热休克蛋白与巨噬细胞关系的研究进展①

李姗姗秦欢李龙梅罗军敏

[摘要]热休克蛋白是一类广泛存在，具有高度保守性的应激蛋白。在抗原经典递呈与交叉递呈途径、巨噬细胞与淋巴细胞的活化以及树突状细胞的活化成熟等方面发挥着重要作用。巨噬细胞是机体重要的免疫细胞，具有吞噬、抗原递呈和分泌细胞因子等功能，在清除病原微生物、促进炎症反应和修复损伤组织的过程中起关键作用。随着对热休克蛋白与巨噬细胞关系的不断研究，发现它们之间有着密切的相互作用，进而影响到感染、炎症、自身免疫病、肿瘤等多种疾病的发生发展。

[关键词]热休克蛋白；巨噬细胞；小分子热休克蛋白

[中图分类号]R392.11

热休克蛋白(Heatshockproteins，Hsp)是一类在进化过程中高度保守的应激蛋白，可作为分子伴侣，具有抗原递呈和细胞因子效应，有着重要的生理功能。巨噬细胞(Macrophage)是机体重要的免疫细胞，在固有免疫、适应性免疫、组织重构和修复损伤组织等过程中起关键作用，在多种病变组织中巨噬细胞大量聚集，与疾病的发生发展及并发症的产生相关。随着对巨噬细胞的深入研究，发现热休克蛋白与巨噬细胞的相互作用，进一步影响了疾病的发生发展。为此，本文就近年来热休克蛋白主要家族与巨噬细胞关系的研究进展作一简要阐述。

1Hsp的来源、分类、作用

Hsp是一类功能性相关蛋白质，从细菌到哺乳动物中广泛存在。正常生理条件下，Hsp约占总蛋白的5%～10%。应激条件下，如氧化应激、营养缺乏和辐射等导致其表达量明显增加，坏死后释放到细胞外。机体中多种细胞如上皮细胞、巨噬细胞、单核细胞等均可合成分泌Hsp。根据蛋白质分子量的不同，可将Hsp分为5大主要家族：小分子Hsp、Hsp60家族、Hsp70家族、Hsp90家族、Hsp100家族[1]。小分子Hsp家族主要作用于部分折叠的蛋白质，防止其在应激条件下聚集；Hsp60家族可以抑制调亡的发生、在蛋白质的折叠过程中起到重要的作用；Hsp70家族参与蛋白质内质网和线粒体膜的转运过程，可以诱导和增强机体细胞免疫和体液免疫的发生；Hsp90家族与细胞内的许多蛋白质结合,调节靶蛋白的功能；Hsp100家族是由一组与细胞活性相关的ATP酶组成的。Hsp除具有上述的普遍特点外,还参与适应性免疫应答、MHC抗原加工和递呈过程[2]；同时作为免疫靶点在慢性炎症性疾病中发挥重要作用。细胞外的Hsp刺激产生免疫应答，而细胞内的Hsp控制炎症的产生，这为靶向分子水平的治疗提供了更多信息[3]。

2巨噬细胞的来源、分类、作用

巨噬细胞是机体重要的免疫细胞，为多分化来源的细胞，血液中的单核细胞、骨髓CD34+／CD86+造血干细胞及胸腺内CD25+／CIM4+／FcR+早期T淋巴细胞在适当的因素下可直接分化为巨噬细胞。巨噬细胞分为经典激活巨噬细胞（M1）和替

代激活巨噬细胞（M2）两种类型，其中M2有三种亚型M2a、M2b及M2c。IFN-γ、细菌等可以诱导巨噬细胞为Ml型，释放炎症介质，凋节并促进Thl型免疫应答，抵抗病原微生物。IL-4、IL-10等可以诱导巨噬细胞为M2型，具有组织修复和抗炎作用，参与诱导Th2型免疫应答[4]。在不同的免疫应答和疾病过程中M1、M2型巨噬细胞的作用截然不同，甚至发挥相互抑制的作用。不断的研究表明，巨噬细胞在清除病原微生物、促进炎症反应、修复损伤组织、调节适应性免疫和固有免疫应答等过程中起关键作用，与肿瘤、炎症、类风湿性关节炎、肥胖及肾病等疾病的发生发展及并发症有着重要的关系[5-8]。

3Hsp各家族与巨噬细胞的相互作用

3.1小热休克蛋白家族

小热休克蛋白（sHsps）分子量约为12-43KD，且极富多样性，如Hsp16.3、Hsp20、Hsp25和Hsp27等，为细胞内低分子量的蛋白质，可以形成大的低聚复合物。sHsps具有分子伴侣、稳定细胞骨架、参与细胞的损伤与修复、抗凋亡等特性。sHsps的伴侣性质广泛应用在机体组织中，以防止与蛋白质聚集相关的疾病发生[9]，在应激条件下可协助阻止蛋白质间不必要的相互作用，从而帮助变性蛋白质重新折叠。本文简要介绍近年来Hsp16.3、Hsp27与巨噬细胞的相关研究进展。

3.1.1Hsp16.3

Hsp16.3是进入宿主巨噬细胞后大量表达在细胞膜上的主要抗原蛋白，由14个氨基酸组成，分子质量为16.3KD，通常由3个三聚体组装成稳定的九聚体结构，主要潜伏于宿主巨噬细胞中，在进化过程中高度保守，具有分子伴侣、抗凋亡、细胞骨架稳定等重要的生理功能[10]。现有研究发现Hsp16.3对结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis，MTB）的生存力和稳定性起重要的调节作用。

自噬（Autophagy）是细胞维持稳态的一种机制，在抵抗病原微生物的天然免疫中起重要作用。研究表明，Hsp16.3与巨噬细胞自噬有着重要的关系，自噬对预防结核病有双重作用：抗菌和消炎。Hsp16.3可以抑制自噬小体的形成，协助MTB在宿主中存活。在MTB的潜伏感染中，吞噬于巨噬细胞中的MTB能够长期存活，通过干预自噬体与溶酶体的融合，抑制自噬途径定植在巨噬细胞的自噬体不被降解。Castillo等通过建立雷帕霉素诱导的自噬模型，发现Hsp16.3的表达活性增至原来的80倍,干扰了巨噬细胞中自噬体的形成，此过程通过影响自噬相关蛋白LC3的表达干扰自噬体的形成，从而抑制了巨噬细胞清除病原体的效率，证实了Hsp16.3能抑制巨噬细胞自噬小体的形成。

随着对Hsp16.3研究，发现卡介苗菌株Hsp16.3基因成为研发结核病疫苗新的切入点。通过构建持续表达Hsp16.3蛋白的卡介苗（BCG：Hsp16.3），并赋予了能够早期诱导T细胞产生对Hsp16.3免疫反应的能力，发现BCG：Hsp16.3提高了卡介苗表达潜伏性抗原Hsp16.3的能力，可以使宿主免疫系统在感染早期识别Hsp16.3蛋白，从而提高卡介苗的保护效力，成为研发结核病疫苗新的切入点。

3.1.2Hsp27

Hsp27是一种分子量为27kD的应激蛋白，氨基酸序列C末端具有a-晶体结构域，由80-100个高度保守的氨基酸残基组成。具有保护细胞免受各种刺激因素的损伤，参与细胞的增殖分化等功能。Hsp27与糖尿病、类风湿性关节炎、动脉粥样硬化等多种自身免疫性疾病有关。

随着对Hsp27的研究，表明Hsp27与巨噬细胞粘附性和迁移水平有着密切的关系。Rayner等发现在冠状动脉动脉粥样硬化中，Hsp27表达减弱，外源性Hsp27降低了白细胞介素-1β（IL-1β）在巨噬细胞中的表达水平，增强了抗炎性细胞因子白细胞介素-10（IL-10）的水平，从而减弱了巨噬细胞的粘附性和迁移水平。Samira等研究发现，重组Hsp27（rHsp27）可以诱导THP-1巨噬细胞中的核因子κBα抑制蛋白（inhibitorsofNF-κBα，IκBα）下调，诱导NF-κB依赖的GM-CSF和IL-10表达与分泌，活化NF-κB信号通路。JoshuaE等研究，发现Hsp27对泡沫细胞形成有重要的影响。Hsp27通过下调SR-AmRNA及NF-κB相关蛋白的表达，从而减少了SR-A的表达、阻碍了对乙酰化LDL（AcetylatelDL，AcLDL）的摄取，充当了清道夫受体A(scavengerreceptorA,SR-A)的竞争性结合剂，阻碍油脂的吸收。从而导致大量胆固醇在细胞内积聚，使巨噬细胞变成泡沫细胞，大量的泡沫细胞堆积在一起形成脂质条纹乃至脂质斑块。因此，通过研究Hsp27抑制剂有利于动脉粥样硬化的治疗。

3.2Hsp60家族

Hsp60由14个相同亚基构成双层环柱状体结构，每个环包括7个亚基，每个亚基分子量约为60kD，存在于所有的原核及真核生物的某些细胞器中，如线粒体和叶绿体。能协助变性、不可溶的凝聚蛋白重新恢复天然构象，是自身抗体的重要抗原，与动脉粥样硬化和多种自身免疫性疾病有关，在多种病原体传染过程中是一种免疫优势抗原。

Hsp60是巨噬细胞和树突状细胞的固有信号，可以激活天然免疫受体，产生促炎分子和因子，如肿瘤坏死因子、IL-12、IL-1b和NO等。Parveen等研究发现，结核分枝杆菌热休克蛋白60（Mycobacteriumtuberculosisheatshockprotein60，MtbHsp60）处于抗炎环境时，由于TLR2介导的内吞作用可诱导巨噬细胞产生IL-10和激活P38MAPK信号通路，导致明显的Th2反应，有利于结核分枝杆菌在宿主内生存。同时，Hsp60也可以与TLR4相互作用以诱导宿主的保护性促炎症反应。MtbHsp60与TLR的相互作用可以改变巨噬细胞在固有免疫应答中细胞极化的类型，有利于宿主保护性免疫反应对抗结核分枝杆菌，MtbHsp60对结核分枝杆菌的毒力作用起着重要的作用。

Hsp60是衣原体肺炎的病原菌之一。KangY等研究表明，MAPK激酶3（MKK3）是衣原体热休克蛋白60（chlamydialheatshockprotein60，cHsp60）诱发肺部炎症必不可少的物质。cHsp60可诱导p38激酶选择性活化MKK3和NF-kB信号通路，通过刺激巨噬细胞中核激酶、丝裂原和应激活化蛋白激酶1。

[28]删除。窗体顶端

4展望

随着对巨噬细胞的深入研究，发现热休克蛋白在巨噬细胞与宿主作用的过程中有着诸多的表现和作用。研究表明，热休克蛋白影响了巨噬细胞的自噬、极化、抗原递呈能力、粘附性和迁移水平等过程，从而影响到感染、炎症、自身免疫病和肿瘤等疾病的发生发展。虽然目前对热休克蛋白与巨噬细胞之间的调控机制、功能和临床应用等方面有了较广泛的研究，但是对于热休克蛋白这个复杂而庞大的家族来说研究甚少，且许多调控机制尚不清楚。因此，需要进一步研究热休克蛋白与巨噬细胞之间的调控机制，明确其信号通路和功能，从而揭示热休克蛋白与巨噬细胞相互作用的重要机理，为阐明相关疾病的发生和发展提供理论依据，并将其运用于临床疾病的治疗和疫苗的研发中。

参考文献

[1]RichterK,HaslbeckM,BuchnerJ,etal.Theheatshockresponse:lifeonthevergeofdeath[J].Molcell,2010,40:253-266.

[2]KaulG,ThippeswamyH.Roleofheatshockproteinsindiseasesandtheirtherapeuticpotential[J].IndianJMicrobiol,2011,51(2):124-131.

[3]LeeCT,RepaskyEA.Opposingrolesforheatandheatshockproteinsinmacrophagefunctionsduringinflammation:afunctionofcellactivationstate[J].FrontImmunol,2014,3:140-146.

[4]WynnTA,BarronL,ThompsonRW,etal.Quantitativeassessmentofmacrophagefunctionsinrepairandfibrosis[J].CurrProtocImmunol,2011,14(14):14-22.

[5]HarfordKA,ReynoldsCM,McGillicuddyFC,etal.Fats,inflammationandinsulinresistance:insightstotheroleofmacrophageandT-cellaccumulationinadiposetissue[J].ProcNutrSoc,2011,70(4):408-417.

[6]PrieurX,MokCY,VelagapupR,etal.DifferentialLipidPartitioningBetweenAdipocytesandTissueMacrophagesModulatesMacrophageLipotoxicityandM2/M1PolarizationinObeseMice[J].Diabetes,2011,60(3):797-809.

[7]ZhangL,SugiyamaT,MurabayashiN,etal.Theinflammatorychangesofadiposetissueinlatepregnantmice[J].MolEndocrinol,2011,47(2):157-165.

[8]WaddellA,AhrensR,SteinbrecherK,etal.ColoniceosinophilicinflammationinexperimentalcolitisismediatedbyLy6C(high)CCR2(+)inflammatorymonocyte/macrophage-derivedCCL11[J].Immunol,2011,186(10):5993-6003.

[9]TreweekTM,MeehanS,EcroydH,etal.Smallheat-shockproteins:importantplayersinregulatingcellularproteostasis[J].CellMolLifeSci,2015,72(3):429-451.

[10]徐芳，姚楠，田玺泽，等.结核分枝杆菌热休克蛋白Hsp16.3的表达、纯化及鉴定［J］.中国病原生物学杂志，2012，7(1)：1-4.