1 概述
热休克蛋白 (HSPs)，又称为“应激蛋白”。是当热，病原体，细胞因子和理化有害因素刺激伤害生物细胞时，激活热休克蛋白基因而编码合成的一类生物进化上最保守的蛋白质。此蛋白与一些基本的细胞功能有关，如蛋白转运、折叠和组装，因此也被称为“分子伴侣”(molecular chaperone)。研究证明，在骨骼肌有多种热休克蛋白表达，主要有小热休克蛋白 (包括泛素， αB-晶体蛋白、HSP20、HSP27)、热休克蛋白70 (HSP70)、热休克蛋白60 (HSP60) 和热休克蛋白90 (HSP90)。骨骼肌是一种复杂的、多亚型组成的非匀质系统，每一种肌纤维类型有特殊的组织学、代谢和功能的特点。研究认为，热休克蛋白随肌纤维类型不同而有不同的表达，表明热休克蛋白的表达具有肌纤维类型特异性。骨骼肌疾病和运动都能诱导热休克蛋白表达增强。然而，至今热休克蛋白在骨骼肌内的诱导、调节的分子机制和它在骨骼肌内的确切功能还没有被人们彻底了解。相对动物实验而言，有关人类骨骼肌热休克蛋白的研究太少。本文主要介绍骨骼肌热休克蛋白在生理和病理情况下改变的研究现状。
有关热休克蛋白 (heat shock proteins，HSPs) 的早期研究是从观察果蝇的热休克反应 (heat shock response，HSR) 开始的。1962年Ritossa首先发现当果蝇唾液腺暴露于热环境 (热休克)后，其多丝染色体的膨松方式发生改变，显示某些基因的转录被激活[1]。1974年Tissieres等采用聚丙烯酰胺凝胶电泳从遭受热休克的果蝇唾液腺中分离出一组新的蛋白质，即HSPs[2]。热休克蛋白是热休克反应的结果[3][4]。当细胞暴露于亚致死温度的热应激 (约比正常生长温度高5℃) 后，可大大增加细胞对再次致死温度的耐受力，即热耐受 (thermotolerance)，后来人们发现细胞、组织、器官甚至整体暴露于亚致死热应激后，不仅对高温的耐受增加，而且对诸如低氧、缺血、炎症、细胞毒素、重金属和活性氧 (ROS) 等应激刺激的耐受力也大大增加，即交叉耐受现象 (cross-tolerance)[5][6]，这种交叉耐受现象的模型已在很多有关机体、器官、组织、细胞包括心肌和骨骼肌细胞的研究中使用。
经过近些年的研究，对热休克蛋白已有了更多的了解，其具有下列显著特点:
(1) 非特异性: 虽然早期研究观察到热刺激可诱导HSPs的产生，但后来的许多研究表明，除热环境外，许多其他的物理、化学及生物应激原 (如缺血、缺氧、寒冷、感染、炎症、创伤、放射线、重金属、能量代谢抑制剂、乙醇及氧自由基等) 都可诱导 HSPs 的产生。因此，HSPs 又称为应激蛋白 (stress proteins，SP)[7]。
(2) 广泛性: 热休克蛋白广泛存在于从原核生物到哺乳动物的整个生物界，亦存在于高等生物机体的各种细胞，表明它是在长期进化过程中保留下来的具有普遍生物学意义的一类蛋白质。
(3) 结构保守性: 热休克蛋白在种系发生上存在明显的结构保守性。例如，人类的HSP90的氨基酸序列与酵母HSP90相比具60%的同源性，与果蝇HSP90相比具78%的同源性[8]。上述特点表明，热休克蛋白在生物界具有普遍的十分重要的生物学意义。
尽管在过去的几十年中，HSPs已经被广泛的研究，但是HSPs活动的机制和功能还没有被完全阐明。HSPs的两个已确认的基本功能是细胞保护作用和分子伴侣功能。大量研究证实HSPs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[9]。作为分子伴侣，HSPs在帮助蛋白合成、折叠和装配以及环境适应、器官发育等方面起着重要的作用[10][11]。
由于蛋白组成和各种类型肌纤维的能量代谢不同，骨骼肌是一个非常复杂的系统[12]。骨骼肌最重要的功能是使身体产生运动，而运动又引起身体内环境产生各种各样的变化，包括诱导HSPs表达升高，研究表明在应激条件下，骨骼肌内的HSPs表达上调[13][14]。骨骼肌含有多种HSPs，可能对骨骼肌收缩功能，环境适应，或骨骼肌疾病有重要的作用。本文主要讨论了骨骼肌热休克蛋白在组织生理和病理状态下的变化。
[1]Ritossa F． A new puffing pattern induced by temperature shock and DNP in Dro-sophila． Experimentia，1962; 13: 571～573．
[2]Tissieres A，H． K． Mitchell ＆ U． M． Tracy． Protein sysnthesis in salivary glands of Drosophila melanogaster: relation to chromosome puffs． J Mol Biol，1974; 84: 389 ～ 398.
[3]③Lindquist S，Craig EA． The heat-shock proteins． Annu Rev Genet，1988; 22: 631 ～ 677(https://www.daowen.com)
[4]④Ritossa F． Discovery of the heat shock response． Cell Stress Chaperones，1996; 1: 97 ～ 98．
[5]⑤Keating MT． The long QT syndrome: a review of recent molecular genetic and physiologic discoveries． Medicine，1996; 75: 1 ～ 5．
[6]⑥Welch WJ． How cells respond to stress． Sci Am，1993; 268: 56 ～ 64．
[7]Hightower LE． Heat shock，stress proteins，chaperones，and proteotoxicity． Cell， 1991; 66: 191～197
[8]Hightower LE，Hendershot LM． Molecular chaperones and the heat shock response at Cold Spring Harbor． Cell Stress Chaperones，1997，2: 1～11．
[9]Donati YRA，DO． Sloaman ＆ BS． Polla． Oxidative injury and the heat shock re-sponse． Biochem Pharmacol，1990，40: 2571～2577．
[10]①Moseley P． L． Heat shock proteins and heat adaptation of the whole organism． J Appl Physiol，1997，83: 14141417．
[11]②Ellis RJ，Hemmingsen SM． Molecular chaperones: proteins essential for the biogenesis of some macromoleculular structures． Trends Biochem Sci，1989; 14: 339 ～ 342．
[12]Pette D ＆ R． S． Staron． Mammalian skeletal muscle fibre type transitions． Int Rev Cytol，1997，170: 143 ～ 223．
[13]④Voellmy R． Sensing stress and responding to stress． In Stress-Inducible Cellular Responses，ed． Feige U，Morimoto RI，Yahara I ＆ Polla BS，pp． 121～137． Birkhauser，Basel．
[14]⑤Skidmore R，JA． Gutierrez，V． Guerriero Jr et al． HSP70 induction during exercise and heat stress in rats: role ofinternal temperature． Am J Physiol，1995，268: R92～R97．