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人体内热休克蛋白的数量不仅保护机体免受伤害,还决定了我们忍受酷暑的能力。走出空调屋,适度地在夏季的常温下活动,会诱导热休克蛋白保持较高数量,我们也会更耐热。
走出空调屋,热浪便扑面而来,迅速包裹全身,让人如同进入了桑拿房。就在这一刹那,细胞在接收到高温的信号后,第一时间紧急动员,进入应激的战备状态,开始大量合成某些蛋白质,保护我们的细胞和机体,抵御外在的高温挑战。
当身体能够合成足够的这类热休克蛋白(heat shock protein,HSP)时,我们很快就会适应温差和酷暑,并保持机体状态。然而,不耐热者则开始呼吸困难,头脑发胀。当外在表现为面色潮红、大量出汗、脉搏跳动加速,那就是中暑了。中暑的具体分子机制并不完全清楚,不过有一点可以肯定:耐热能力与热休克蛋白密切相关。
让炎热“休克”的蛋白
上班族,出则坐车,在公司孵8 个小时空调,夕阳西下才下班,哪怕酷暑之季也几乎不暴露于高温之下,所以很少有机会进行耐热锻炼。一旦走出舒适的空调屋,面对汹涌的热浪袭击,由于体内的热休克蛋白数量过低,“还手之力”相当脆弱。
热休克蛋白是一种在能对细胞产生损伤的多种外在刺激下产生的应激蛋白。意大利生物学家里多萨于1962 年在研究果蝇的发育时最早发现了热休克现象。10 多年后,科学家进一步发现,细胞在遭受高于正常温度的刺激时,都会大量合成这种蛋白。当遭遇高温或外在的不良刺激时,其他很多蛋白合成都会受到抑制,而让开道路优先合成热休克蛋白。它们在体内有很多重要的作用,最主要的是以“分子伴侣”的身份出现的,顾名思义,就是帮助稳定蛋白质和多肽,当蛋白质发生错误后使之恢复正常,还能降解严重损伤的蛋白质。
在热应激反应中,它可以帮助因高温而导致错误结构的蛋白质恢复正常;并且在严重的热应激中,缓解血压过低和心动过缓, 从而保护心血管。让细胞和我们的身体在面对高温时,降低遭受到的损害或修复受损害的细胞。曾有报道,在相似的高温气候条件下, 重症中暑患者血浆中热休克蛋白水平明显低于相应年龄段的健康对照组。也就是说,如果我们体内的热休克蛋白在高温下没有被有效合成或没有被正常激活,就会使身体的热耐受能力下降,容易中暑。
此外,在面对比如高温、缺氧、氧自由基、有机物、重金属、体内基因损伤、组织创伤、病毒或细菌感染等刺激时,热休克蛋白会通过抗细胞凋亡、抗氧化、协同免疫、结合甾体激素受体等多个方面对细胞有所保护。而早在20 世纪90 年代就已发现,肿瘤细胞中热休克蛋白的含量明显高于普通细胞,肿瘤来源的热休克蛋白具有强大的免疫原性和肿瘤特异性,能够激发保护性的抗肿瘤和抗病毒的细胞免疫反应,这可以帮助人们制备新型的疫苗或药物,或许将成为 .瘤诊断和治疗的新靶点。另外,在强烈运动时,所产生的体温升高,体液pH 值降低,体内相对缺氧、能量缺失以及活性氧族的形成,都能刺激热休克蛋白产生,这些蛋白对于运动的适应性、运动的强度和时间都有密切联系,因此,研究运动时热休克蛋白的表达调控,不仅可以提高运动员成绩,对普通人也有保护健康、避免运动损伤的指导作用。
目前,热休克蛋白已经成为生命科学领域的一个热点和新的希望,有科学家甚至在研究如何通过基因工程的方法加强热休克蛋白的合成与表达,使动植物能够抵抗极端温度或恶劣环境的影响,进而提高产量。
抗高温是这样炼成的
由于热休克蛋白与防热抗暑能力有着直接的相关性,因此如果要提高耐热能力,其实就是要加强这种蛋白的合成和表达。研究表明,机体热休克蛋白的表达水平是与热应激强度和持续时间有关的。通俗地说,要变得更耐热,就是要“走出去,晒出来”。
热休克蛋白在进化的过程中有高度保守性,从最小的细菌到植物再到人类,都含有这类蛋白。而且,从高等生物到低等生物,几乎所有的细胞面对热应激都能产生热休克蛋白。热休克蛋白是可以诱导表达的,在体外将细胞暴露于42℃ ~45℃下20 分钟~60 分钟, 然后恢复到正常温度就可以诱导表达。这种表达与最初的诱导相关,最初诱导的量越大,热休克蛋白的表达也就越多,持续的时间也就越长。当细胞接受了一次高温的洗礼后,就有了更大的“勇气”来接受更严峻的挑战。中等程度的亚致死性热休克可以帮助细胞耐受随后的致死性热处理,就算受到致死量的热应激也能生存,极大的提高了细胞的生存能力。
将这种作用扩大,由千千万万细胞组成的身体当然也具备这种愈磨砺愈强硬的潜质。虽然人与人之间有天生的基因差异,本身对热休克蛋白的表达就有差别,但后天的锻炼也很重要。像日本、芬兰等国就专门有一种治疗性热水浴,利用外部环境来刺激热休克蛋白,加强身体对高温以及一些不良应激的抵御能力,减少突发的高温伤害。
让自己热一热,发发汗,这对身体绝不是坏事!我们要做的仅仅就是主动走到阳光下拥抱高温,接受热暴露, 适应热环境,并且尝试逐步增多高温环境下的驻留时间。当你在分享阳光的同时,也可以使体内的热休克蛋白一直处于战备状态,产生热适应,增强耐热能力,避免它们的过度衰减,在关键时刻,就能够减弱机体热应激反应的剧烈程度,有效避免中暑。
走出空调屋,热浪便扑面而来,迅速包裹全身,让人如同进入了桑拿房。就在这一刹那,细胞在接收到高温的信号后,第一时间紧急动员,进入应激的战备状态,开始大量合成某些蛋白质,保护我们的细胞和机体,抵御外在的高温挑战。
当身体能够合成足够的这类热休克蛋白(heat shock protein,HSP)时,我们很快就会适应温差和酷暑,并保持机体状态。然而,不耐热者则开始呼吸困难,头脑发胀。当外在表现为面色潮红、大量出汗、脉搏跳动加速,那就是中暑了。中暑的具体分子机制并不完全清楚,不过有一点可以肯定:耐热能力与热休克蛋白密切相关。
让炎热“休克”的蛋白
上班族,出则坐车,在公司孵8 个小时空调,夕阳西下才下班,哪怕酷暑之季也几乎不暴露于高温之下,所以很少有机会进行耐热锻炼。一旦走出舒适的空调屋,面对汹涌的热浪袭击,由于体内的热休克蛋白数量过低,“还手之力”相当脆弱。
热休克蛋白是一种在能对细胞产生损伤的多种外在刺激下产生的应激蛋白。意大利生物学家里多萨于1962 年在研究果蝇的发育时最早发现了热休克现象。10 多年后,科学家进一步发现,细胞在遭受高于正常温度的刺激时,都会大量合成这种蛋白。当遭遇高温或外在的不良刺激时,其他很多蛋白合成都会受到抑制,而让开道路优先合成热休克蛋白。它们在体内有很多重要的作用,最主要的是以“分子伴侣”的身份出现的,顾名思义,就是帮助稳定蛋白质和多肽,当蛋白质发生错误后使之恢复正常,还能降解严重损伤的蛋白质。
在热应激反应中,它可以帮助因高温而导致错误结构的蛋白质恢复正常;并且在严重的热应激中,缓解血压过低和心动过缓, 从而保护心血管。让细胞和我们的身体在面对高温时,降低遭受到的损害或修复受损害的细胞。曾有报道,在相似的高温气候条件下, 重症中暑患者血浆中热休克蛋白水平明显低于相应年龄段的健康对照组。也就是说,如果我们体内的热休克蛋白在高温下没有被有效合成或没有被正常激活,就会使身体的热耐受能力下降,容易中暑。
此外,在面对比如高温、缺氧、氧自由基、有机物、重金属、体内基因损伤、组织创伤、病毒或细菌感染等刺激时,热休克蛋白会通过抗细胞凋亡、抗氧化、协同免疫、结合甾体激素受体等多个方面对细胞有所保护。而早在20 世纪90 年代就已发现,肿瘤细胞中热休克蛋白的含量明显高于普通细胞,肿瘤来源的热休克蛋白具有强大的免疫原性和肿瘤特异性,能够激发保护性的抗肿瘤和抗病毒的细胞免疫反应,这可以帮助人们制备新型的疫苗或药物,或许将成为 .瘤诊断和治疗的新靶点。另外,在强烈运动时,所产生的体温升高,体液pH 值降低,体内相对缺氧、能量缺失以及活性氧族的形成,都能刺激热休克蛋白产生,这些蛋白对于运动的适应性、运动的强度和时间都有密切联系,因此,研究运动时热休克蛋白的表达调控,不仅可以提高运动员成绩,对普通人也有保护健康、避免运动损伤的指导作用。
目前,热休克蛋白已经成为生命科学领域的一个热点和新的希望,有科学家甚至在研究如何通过基因工程的方法加强热休克蛋白的合成与表达,使动植物能够抵抗极端温度或恶劣环境的影响,进而提高产量。
抗高温是这样炼成的
由于热休克蛋白与防热抗暑能力有着直接的相关性,因此如果要提高耐热能力,其实就是要加强这种蛋白的合成和表达。研究表明,机体热休克蛋白的表达水平是与热应激强度和持续时间有关的。通俗地说,要变得更耐热,就是要“走出去,晒出来”。
热休克蛋白在进化的过程中有高度保守性,从最小的细菌到植物再到人类,都含有这类蛋白。而且,从高等生物到低等生物,几乎所有的细胞面对热应激都能产生热休克蛋白。热休克蛋白是可以诱导表达的,在体外将细胞暴露于42℃ ~45℃下20 分钟~60 分钟, 然后恢复到正常温度就可以诱导表达。这种表达与最初的诱导相关,最初诱导的量越大,热休克蛋白的表达也就越多,持续的时间也就越长。当细胞接受了一次高温的洗礼后,就有了更大的“勇气”来接受更严峻的挑战。中等程度的亚致死性热休克可以帮助细胞耐受随后的致死性热处理,就算受到致死量的热应激也能生存,极大的提高了细胞的生存能力。
将这种作用扩大,由千千万万细胞组成的身体当然也具备这种愈磨砺愈强硬的潜质。虽然人与人之间有天生的基因差异,本身对热休克蛋白的表达就有差别,但后天的锻炼也很重要。像日本、芬兰等国就专门有一种治疗性热水浴,利用外部环境来刺激热休克蛋白,加强身体对高温以及一些不良应激的抵御能力,减少突发的高温伤害。
让自己热一热,发发汗,这对身体绝不是坏事!我们要做的仅仅就是主动走到阳光下拥抱高温,接受热暴露, 适应热环境,并且尝试逐步增多高温环境下的驻留时间。当你在分享阳光的同时,也可以使体内的热休克蛋白一直处于战备状态,产生热适应,增强耐热能力,避免它们的过度衰减,在关键时刻,就能够减弱机体热应激反应的剧烈程度,有效避免中暑。