学文网摘要： 热休克蛋白是生物体在不利环境因素刺激下应激合成的一组特殊的蛋白质。实验表 明，经过预应激处理后，生物机体对再次热休克或其它应激刺激产生耐受；而其它应激刺激 作用于机体后，亦使其获得对热休克的耐受。因此，在对相关研究综述的基础上，提出通过 HSP70途径来提高肝脏抗氧化能力，避免或减小大强度运动对肝脏的损伤。
关键词：热休克蛋白；交叉耐受；肝脏；抗氧化能力
中***分类号：G804.2文献标识码：B文章编号 ：1007-3612(2007)05-0656-03
肝脏是机体物质代谢的重要器官，大强度运动对肝脏组织中的自由基代谢及抗氧化酶的影响 较为明显［1］。长时间剧烈运动会使许多器官产生异常的代谢变化和不同程度的代 谢紊乱， 同时使组织细胞的一些结构和功能发生变化，从而影响机体内的运动机能，导致运动能力下 降。袁海平等［2］选用雄性SD大鼠分别进行中等强度和大强度运动训练2 h后发现随 着运动强 度的增加，反映大鼠抗氧化能力的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX ）活性下降，而脂质过氧化产物丙二醛（MDA）含量上升。通常认为大强度运动可诱导肝细 胞凋亡，而运动后机体抗氧化能力下降可能是凋亡发生的机制之一。因此，如何有效提高肝 脏抗氧化能力来抑制大强度运动后的自由基损伤，是体育工作者长期探索的课题之一。
1HSP70及其生理功能
热休克蛋白(heat shock protein,HSP)是生物体在不利环境因素刺激下应激合成的一组特殊 的蛋白质。最旱关于HSP的报道是1962年，Ritossa在观察果蝇幼虫唾液腺细胞染色体在热环 境中形态变化时发现，将饲养环境温度由25℃提高到30℃时，经过30 min后果蝇唾液腺2号 染 色体左臂上出现了一种新的疏松模式膨突，并且伴有基因转录增强的现象。Ritossa将之称 为热休克现象或热休克反应(heat shock reaction,HSR)［3］。1974年Tissieres等 采用聚丙 烯酰胺凝胶电泳技术及放射自显影技术分析热休克果蝇唾液腺中新合成的标记性蛋白质时， 从遭受热休克的果蝇唾液腺中分离出一组新的蛋白质，而且新产生的蛋白质的种类与蓬松的 染色体数目相等，Tissieres等将之命名为热休克蛋白(heat shock protein,HSP)［4］。
热休克反应是细胞对各种不利因素刺激所表现的一种以基因表达和调控方面发生改变的反应 。在这种反应过程中，转录和翻译合成某些蛋白的基因被关闭，而HSP基因打开，产生一组 热休克蛋白。后来发现，不仅热休克，其他许多应激条件下，如惊厥、缺血、缺氧、冷、重 金属、砷化物、营养缺乏、酒精、创伤、某些病毒感染、氨基酸类似物、化疗药物、环境在 毒物、生长因子等，细胞内均可生成此种蛋白，因此又称应激蛋白( stress protein, SP) ［5］。
目前，HSP70被认为是哺***动物细胞HSPs中最重要，也是研究最为深入的HSPs家族，这与它 所具有的生物学特性密切相关。正常情况下HSP70在细胞内呈基础表达，表达水平较低；而 在高温及各种有害应激状态下，HSP70的合成速度显著增加，一般数分钟内即可达到最高水 平，而原来的蛋白质合成则减少，以提高生物体的抗应激能力。正常情况下，HSP70位于细 胞浆内，当细胞遭受应激作用时，HSP70迅速移入细胞核内包围核仁，细胞浆内只有少量存 在。而应激消除后细胞处于恢复阶段时，细胞核内的HSP70又返回胞浆，在细胞浆内呈低水 平表达，再次应激又重新返回细胞核。这个家族的成员结构上都含有一个ATP和肽结合区域 ，当遇到变性（错误折叠）或新生（没有折叠）的蛋白时，它们会经过肽结合区域与这些蛋白结合，阻止蛋白- 蛋白的非正常聚集。有人研究证实，热应激会损伤RNA聚合酶，而HSP70会解聚和激活损伤的 蛋白质。HSP的ATP水解产生的能量主要供与HSP结合的蛋白质被释放出来时使用［6］ 。HSP70家族也调节细胞蛋白质的合成，它们与细胞内的蛋白质相互作用，帮助它们折叠、 装配和稳定新合成的多肽，因此HSP70家族被称为“分子伴侣”。
2提高肝脏抗氧化能力的主要途径
国内外关于抑制大强度运动后自由基损伤，提高自身抗氧化能力的研究成果非常丰富。目前 提高肝脏抗氧化能力的途径主要有：系统的运动训练和补充抗氧化剂或抗氧化食物。
2.1系统的运动训练 Kanter研究发现系统的运动训练可以提高肝脏的抗氧化酶水平，用以对抗运动引起的自由基 的攻击［7］。Venkatraman 研究发现，食用鱼油的大鼠肝脏CAT活性显著高于食用玉 米油的， 但是SOD和GSH-Px活性却低于食用玉米油的大鼠。而附加运动后，可以进一步提高大鼠肝脏G SH-Px的活性，但是运动没有影响vitamin E的水平［8、9］。
刘丽萍等［10］通过对大鼠每天游泳30 min，休息40 min后再游泳20 min进行研究， 游泳训练 后肝细胞SOD活性和MDA含量显著升高。林文?等将糖尿病大鼠分别给予8周 运动、芦荟及运 动芦荟等干预后，结果显示:有氧运动结合补充芦荟的双重干预能有效提高糖尿病大鼠肝脏G SH-Px活性［11］。陈晓彬等发现，低住高练和高住低练两种训练均能提高肝脏谷胱 甘肽抗氧化系统能力［12］。
总之，尽管大强度运动会产生高水平活性氧，引起GSH-Px 、SOD活性明显下降，肝脏抗氧化 能力降低，导致脂质过氧化，最终导致肝细胞凋亡。但是大量研究表明，长期适宜的运动训 练不会增加体内自由基的生成，同时可使SOD、GSH-Px，过氧化氢酶(CAT)活力增加，提高 机体防御和清除自由基的能力。这也为有氧运动健身提供了一定的理论依据。
2.2补充抗氧化剂或食物 大量研究表明补充抗氧化剂或抗氧化食物可以提高肝脏的抗氧化能力。有人曾观察番茄红素 对大鼠抗氧化酶系统的影响。大鼠饲喂番茄红素4周后，测定血清和肝匀浆的超氧化物歧化 酶(SOD)活性、过氧化氢酶（CAT）活性、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活力、总抗氧化能 力(T-AOC) 、丙二醛（MDA）及还原型谷胱甘肽（GSH）含量。结果各番茄红素给药组的大鼠 血清和肝组织的SOD活性、GSH-Px活力及T-AOC上升，MDA含量降低，与空白组相比，在统计 学上差异有显著性（P
一些研究表明，适当低氧或高氮可以提高肝脏的抗氧化能力。Conchar( 2003)研究大鼠吸入 7%的氧气和93%的氮气的混合气体后，结果发现肝脏GSH ,GSH- PX酶的活性明显升高［1 8］。 孙志刚等观察吸入外源性一氧化氮对正常大鼠肝脏抗氧化能力的影响，发现吸入低浓度NO能 不同程度的提高肝组织能量水平和抗氧化能力，而高浓度的NO则会不同程度的增加肝组织中 脂质过氧化物水平，提示吸入高浓度NO对肝组织有一定的损伤作用［19］。
魏源等观察牛磺酸对肝脏组织丙二醛（MDA)含量、谷胱甘肽（GSH)含量、超氧化物歧化酶（ SOD)和血清谷丙转氨酶（GPT)的影响。结果显示:力竭运动后大鼠肝组织MDA含量显著上升。 肝组织GSH含量和SOD活性显著下降。牛磺酸可显著地抑制力竭运动后大鼠肝组织MDA的升高 以及肝组织中GSH含量和SOD活性的下降。提示牛磺酸对肝组织具有直接抗氧化损伤的作用［20］。乔玉成等发现补充谷氨酰胺可以提高力竭性游泳大鼠肝脏MDA,GSH,SOD的含量21］。熊正英等发现补充褪黑素可提高肝脏抗氧化能力［22］。卢健等研究 抗氧化剂(维生素E、维生素c和硒)可以提高老年运动小鼠抗氧化能力［23］。张飞鹏 等研究发现，松针提取液具有保护小鼠肝脏免受自由基损伤的功能［24］。
总之，通过系统的运动训练以及补充抗氧化剂或抗氧化食物是目前提高肝脏抗氧化能力的主 要手段。寻求更有效的途径对抗大强度运动对肝脏的损伤，提高机体自身抗氧化能力一直是 体育研究工作者关注的课题之一。
3HSP70和肝脏抗氧化能力的提高
尽管在过去的几十年中，HSP70已经被广泛的研究，但是其活动的机制和功能还没有被完全 阐明。大量研究证实HSP70赋予细胞保护作用，对抗包括高热、低氧、缺血-再灌注等引起的 损伤，否则这些应激刺激将直接导致细胞凋亡或坏死［25］。最新研究表明，HSP70 与细胞的抗氧化能力有关，由此引发了通过HSP70途径来提高抗氧化能力的研究。
3.1HSP70和细胞凋亡 经研究表明，HSP70与细胞凋亡关系密切。Black & Subjeck(1991)认为HSP70在应激条件下 合成增多，主要是保护细胞不受外来因素的影响，保持细胞内环境稳定［26］。细胞 内HSP尤 其是HSP70可抑制应激,激活蛋白激酶，抵制细胞凋亡信号转导中的蛋白水解酶和自由基生成 ，抑制p53介导的细胞凋亡［27、28］。
在应激的状态下，氧自由基的产生会增多，会对生物膜、细胞器以及亚细胞器产生损坏，HS P可以抑制NADH氧化酶(自由基产生的关键酶)，减少自由基的产生。HSP70可以增加内源性超 氧化物歧化酶(SOD)水平。而SOD是生物体内对抗氧自由基最重要的抗氧化酶，它的作用是将 氧自由基歧化，消除自由基，抑制细胞凋亡。
3.2预应激处理后HSP升高与肝脏抗氧化能力 预热处理模型是由Currie RW.创建的。他将大白兔麻醉置于50℃铁板上烘烤，使肛温升至42 ℃，研究发现该模型明显减轻了心肌缺血再灌注损伤，从此创建了预热处理模型［29］。查阅 国内外大量文献发现，关于预热处理可以增加机体对多种应激耐受性的研究报道较多，但是 关于预热处理对运动后肝脏HSP表达和抗氧化能力的影响的研究报道比较罕见。预热处理（ 约高于正常生长温度5℃）能快速上调热休克蛋白的合成，热休克蛋白是热休克反应的结果 ［30，31］。
实验表明，经过热休克后，生物机体对再次热休克或其它应激刺激产生耐受；而其它应激刺 激作用于机体后，亦使其获得对热休克的耐受。这种“交叉耐受”现象（cross-tolerance) 与热休克蛋白的产生及其介导的保护作用有关，热休克蛋白被认为是细胞内环境稳定的强有 力的、内源性保护途径［32］。目前已知，在高热等应激状态下，肝脏细胞内就有HS P的聚集，同时也就获得了一个短暂的对随后氧自由基损害的抵抗。
目前有关HSP70和抗氧化能力的研究大多集中在骨骼肌和心肌方面，对于肝脏的研究较少。 热休克蛋白作为细胞内源性的保护蛋白，其在肝脏损伤中的保护作用日益受到重视。它不但 能提供对肝脏细胞应激状态下（如缺血及再灌注）的保护作用，而且能减少氧自由基的产生 及促进氧自由基的清除。Kew曾经提出，热休克可以导致肝脏损伤。但是随后的研究证明， 热休克会产生大量HSP70，产生保护作用，尤其在下一次应激时产生保护作［33］。
Hall研究发现，老年大鼠由于应激能力下降而导致热应激时肝脏损伤，其损伤的原因与HSP 的减少有关［34］。研究表明，除了热休克处理之外，其他许多应激条件也可导致HSP70的升高。例如运动可导 致身体代谢改变，产生缺氧、酸中毒、缺血一再灌注、活性氧族(ROS)等相似的应激条件， 诱发HSP表达。Locke的实验观察到，老鼠经过一个回合的跑笼运动可增加HSP在骨骼肌、淋 巴细胞及脾脏中的合成［35］。随后的研究证实急性运动时骨骼肌、心脏、肾脏及肝 脏较广泛 的器官中HSP的合成不断增加。但刺激强度、运动方式、性别及训练环境的差别会产生不同 的HSP表达。因此，可以对机体进行一些应激条件的预先处理来提高机体的抗氧化能力，建 立热、冷、缺氧以及适宜强度的运动等预处理应激模型，应用在运动训练中以获得“交叉耐 受”效益。
能否利用热休克蛋白这种内源性的机制来保护肝脏呢？答案是肯定的。利用预处理应激模型 诱导热休克蛋白表达，对大强度运动后的肝脏必定具有保护作用。
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