浅析运动应激对骨骼肌细胞热休克蛋白的影响

1、浅析运动应激对骨骼肌细胞热休克蛋白的影响2005年9月第17卷第5期首都体育学院journalofcapitallnstituteofphysicaleducationseptember.2005vol7no.5浅析运动应激对骨骼肌细胞热休克蛋白的影响尹伟娜，房宜军(1 .曲阜师范大学体育科学学隨山东曲阜273165;2.泰山科学院体育科学系)摘要:近年来，热休克蛋白成为运动医学界又一研究热点，研究表明热休克蛋白与 运动有着密切关系木文从热休克蛋白的生物学功能出发，对不同运动应激方式对骨骼肌细胞热休克蛋白的影响进行综述，并对这一新的领域进行展望.关键词:运动应激;热休克蛋白;骨骼肌细胞中图分类

2、号:g804.2文章编号:1009783x(2005)05004602文献标识码:aananalysisontheeffectsofexercisestressonheatshockproteinofskeletonmusclecellsyin weina,fang yijun(l.schoolofsports&science,qufunomialuniversity,qufu273165,china;2.dept.ofsports&science,taishaninstituteofscience)abstract:inrecentyears.heatshoc

3、kproteinhasbeenthemainresearchsubjectinthesportsmedicalfield.theresearchshowsthatthereisgoodlinkbetweenhspandexercise.theauthorsofthisarticlehav esummarizedtheeffectsofdifferentmeansofexerciseonhspofskeletonmusclecellsfromthefunctionsofbiol ogyofhspandlook forwardtothefutureprospectofthenewsubject.

4、keywords:exercisestress;heatshockprotein;skeletonmusclecells 热休克蛋白（heatshockprotein,hsp）是一组高度保 守的蛋口质家族，它是指细胞在受到生理，病理及生化等应 激因素的作用下，激活hsp基因，编码合成一类生物进化上 最保守的蛋白，故又称应激蛋白.近年来研究表明，热休克蛋 白与细胞凋亡，免疫应答，抗肿瘤及病毒感染等牛理过程都 有着密切关系iii.随着研究领域的扩展，运动医学界对热休 克蛋口也产生了兴趣.1hsp1.1hsp的发现1962年ritossa观察到果蝇幼虫的饲养温度从25c提 高到301c,经半小时后发

5、现其唾液腺多丝染色体的某一区域 出现膨突ritossa称这一发应为热休克反应.1974年美国学 者tissieres等研究证实温度增高引起果蝇染色体膨突是由 于热休克激发染色体内基因转录合成特异蛋即hsp12. 并在10年时间内,nover和soger先后阐明编码hsp的序 列，基因结构及其位点，并确定是由于高热影响到该基因中 保守的上游调节序列即热休克元素，由此引起热休克应答， 从而激活该基因屮此元素,编码转录合成hsp.目前研究发现，热休克反应不仅在高温应激下受到影响 起保护作用，而且其他一系列体内外因素应激都可导致热休 克反应，如物理因素（紫外线，缺氧等），化学因素（no,各种 药物等）

6、，生物因素（病毒，细菌及微生物等）等等因素皆可引 起细胞的应激反应,从而转录合成hsp,以保护细胞及对抗 有害因素,所以也可将此反应称热应激反应.1.2hsp的分类热休克蛋口根据同源程度及分子量大小可分为hsp100,hsp90,hsp70,hsp60,及小分子量 hsp(22 23kd)和泛素(7-8kd)等几个家族，其中最主要的是 hsp7013.随着研究的不断深入，新发现的hsp不断加入到 相应的家族中，甚至有可能会出现新的家族.hsp的分布十 分复杂，如hsp110分布在细胞浆，细胞核及细胞仁，而 hsp60分布在线粒体,hsp28在高尔基体和细胞核屮可见. 因此，研究hsp的不同家族

7、的表达及机制在i临床医学和运 动医学领域有着极其重要的作用.1.3hsp的生物学功能1.3.1hsp与应激hsp作为生物体或离体培养的细胞是在应激作用下所 产生的一组特殊蛋白质,它能保护机体在随后的致死应激中 不受或少受伤害,故也称为热应激蛋白.张杰等实验发现 细胞经适当温度预处理后，可增强对致死性温度的抵抗作 用，提示hsp在细胞应激中的抵抗作用，也支持了 hsp对热 耐受的直接作用在缺氧应激下(如运动训练屮的高住低练 条件下),hsp70的基因表达与低氧诱导因子，血管内皮生长 因子共同作用抵消了大负荷训练对机体自由基系统的影响， 提高了机体的抗氧化能力，产生了有利的代偿性变化，稳定 了细胞

8、结构并对抗了缺氧应激对机体的损害因此,hsp的 产生，生物学功能的研究与应激有着极其密切的关系，也为 hsp今后的研究提供了前提.1.3.2hsp与细胞损伤一一分子伴侣功能 细胞内蛋白质为完成正常的生物学功能,都需要一些具 收稿 h 期:20050531作者简介尹伟娜(1980),山东泰安人，在读硕士研究生，研究方向为运动生理学.第5期尹伟娜，等:浅析运动应激对骨骼肌细胞热休克蛋白的影响47 有”伴侣啲活性因子来维持蛋白质的伸展状态并组织其错 误结合研究发现,在应激状态下hsp通过与具有不同功能 的多种蛋白质在细胞中形成复合体参与有关蛋白的折叠，组 成，细胞内运输及蛋白质降解等过程，从而保护细

9、胞免受损 伤，故hsp在生物体内可扮演”分子伴侶(molecular chaperones)"的角色.hsp70是主要的分子伴侣，可有效的 防止细胞损伤.而且研究证实,hsp70对于蛋白质穿过内 质网和线粒体膜的转运过程是必需的.hsp60可与伸展得肽 链结合使新合成的蛋白质正确折叠，装配成最终的成熟结 构，但hsp60的调节装配需要atp及hsp72,hsp73等的 参与因此，了解不同家族hsp作为分子伴侣的作用对运动 医学屮发生过度疲劳与损伤有非常重要的作用.1.3.3hsp与免疫应答人体正常状态下少量表达hsp,其含量仅占5lo,般不会引起免疫应答反应当病原体感染机体时，病 原

10、体相对抗体及其机体针对病原体均可合成hsp,由此也就 构成了 hsp在不同个体屮介导抗感染免疫和自身免疫的基 础63如hsp90,hsp96,hspt0在0前研究中发现具有肿瘤 免疫特异性hsp这一牛物学功能在肿瘤免疫与免疫应答中 的作用也成为临床i矢学界研究的一大热点.随着研究的深 入,hsp在临床免疫治疗会发挥巨大作用，如人工药物或基 因工程等技术调控hsp表达等途径，相信会给a前疾病的 治疗带来曙光.2运动应激与骨骼肌细胞热休克蛋白hsp可在运动过程中可被诱导合成，参与骨骼肌损伤， 修复，但目前对各种运动项目，运动方式及运动强度对热休 克蛋口的研究甚少，大多数学者仅对一次性运动和长时间运

11、 动应激对热休克蛋白的表达的影响进行了初步研究.2一次性运动应激对骨骼肌hsp表达的影响 人体在运动过程中骨骼肌最易发生损伤，而hsp在损 伤修复屮起着关键作用研究发现运动应激能诱导动物和人 骨骼肌细胞中hsp72合成，尤其是人骨骼肌中hsp72的合 成，提示hsp72是人骨骼肌细胞中重要的抗损伤蛋白. febbraio - 7等人让5名未经训练的健康受试者以65 v0:rilax在功率自行车上运动至疲劳，发现前十分钟的运动 屮股四头肌hsp72mrna浓度无变化,疲劳前4o分钟到机 体疲劳hsp72mrna浓度增加，提示一次性运动应激诱导 hsp72mrna的表达需要一定的持续时间和运动强度

12、.salo 等通过大鼠力竭跑台后，发现大鼠比目鱼肌，趾长仲肌和心 肌中hsp72mrna的表达也增加.locke等报道，一次性 力竭性运动可诱导大鼠淋巴细胞,脾细胞和比目鱼肌内 hsp72和hsp90的合成，同时也观察到有hsp65和hsp90 的合成，見hp72和hsp65的合成随运动持续时间和强度的 增加而增加，而hsp100及小分子hsp只在力竭或接近力竭 时才被诱导表达9.i前hsp70家族与运动应激的研究较 多，也主要集屮在运动应激的强度，时间，肌纤维类型与 hsp70的表达的关系上,而对于在一次性力竭运动应激后疲 劳的恢复和损伤修复上的研究几乎为空白因此，研究hsp 不同家族在运动

13、应激前，中,后的变化与运动疲劳，损伤修复 的关系在运动医学界是一大新的课题.2.2长时间运动应激对骨骼肌hsp表达的影响 liul等人对10名优秀的划船运动员在测试器上以 4mmol/l作无氧阈运动4周，实验后发现骨骼肌细胞hsp72 在毎四周周末均与运动前相比都相对增加，表明连续儿周的 大强度训练能诱导人骨骼肌细胞hsp72的持久性表达，且 hsp的合成量与运动量有关为进行进一步研究,liu等人 将14名划船运动员分成两组，让他们以不同运动强度进行 训练，发现hsp72的合成量也取决于运动强度，而且发现小 运动强度不能诱导hsp的合成，但是长期有规律的运动训 练使骨骼肌细胞内部结构重塑,増强

14、了抗损伤能力.虽然一次性运动和长时间运动都可诱导hsp的合成， 見都与运动量和强度有关，但确切的发牛机制还不清楚，还 需进一步研究.3建议与展望运动应激诱导骨骼肌细胞hsp的表达的研究取得了一 定进展.研究结果表明骨骼肌hsp的表达与运动量,运动强 度有关，但机制仍在探讨之中此外，通过对运动后心肌细胞 hsp的表达11”研究,发现运动应激同样可以诱导心肌hsp 的合成，对运动中心肌的保护以及运动对心脏病的预防及康 复机制的研究提供了一条新的思路可见,hsp在运动应激 中的作用在运动医学界已引起足够足够重视但是目前研究 只局限在了运动时间，强度和运动量对hsp的影响，对于 hsp在哪种运动项目中

15、可更好的发挥其生物学功能的研究 几乎没有;而且hsp在多长运动时间,多大的运动负荷后会 对骨骼肌细胞产生更好的保护作用;以及hsp的家族之大， 子家族之间的相互协同与拮抗作用在运动应激后骨骼肌细 胞hsp的表达会有什么样的影响等几项研究都未见报道. hsp家族大，在机体分布广泛，复杂，研究不同家族在运 动应激后以及各种应激条件下骨骼肌hsp的表达情况，对 探寻运动规律，及各种环境下（如低氧刺激，热环境应激等） 进行科学化训练提供新的依据同吋了解hsp的生物学功 能,对运动性疲劳（包括心肌疲劳，骨骼肌疲劳及中枢疲劳 等）的产生与恢复机制的认识,研究都有一定的促进作用. 参考文献1王耀彬.热休克蛋口的研究进展j,辽宁屮医学院,1999,1 （1）:63 64孙经健热休克蛋白7o的分布，调节及功能卩国外医学牛理 病理科学与临床分册,i997,i7:7iu野.运动生理学高级教程m.北京;高等教育出版社,2003:1261284 张杰.热休克蛋白及其生物学功能j.国外医学外科学分册， 2003,30(5):265 2685 王燕如.细胞保护与热休克蛋口 j.国外医学生理病理科学与 临床分册,1995,15(3):1986 高雅娟.热休克蛋白与肿瘤免疫j 国外医学免疫学分册， 2000,23(5):2902937