pressure,stroke and coronary heart disease [J]. Lancet， 1990,335:764.
[5] Chisolm GM, Gaco G, Irwin KC, et al. 7β-hydroperoxycholesterol,a component of human atherscleroticlesions, is the primary cytotoxin of oxidized human low density lipoprotein [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91:11452.
[6] Wick G, Kleindienst R, Schett G. Role of heat shock protein 65/60 in the pathogenesis of atherosclerosis [J]. Int Arch Allergy Immunol, 1995, 107:1130.
, 百拇医药
[7] Johnson AD, Berberian PA, Tytell M, et al. Differential distribution of 70 kD heat shock protein in atherosclerosis arterial SMC survival [J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1995, 15:27.
[8] Wick G, Schett G, Amberger A, et al. Is atherosclerosis an immunologically mediated disease [J]? Immunol Today, 1995,16:27.
[9] Georhopulos C, John MA. Role of the major heat shock proteins as molecular chaperones [J]. Annu Rev Cell Biol, 1993, 9:601.
, 百拇医药
[10] Patton WF, Hediye EB, Marks AR, et al. A protein syntheses and folding machinery are induced in vascular smooth hypertrophic and hyperplastic agents identification by comparative protein phenotypinged microsequening [J]. J Biol Chem, 1995, 270:21 404.
[11] Has IG. Protein-mediated protein maturation in eukaryotes [J]. FEBS Letters, 1995, 369:72.
[12] Pratt WB. The role of heat shock proteins in regulating the function,folding and trafficking of the glucocorticoid receptor [J]. J Biol Chem, 1993,268:24 155.
, 百拇医药
[13] Lis J, Carl W. Protein traffic on the heat shock promoter parking stalling and trucking along [J]. Cell, 1993, 74:1.
[14] Morimoto RRI. Cells stress:transcriptional activation of heat shock genes [J]. Science, 1993, 259:1409.
[15] Xu QB, Johann W, Miklos M, et al. Association of serum antibody to heat-shock protein 65 with carotid atherosclerosis [J]. Lancet， 1993,341:255.
[16] Xu QB, Roman K, Georg D, et al. Regression of arteriosclerotic lesions induced by immunization with heat shock protein 65 containing material in normocholesterolemic,but not hypercholesterolemic rabbits [J]. Atherosclerosis, 1996, 123:145.
, 百拇医药
[17] Berberian PA, Myers W, Tytell M, et al. Immunohistochemical localization of heat shock protein 70 in normal appearing and atherosclerotic specimens of human arteries [J]. Am J Pathol, 1990,136:71.
[18] Kpjmspm AD, Tytell M. Exogenous hsp70 becomes cell associated,but not internalized by stressed arterial smooth muscle cells [J]. In Vitro Cell Dev Biol 1993, 29A:807.
[收稿日期] 1998-09-22 [修回日期] 1999-03-31, http://www.100md.com
单位：(南京医科大学动脉粥样硬化研究中心， 江苏 南京 210029)
关键词：热休克蛋白类；动脉粥样硬化
中国病理生理杂志000126
[中图分类号] R 541.4 [文献标识码] A
[文章编号]1000-4718(2000)01-0091-03
Heat shock protein and atherosclerosis
JIN Yan, CHEN Qi
(Atherosclerosis research Center, Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China)
, 百拇医药
【A Review】 Studying of atherosclerosis is more than a hundred year. There are many theories about this disease, but now most of us seems to agree with the stress-response theory. Heat shock proteins are the products produced at the first stage of atherosclerosis. And someone think that it may have something to do with atherosclerosis. This paper discussed the heat shock proteins and atherosclerosis respectively, and emphasized the relationship between them.
[MeSH] Heat-shock proteins; Atherosclerosis
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动脉粥样硬化(atherosclerosis, AS )是一种发生在血管内膜表面由于结构异常以及代谢紊乱而导致的疾病。AS有多种病因学假说，都可归结为“损伤应答[1]”。几种致AS因素如自由基[2]、修饰脂蛋白[3]、机械刺激[4]、细胞因子[5]等均具细胞毒作用，而这些细胞毒均可引发细胞不同程度的应激反应。
应激反应中会有一定数量的基因表达，热休克基因便是经典的一种，而其结果则是产生大量热休克蛋白(heat shock protein, HSP)。这种蛋白产物功能多样，有的作为自身抗原引发血管壁的免疫反应，启动AS的形成，如HSP65/60[6]；有的则起保护作用，帮助细胞顺利度过应激阶段，如 HSP70[7]，这些对抗作用决定了AS的进程。
一、应激反应与热休克蛋白：
, http://www.100md.com
HSPs是生物体对外界刺激发生反应而产生的应激蛋白，进化上高度保守，具有抗原性可被免疫系统视为外源分子[8]，从而触发自身免疫反应。
HSPs是生物体对外界刺激发生反应而产生的应激蛋白，进化上高度保守，具有抗原性可被免疫系统视为外源分子[8]，从而触发自身免疫反应。它是由Ritossa在1962年从热处理果蝇唾液腺巨复合染色体中首先发现的。尽管后来证实许多非温度因素也能诱导其产生，但它仍被习惯性地称为热休克蛋白。迄今已发现二十多种HSPs多以分子量命名，如HSP60，HSP70等。由于进化上高度保守，因而不同种属间可发生交叉免疫反应。
有人称HSPs为“分子伴随蛋白[9]”，它行使多种功能：(1)保证其它蛋白合成过程中多肽链的折叠与展开从而形成有功能的蛋白[10]；(2)帮助新合成的蛋白移位或转运到相应的靶位或通过分泌途径释放[11];(3)此外它还可与细胞骨架相互作用来调节氧类固醇激素与受体的结合[12]。HSPs受自身负反馈机制调节，当代谢池中HSPs积聚到一定程度时，HSPs的合成将不再进行。编码HSPs的基因无内含子[9]，与其在应激过程中需要快速生成相适应[13]。
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二、热休克蛋白与动脉粥样硬化：
越来越多的证据表明HSPs与AS密切相关。它们的相关性在与某些致AS的因素可以引起细胞应激反应。HSPs由一组蛋白组成，就AS来说HSP60和HSP70是目前被人们研究最多的两种。
(一) HSP60： HSP60是一种自身抗原，Kleindienst等[14]最近在人类AS病灶内同时检出了具有α/β或者γ/δ受体的T淋巴细胞和HSP60，认为对HSPs的免疫识别可能由具有特殊抗原受体γ/δ的淋巴细胞所介导,后者的免疫识别可能不受主要组织相容复合物(major histocompatibility complex， MHC)的限制，从而避免 正常耐受性的发生。它们的研究还发现自身HSPs的表达主要发生在较大血管的内皮细胞,因为这些部位比小血管承受更大的压力，因而这些部位易于发生AS。Xu等[15]新近对随机选择的867名居民(40～79岁)检查了血清抗HSP65(与HSP60有交叉反应)抗体、血胆固醇、血糖及血压水平、吸烟习惯和体重等指标，首次提供了HSP65抗体单独与人类AS严重性成正相关的证据。提示HSP65/60及其诱发的免疫反应可能参与了人类AS的发病过程。但另有报道表明：细胞因子或高血压处理的主动脉内皮表面可以表达HSP60，并引发补体依赖的细胞溶解，启动AS；而用HSP65(与HSP同源)免疫家兔产生AS后，若再无刺激因子出现，则粥样斑块有缩小的可能，与用高胆固醇诱发的AS家兔有显著差异[16]。提示尽管HSP65在早期可以诱发免疫反应，但后期则对机体产生保护作用。另外，与HSPs相关的免疫反应不仅可以为细胞所介导也可以为体液所介导[15]。有人曾调查了在60～79岁AS患者体内血清抗HSP65的滴度与AS损伤呈明显独立相关。对此，有些学者甚至认为体内抗HSP65的滴度可以作为诊断和判断AS预后的一项指标。
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(二) HSP70：HSPs同时存在于未受影响的血管壁和已有AS损伤处。人颈动脉免疫染色显示HSP70在正常内膜处呈均一分布，而在AS损伤处则分布不均[17]。精确分析表明内膜平均增长厚度与HSP70的分布方式有关。并且只与HSP70有关。因为其它一些蛋白如HSP65、HSP90等均无改变。HSPS同时还是一种分泌性多肽，在细胞检测到的HSP70既可以是细胞受损破裂时所释放也可以是从细胞内分泌至胞外的。Johns等[18]发现从小牛脑提取的HSP70与动脉平滑肌细胞质膜相关联，但他们却未发现其有任何特别的内在化作用，也未有任何有效的保护作用。非同源的HSP72/73在低浓度时便可在任何温度下增加恒河猴平滑肌细胞的应激能力。Johns等[18]为了阐明HSP70到底是作为应激时的一种标志还是真正参与了细胞防御反应，做了这样的测试，发现早期的坏死损伤比纤维病变还有更多的HSP70。培养的恒河猴平滑肌细胞经热休克以后可不断产生HSP70来增强抵抗血清恶化的能力。将外源的HSP70加入培养基中同样可以维持细胞的生存能力。它的作用可与内源性的HSP70相叠加并能维持相当时间，而35小时以后它则成为唯一的保护因素,这一点提示是否当内源性HSP70消耗殆尽而又无外源的HSP70添加时，AS损伤便开始日益恶化，从可逆的免疫损伤阶段进行到不可逆的脂质浸润阶段。另一研究表明只有外源的HSP70才能对抗氧类固醇的细胞毒作用，氧类固醇可抑制细胞内所有的蛋白合成，包括抑制应激反应时的热休克蛋白的合成。Zhu等做了一个这样的测试：氧类固醇单独存在时尽管有细胞毒作用但却不能触发应激反应。而体内经氧类固醇氧化的OX-LDL却能激发应激反应。同时Zhu还指出在损伤进程中，一旦保护机制有所不足时，细胞死亡则不可避免地要发生了。
, http://www.100md.com
三、 展望：
以上所述表明 HSPs在AS疾病中的作用是复杂的。内皮的“损伤-应答”学说是众多学者一致认为最有信服力的一种学说，内皮的损伤是AS发病的起始。最近有报道表明：内皮可将所受血流切应力变换成一定细胞内信号从而引起细胞发生一系列改变。HSPs是内皮损伤后的一个重要改变，鉴于HSPs所具有的功能，它是否对于应激后的内皮细胞分泌细胞因子、增殖修复以及凋亡有调节性作用呢？许多研究表明平滑肌细胞的增殖与癌基因的启动相关。也有报道证明HSP与平滑肌的增殖相关。那么癌基因的启动是否又与HSPs的表达相关呢？如果相关，那么联系这两者的信号转导机制又是什么呢？OX -LDL是一种细胞毒物质，当它与巨噬细胞表面的清道夫受体结合时，必定也会使细胞应激而产生HSP，那么HSPs会对清道夫受体的继发表达的数目和种类起调节作用吗？摄取过多脂质的巨噬细胞将变成泡沫细胞，以后将经历凋亡，那么这种凋亡与HSPs的表达是否有关呢？
所有这些问题均与AS密切相关，有待人们进一步去探索。一旦阐明这些问题，将使人类对于AS的认识进入一个新的境界。
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[参 考 文 献]
[1] Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis:a perspective for the 1990s [J]. Nature， 1993,362:801～809.
[2] Quinn MT, Parthasarathy S, Fonag LG, et al. Oxidatively modified low density lipoproteins:a potential role in the recruitment and retention of monocyte/macropages during atherosclerois [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1987, 84:2995.
[3] Parthasarathy S, Rankin SM. Role of oxidized low density lipoprotein in aterogenesis [J]. Lipid Res, 1992,31:127.
, 百拇医药
[4] Macmahon S, Peto R, Culter J, et al. Blood pressure,stroke and coronary heart disease [J]. Lancet， 1990,335:764.
[5] Chisolm GM, Gaco G, Irwin KC, et al. 7β-hydroperoxycholesterol,a component of human atherscleroticlesions, is the primary cytotoxin of oxidized human low density lipoprotein [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91:11452.
[6] Wick G, Kleindienst R, Schett G. Role of heat shock protein 65/60 in the pathogenesis of atherosclerosis [J]. Int Arch Allergy Immunol, 1995, 107:1130.
, 百拇医药
[7] Johnson AD, Berberian PA, Tytell M, et al. Differential distribution of 70 kD heat shock protein in atherosclerosis arterial SMC survival [J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1995, 15:27.
[8] Wick G, Schett G, Amberger A, et al. Is atherosclerosis an immunologically mediated disease [J]? Immunol Today, 1995,16:27.
[9] Georhopulos C, John MA. Role of the major heat shock proteins as molecular chaperones [J]. Annu Rev Cell Biol, 1993, 9:601.
, 百拇医药
[10] Patton WF, Hediye EB, Marks AR, et al. A protein syntheses and folding machinery are induced in vascular smooth hypertrophic and hyperplastic agents identification by comparative protein phenotypinged microsequening [J]. J Biol Chem, 1995, 270:21 404.
[11] Has IG. Protein-mediated protein maturation in eukaryotes [J]. FEBS Letters, 1995, 369:72.
[12] Pratt WB. The role of heat shock proteins in regulating the function,folding and trafficking of the glucocorticoid receptor [J]. J Biol Chem, 1993,268:24 155.
, 百拇医药
[13] Lis J, Carl W. Protein traffic on the heat shock promoter parking stalling and trucking along [J]. Cell, 1993, 74:1.
[14] Morimoto RRI. Cells stress:transcriptional activation of heat shock genes [J]. Science, 1993, 259:1409.
[15] Xu QB, Johann W, Miklos M, et al. Association of serum antibody to heat-shock protein 65 with carotid atherosclerosis [J]. Lancet， 1993,341:255.
[16] Xu QB, Roman K, Georg D, et al. Regression of arteriosclerotic lesions induced by immunization with heat shock protein 65 containing material in normocholesterolemic,but not hypercholesterolemic rabbits [J]. Atherosclerosis, 1996, 123:145.
, 百拇医药
[17] Berberian PA, Myers W, Tytell M, et al. Immunohistochemical localization of heat shock protein 70 in normal appearing and atherosclerotic specimens of human arteries [J]. Am J Pathol, 1990,136:71.
[18] Kpjmspm AD, Tytell M. Exogenous hsp70 becomes cell associated,but not internalized by stressed arterial smooth muscle cells [J]. In Vitro Cell Dev Biol 1993, 29A:807.
[收稿日期] 1998-09-22 [修回日期] 1999-03-31, http://www.100md.com