关键词： 热休克蛋白质；肝脏；缺血再灌注

华贇鹏 综述梁力建黄洁夫审校

【摘要】目的了解热休克蛋白在肝缺血再灌注损伤过程中所处的位置、作用及其相关机理。方法通过复习文献对热休克蛋白在肝缺血再灌注中的作用加以综述。结果热休克蛋白是细胞受应激原刺激后诱导产生的、有利于增强机体抵御恶劣环境的一组应激蛋白； 肝缺血再灌注可诱导生成热休克蛋白，并使之随肝损伤的加重而增多，对肝缺血再灌注所致的损伤起到保护作用。结论热休克蛋白具有保护缺血肝脏，减轻再灌注损害的作用，还可以作为监测指标，更好地估计肝损伤程度，预测转归。

【中图分类号】Q512； R657.3【文献标识码】A

【文章编号】1007-9424(2000)04-0269-04

HEAT SHOCK PROTEIN AND HEPATIC ISCHEMIA REPERFUSIOIN INJURY

HUA Yun-peng，LIANG li-jian，HUANG jie-fu

（Department of Hapatobiliary Surgery, The First Affiliated Hospital, SUN Yat-sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510080）

【Abstract】ObjectiveTo study the effects of heat shock proteins (HSPs) in the course of hepatic ischemia reperfusion injury (HIRI), and analyze its mechanism. MethodsThe relationship between HSPs and HIRI was studied by reviewing literatures. ResultsHSPs was a kind of stress protein induced after cell was sitmulated by the stress. It could improve body′s tolerance to tough situation. Though hepatic ischemia reperfusion usually results in serious hepatic injury, at the same time it could induce can increase the production of HSPs that can protect liver from and lessen ischemia reperfusion injury. ConclusionHSPs can improve the tolerance to HIRI and lessen injury. In addition, HSPs is thought to be markers of HIRI, and can be used as a efficient indicator to test the level of hepatic injury and assess prognosis.

【Key words】Heat shock proteinLiverIschemic reperfusion

在肝脏外科中，为减少出血，提高手术的安全性，常常暂时性阻断肝血流。肝移植时，则更不可避免地伴有供肝完全缺血的阶段。但肝脏对缺血的耐受力较低，而且肝血流再通后会引发一系列更严重的肝损害。如何保护缺血的肝细胞，减少肝缺血再灌注损伤，以及更好地保护供肝，都是亟待解决的临床课题。目前，许多研究者已注意到对组织内源性抗损伤机理的研究，而热休克蛋白(heat shock proteins, HSPs)作为“古老”的生物体抵御恶劣环境的重要蛋白，更备受重视。

1热休克蛋白

1962年，Ritossa将25℃培养的果蝇幼虫置于30～32℃环境中，30分钟后发现果蝇幼虫巨大的唾液腺染色体上出现了新的膨突，表明可能有新的蛋白质基因在转录。Tissieres于1974年发现在上述实验中正常蛋白质合成被抑制，而合成一组特殊的蛋白质，由于这皆与加热有关，故把这一现象及此间产生的蛋白质分别称为热休克反应(heat shock reaction, HSR)和HSPs。后来又发现除了热休克作用之外，其它应激如缺血缺氧、缺血再灌注(ischemic reperfusion, IR)、重金属中毒、休克、药物毒副作用等，都可以引发相似反应及相应蛋白质产生。因此，确切地说应把HSR称为应激反应(stress reaction, SR)，即一种以基因表达和调控变化为主的细胞应激反应，其诱导生成的HSPs实为应激蛋白(stress protein, SP)。

HSR普遍存在于生物界，无论原核生物还是真核生物，当它们遇到某种应激状态时，细胞原有一些正常蛋白受到抑制，合成减少，而一种“古老”的蛋白HSPs则诱导生成。这类蛋白无论在其基因序列还是蛋白结构上具有高度的保守性。研究已显示细菌应激蛋白基因有50%以上与人类相应基因编码顺序相同^〔1〕。因此，HSR应是自然界生物在长期进化过程中保留下来的、利于适应环境及生存的一种“古老”的保护机理。

HSPs是一组相当大的蛋白分子体系。根据分子量大小可分为4类： HSP90(83～90 kd)，HSP70(66～78 kd)，HSP60及小HSPs，各有其相应的功能。如： HSP90家族可结合于特殊肽链，如与细胞内酶或激素受体结合，保持其活性形式或其非活性形式。HSP70家族包含诱导型的HSP72和结构型的HSP73，HSP73可存在于正常细胞中，含量较高，应激时略增加，而HSP72在正常细胞中很少甚至没有，只有在应激状态下才大量诱导产生，具有帮助蛋白质完成细胞内转移的功能，当其与蛋白暂时性的结合，可使聚集物离解，维持肽链伸展状态，以利于跨膜转位和加速正确肽链折叠和寡聚体化； 此外，也可以参与甾体激素受体活性的调节。HSP60主要位于线粒体，参与大分子复合物的装配。如未折叠蛋白或变性蛋白在HSP70的介导下进入线粒体后，便可在HSP60的作用下恢复正常状态； 小HSP可参与细胞骨架构建，以及聚合蛋白的解聚和异常蛋白降解等功能。其中HSP70是目前研究最广泛最深入，并认为作用最显著的一类热休克蛋白^〔1～3〕。

2肝缺血再灌注损伤与热休克蛋白

肝缺血再灌注损伤(heat shock proteins, hIRI)的发生机理非常复杂，目前认为与以下因素密切相关： ①由于缺血缺氧，肝细胞能量耗竭，Na^＋-K^＋泵、Ca²⁺泵因缺少ATP，不能正常运转致细胞内钙增多、蓄积； ②细胞大量糖酵解以提供给机体必需的ATP，造成代谢性酸中毒，加重细胞损害； ③细胞钙内流增多，加重细胞内钙潴留； ④再灌注后，随着大量分子氧的进入，氧自由基(oxygen free radical,OFR)大量生成，直接导致组织损伤； ⑤肝枯否氏细胞(KC)被激活，产生更多的OFR及细胞因子，如TNF-α、IL-1，IFN-r等，并释放蛋白水解酶，造成再灌注早期的Ⅰ相损伤； ⑥细胞内钙超载造成细胞坏死、凋亡，并可与KC、OFR一起激活中性粒细胞，促进中性粒细胞聚集于肝血窦，并粘附肝血窦内皮细胞，释放OFR和各种炎症介质，在再灌注6～24小时后介导Ⅱ相损伤； ⑦微循环紊乱可造成再灌注后相当部分肝组织细胞处于或逐渐处于缺血缺氧状况，使损伤向不可逆发展^〔4〕。

不少的研究已经发现，肝缺血后早期即有HSPs mRNA的表达，再灌注后表达更强； 随着缺血时间的延长、损伤加重而表达增强、增多，随损伤的修复而逐渐消退，但如果时间过长、损伤过于严重，表达反而可以不高，并迅速消失； HSPs的产生、增加和消退也出现与HSPs mRNA同样的变化。如果在HIRI之前给予一定预处理，如热休克预处理，缺血预处理等。HSPs含量可以更迅速地增高，机体对应激的反应能力将同时增强，肝损伤程度减轻，生存率明显提高。

对于HSPs在HIRI中的作用，目前许多研究已进行了一些探索。部分研究提出，HSPs可能仅仅是应激损伤的一个伴随现象，对HIRI无明显的保护作用^〔5，6〕； 也有人提出，HSPs可能具有一定的保护作用，但过高同样会造成损伤，如已发现延迟性神经细胞死亡可能与HSPs持续性表达而细胞内其他重要蛋白合成受阻有关。绝大多数报告仍认为，HSPs具有增强细胞抵御恶劣环境的能力，起到保护机体，减轻损伤的作用。这在心、脑、肾等缺血再灌注研究中均已报道。Shimabukuro等^〔7〕以及Saad等^〔8〕都认为，对肝脏进行热休克预处理可以诱导正常和纤维化的鼠肝产生HSP72，增强对肝细胞的保护，防止细胞凋亡； Kim^〔9〕和Tsuruman等^〔10〕则提出HSP70可以减少TNF-α的产生，保护肝细胞，防止细胞凋亡； Yamamoto等^〔11〕指出，HSR可保护肝脏免遭自由基损伤，减轻HIRI； 缺血预处理及阿霉素也可诱导HSPs表达，起到相似的效果。

HSPs能在HIRI中大量生成并对肝脏有保护作用的机理仍不太清楚，目前研究结果仅提出了一些假说。

HSPs的生成首先必须从HSPs基因表达的角度分析。以HSP70为例，HSP70的转录表达与热休克元件(heat shock element, HSE)及热休克因子(heat shock transcription factor, HSF)密切相关。HSE是位于HSP70基因启动子上游的一段转录必需的特别序列，它不会被核酸酶所消化，平时处于待命状态，一旦受到应激，便立刻被激活。HSF平时也是与HSP70结合、保持单体非活性状态。当HIRI发生后，因能量匮乏导致钙超载、酸中毒及OFR、TNF-α、蛋白水解酶的产生，肝细胞受到不同程度的损害，致使细胞内未折叠或变性蛋白明显增多，与HSF竞争HSP70。后者随之与HSF分离，同未折叠蛋白、变性蛋白结合，以保持或恢复蛋白正常构象，或加速对变性蛋白的降解清除，保持细胞的稳定。而且HSP70与未折叠或变性蛋白结合后，需消耗ATP才能打开。所以HIRI后HSF不能与HSPs结合而大量游离存在，在磷酸化作用下而聚合成三聚体，获得与DNA结合的能力。于是HSF便可与核内激活的HSE结合，启动HSP70基因的表达，使HSP70大量合成。但当HSP70达到一定量时，足够的HSP70可与HSF结合，使HSF解聚，恢复非活性的单体状态。这时HSF又与HSE脱离，转录停止^〔12〕。

大量产生的HSPs具有以下多种机体保护机理： ①HSPs最显著的是其分子伴侣作用。正如上述提及HSP70能与HIRI时大量产生的未折叠或变性蛋白结合，使其维持肽链伸展状态，防<