骨骼肌熱休克蛋白保護(hù)作用及機(jī)制研究.pdf

1、1、選題依據(jù) 大量研究表明劇烈的、反復(fù)的離心收縮可引起肌肉微損傷和延遲性肌肉酸痛。無論是業(yè)余的還是優(yōu)秀運(yùn)動員都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。作為優(yōu)秀運(yùn)動員，突然的增加運(yùn)動量或強(qiáng)度，或者在長時間的休息及傷病后增加運(yùn)動量，就會出現(xiàn)這種反應(yīng)。作為安靜的個體，一次包含離心收縮的肌肉運(yùn)動就可引起肌肉酸痛和損傷。這是一個經(jīng)過很多研究，但卻理解的很不夠的研究領(lǐng)域，包括肌肉損傷與修復(fù)過程的機(jī)制。 細(xì)胞有內(nèi)源性的抗損傷機(jī)制幫助細(xì)胞從可逆性的損傷中恢復(fù)和

2、適應(yīng)，預(yù)防下一次損傷。其中最廣泛研究的機(jī)制之一是熱休克反應(yīng)。所有的真核細(xì)胞在遭到應(yīng)激時都會通過合成應(yīng)激蛋白或稱熱休克蛋白（heat shock proteins, HSPs）來保護(hù)細(xì)胞免受損傷。熱休克蛋白根據(jù)其分子量大小命名，包括小熱休克蛋白，Hsp60, Hsp70和Hsp90, Hsp110家族。一些熱休克蛋白在非應(yīng)激細(xì)胞有連續(xù)的表達(dá)，與新合成的蛋白有關(guān)，起分子伴侶作用，幫助新合成蛋白折疊和幫助新合成的蛋白轉(zhuǎn)位到細(xì)胞器，例如線粒體中

3、。當(dāng)細(xì)胞遭應(yīng)激刺激導(dǎo)致非折疊和錯誤折疊的蛋白產(chǎn)生時，細(xì)胞內(nèi)熱休克蛋白的量增多。所以，在熱，炎癥，氨基酸類似物和各種各樣的氧化應(yīng)激包括運(yùn)動時，細(xì)胞內(nèi)熱休克蛋白的量就會增多。 細(xì)胞內(nèi)增加的熱休克蛋白能夠?qū)?xì)胞提供保護(hù)作用。例如，在心臟，一段時間的高熱對心肌具有保護(hù)作用，可使心肌缺血再灌注損傷、鈣離子損傷、氧化損傷明顯減輕, 這種保護(hù)作用是與心肌中Hsp70等熱休克蛋白的增加相關(guān)的。利用轉(zhuǎn)基因小鼠使Hsp70在心肌組織過表達(dá)顯著地減

4、少了心臟缺血再灌注損傷的研究確切地說明了Hsp70的細(xì)胞保護(hù)作用。 在骨骼肌也存在一個相似的保護(hù)作用機(jī)制。高熱或運(yùn)動導(dǎo)致骨骼肌熱休克蛋白增加。另外，一段時間的高熱或缺血再灌注預(yù)處理可使骨骼肌缺血再灌注損傷顯著減輕。雖然熱休克蛋白在一些組織或器官已有很好的研究，但是這種蛋白保護(hù)骨骼肌對抗運(yùn)動應(yīng)激尤其是運(yùn)動性損傷方面，一直是一個需要進(jìn)一步研究的課題。 2、研究目的和方法為了闡明熱休克蛋白對骨骼肌運(yùn)動性損傷的保護(hù)作用和機(jī)制，

5、本研究分別采用預(yù)熱應(yīng)激和適應(yīng)性離心訓(xùn)練的方式誘導(dǎo)熱休克蛋白內(nèi)源性表達(dá)升高，采用生物力學(xué)、分子生物學(xué)、免疫組織化學(xué)等技術(shù)手段，對Hsp70和αB-晶狀體蛋白（αB-crystallin）在大鼠腓腸肌中的表達(dá)情況及骨骼肌機(jī)能變化情況進(jìn)行檢測，通過對實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，探討熱休克蛋白對骨骼肌離心運(yùn)動損傷的保護(hù)作用及促進(jìn)骨骼肌機(jī)能恢復(fù)的作用機(jī)理，為骨骼肌運(yùn)動性損傷的防治以及有關(guān)的基礎(chǔ)理論提供參考。 3、結(jié)論 （1）熱應(yīng)激使HSP

6、70和αB-晶狀體蛋白(αB-crystallin)表達(dá)增加，對大鼠骨骼肌離心運(yùn)動損傷具有保護(hù)作用，表現(xiàn)為腓腸肌最大強(qiáng)直收縮力在離心運(yùn)動損傷后恢復(fù)較快；運(yùn)動后CK、LDH泄漏減少；運(yùn)動后血清SOD的含量增加，MDA顯著減少。 （2）熱休克蛋白在熱應(yīng)激預(yù)適應(yīng)中的保護(hù)作用機(jī)制是： ①熱應(yīng)激明顯增加了αB-晶狀體蛋白mRNA的表達(dá)，熱應(yīng)激能夠從轉(zhuǎn)錄和翻譯水平增強(qiáng)αB-晶狀體蛋白的表達(dá)，為其在骨骼肌預(yù)適應(yīng)中參與保護(hù)作用提供了有利

7、的證據(jù)。 ②安靜狀態(tài)HSP70只分布在Ⅰ型和Ⅱa型肌細(xì)胞胞漿中，熱應(yīng)激使HSP70從胞漿移位于所有肌細(xì)胞的細(xì)胞膜上，包括Ⅱb型肌細(xì)胞膜，不再呈肌纖維類別特異性分布。 ③熱應(yīng)激誘導(dǎo)αB-晶狀體蛋白和HSP70從肌細(xì)胞胞漿移位于細(xì)胞膜和Z線，因為研究已經(jīng)表明熱休克蛋白具有穩(wěn)定骨架蛋白的作用，所以推測它們在骨骼肌可能具有防止Z盤和肌細(xì)胞膜骨架蛋白損傷或輔助骨架蛋白修復(fù)的作用。 ④熱應(yīng)激誘導(dǎo)骨骼肌熱休克蛋白表達(dá)增加的同時

8、，超氧化物歧化酶（SOD）也增加，使大鼠抗氧化能力增強(qiáng)，熱應(yīng)激大鼠離心運(yùn)動后血清丙二醛（MDA）顯著降低。 （3）六周的間歇性離心訓(xùn)練使腓腸肌αB-晶狀體蛋白有顯著的增加，訓(xùn)練鼠在進(jìn)行大強(qiáng)度離心運(yùn)動時，表現(xiàn)出對訓(xùn)練的適應(yīng)，骨架蛋白desmin丟失減少，CK顯著的降低，建議增加的αB-晶狀體蛋白對骨架蛋白有保護(hù)作用；而未訓(xùn)練安靜大鼠在大強(qiáng)度離心運(yùn)動中體驗了一個顯著的應(yīng)激反應(yīng)，骨架蛋白desmin顯著丟失，αB-crystallin