中暑发病机制及其与基因的关系
苏磊(综述) 徐秋林(审校)
【关键词】中暑； 基因； 热休克蛋白
中暑是指高温作业环境下,由于热平衡和水、盐代谢失调引起的以中枢神经、心血管障碍为主要表现的急性疾病。在正常情况下，人体可以通过自身的热调节作用来维持正常体温。当人体由于水、盐的丢失，心血管疾病或者药物对心功能的影响而使其热调节能力受到破坏时，机体的热耐受能力也因此受到损害，从而变得容易中暑(1)。
现代的分子生物学技术已经揭示，在中暑早期机体会产生多种细胞因子，如白细胞介素-1(IL-1)、IL-2、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)和干扰素(IFN)。这些细胞因子协调反应，其功能涉及到内皮细胞、白细胞、上皮细胞以及对损伤的防护和刺激修复功能(2)，其生理表现为引起发热、白细胞增多、增加急性期蛋白合成、肌肉代谢加快，刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴、激活白细胞和内皮细胞等(3-6)。中暑的发生还与人体的基因密切相关。一项流行病学调查研究显示，在高温期间，美国城镇地区的中暑发生率为17.6～26.5例/10万；而在沙特阿拉伯半岛,中暑发生率为22～250例/10万，其中中暑的致死率大约在50%，远远高于世界其他地区(7-9)。目前仍不清楚为什么同样的热应激环境下，某些人只有轻微的症状，而另一些人则会发展为中暑，基因因素可能在中暑的易感性上起决定作用。现就中暑的发病机制与基因的关系进行综述。
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1 热休克蛋白(HSPs)
几乎所有的细胞在热应激情况下会产生HSPs，细胞在正常情况下也可表达某些HSPs。通常情况下将细胞体外暴露于42～45 ℃下20～60 min，然后恢复到正常温度可以诱导HSPs的表达。HSPs的诱导表达发生于热应激开始后的数分钟内，几个小时后达峰值。研究发现，在高热期间或者刚刚解除高热，HSPs为细胞中主要合成的蛋白(10)。有趣的是，绝大多数HSPs基因缺乏内含子，这有利于它的快速表达，而且也可以解释为什么在存在可以影响RNA编辑的应急原情况下，HSPs仍能表达。细胞内HSPs水平的升高会保护细胞免受热、局部缺血、缺氧、内毒素以及炎症因子的损害(10-12)。在某些HSPs表达水平较低的患者，如老年患者、缺乏热适应的人或者某种基因多态性的人中，热应激会更易进展为休克。HSPs的表达基本上是在基因转录水平上受到调控，在热应激期间，一个或数个热休克因子(HSF)与热休克元件(HSE)结合，导致HSPs转录增加。随着细胞内HSPs水平的升高，细胞对热应激会产生一个短暂的耐受状态，这使细胞就算受到致死量的热应激也能生存。在基因转录水平上抑制HSPs的合成或者用HSPs的特异性抗体均会使细胞对微量的热应激变得异常敏感(13)。在活体实验中，细胞对热的耐受性可以保护实验动物抵抗高温、动脉血压过低和脑缺血所带来的损伤。这种能抵抗中暑损伤的保护作用与HSP72的表达水平相一致，HSP72在进行热休克治疗后会在脑内积聚。HSPs能保护细胞的机制可能是因为它可以作为分子伴侣与部分折叠或者错误折叠的蛋白结合，因而防止了不可逆的蛋白变性。另一个可能的机制是，HSPs起到了压力发射反应的中心调节子作用，在严重的热应激中，可以缓解血压过低和心动过缓，因而起到心血管保护作用。
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HSPs按其分子质量大小可分为HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、小分子HSPs(分子质量为2.2～3.2 ku)及泛素。以上几个家族,其中最主要的是HSP70家族，每个家族又由多个成员组成。随着研究的不断深入,新发现的HSPs将不断归入相应的家族,甚至可能重新组成家族。HSPs有3种基本活性：①作为分子伴侣。这个活性可以帮助防止解聚蛋白的错误聚集，辅助其重新折叠，恢复自然构象。就算在非应激细胞内，一些HSPs分子伴侣在蛋白合成中也可以使刚形成的多聚肽形成自然构象。另外它还可以通过一些正常的细胞调节功能，如细胞周期调控，类固醇和维生素D受体的处理以及抗原呈递功能来稳定蛋白的特殊构象。HSP40、HSP60、HSP70和HSP90家族的蛋白均具有这种分子伴侣功能。②调节细胞的氧化还原状态。这一类的一个最好例子是HSP32，它是一种亚铁血红素加氧酶(HO-1)(14)，这种酶催化亚铁血红素为胆绿素和游离铁，胆绿素又被转化为一种有效的抗氧化剂胆红素，后者对细胞有保护作用。HO-1催化生成的游离铁又可增加铁蛋白的合成，铁蛋白可以将游离铁与强氧化剂隔离，从而发挥它的细胞保护作用。③调节蛋白的翻转。例如泛醌，它可表达于未受应激的细胞内，在热休克时表达上调，并作为一种分子标记来标记蛋白，使其被蛋白酶降解。HSPs还有一些其他较为重要的生化活性，例如，HO-1可以通过亚铁血红素的降解产生一氧化碳(CO)，而在神经组织和血管平滑肌信号转导中发挥重要的作用；CO可以与鸟苷环化酶相互作用产生环磷酸鸟苷(cGMP)，后者具有扩张血管平滑肌的作用。这可能是应激的组织能够调节局部血流的另一机制。另有研究报道发现，外源性HSP70能触发人单核细胞CD14受体介导的TNF-α、IL-1β和 IL-6的释放(15)，这表明HSP70可能作为一种前炎症因子。
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2 HSF
HSF是一种可以与基因启动子区的一段特异序列(HSE)结合来调节HSPs表达的转录因子。HSE是一段位于启动子区的DNA序列，含有多个连续的重复序列5′-nGAAn-3′。HSPs基因和许多其他基因中都包含有HSE。目前已经发现，HSF有HSF-1、HSF-2、HSF-3和HSF-4共4种，其中哺乳动物基因中含HSF-1、HSF-2和HSF-4共3种，而HSF-3存在于鸟类基因中，不为人类所具备的。HSF-1参与热休克的应激反应，其他因子虽然参与多种反应的调节过程，但通常被认为不参与热应激反应(16，17)。然而最近的研究表明，热休克可使HSF-2可逆失活(18)。在热应激发生前，在未受应激的细胞胞浆中HSF-1以单聚体形式存在于胞浆中，HSF-1与HSP70和HSP90结合形成沉淀而失活。当热应激反应发生时，蛋白发生热变性并暴露出疏水区。由于变性蛋白更容易与HSPs相结合，因而推断细胞热应激发生时，热变性蛋白竞争性的结合HSPs，释放HSF-1，使之激活。在被热应激所激活后，HSF-1进入细胞核中形成三聚体，并浓缩形成小颗粒,HSF-1三聚体与HSE结合，增加HSP基因的表达。
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HSF-1与 HSE并非总是诱导转录。例如，用脂多糖刺激人类单核细胞，HSF-1会抑制IL-1的转录(19)。另外，HSF-1与DNA结合的总体效应(抑制或诱导基因表达)会受到其本身磷酸化的调节，然而通常情况下单体HSF-1会被磷酸化，因而三聚体HSF-1可与DNA结合，除非热休克使HSF进行了多次磷酸化、超磷酸化(14)。在另外一些情况下，HSF-1的超磷酸化会降低细胞在正常温度下的转录活性(12)。HSF-1的丝氨酸残基能被有丝分裂蛋白激酶(MAP)、蛋白激酶C-α以及蛋白激酶C-ζ、糖原合酶激酶3-α等超磷酸化,它们都可抑制细胞的转录活性。HSF-1也能被c-Jun NH2-末端激酶(JNK)超磷酸化,在某些情况下可以激活转录，在某些情况下则抑制转录。近来的研究表明，热应激可以诱导HSF-1的末端被小类泛素修饰因子-1(SUMO-1)标记，SUMO-1是一种特殊的蛋白，可以被细胞用来修饰蛋白使其进入细胞内的不同部分，发挥不同功能。在这些研究中，HSF-1在体外不能结合DNA，除非其末端的赖氨酸298被SUMO-1修饰。HSF-1也可以不通过与基因的启动子结合来影响基因转录。在鼠的卵巢纤维原细胞中，热休克可以抑制血清诱导的c-fos表达，其机制是因为Ras可以诱导激活c-fos启动子，而HSF-1可以抑制这一反应。有趣的是Ras介导激活的c-fos可以被HSF-1的一种不能结合DNA的突变体所抑制。在尿激酶启动子区域也发现另一个基因以通过类似的效果受到Ras基因的调节。这些结果表明，HSF-1不通过与DNA结合就能对抗Ras介导激活的c-fos基因转录。HSE除可通过HSF-1来对基因的表达进行正调控外，还可通过一种恒定表达的蛋白——HSE结合因子(HSF-BF)来对基因表达进行负调控。因而除了磷酸化的HSF-1具有正调控活性外，它还可通过影响HSE-BF与HSE的结合来激活转录。
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3 热应激中其他基因的表达变化 热应激时能够在转录水平上对基因表达进行调控的除了HSF-1,还有其他调节机制。目前，已知最少有3套机制在转录水平上对热应激的基因表达进行了调控：① 转录因子自身表达水平的改变(20-23)：如fos和Jun的蛋白表达水平和mRNA表达水平在热休克中上调；c-myc的表达水平则由于胞浆中的mRNA降解增强而发生下调；鼠的纤维原细胞NIH/3T3 中egr-1基因在热应激诱导下表达上调，这类似于亚砷盐诱导的细胞应激，它通过p38和JNK介导转录因子elk-1的磷酸化；热休克会影响C/EBP-α和C/EBP-β的表达和DNA结合活性的改变，因而影响mRNA的表达水平和不同蛋白异构体的相对表达水平。②转录因子活性的改变：例如在人成胶质细胞瘤A-172细胞株中，热休克改变DNA结合活性不是通过HSF-1，而是p53，但在鼠胸腺细胞中Oct-1和环磷酸腺苷应答元件结合蛋白(CREB)的结合活性降低(24)；热休克诱导转录因子活性改变的另一个例子是AP-1系统，在鼠3T3细胞中，热休克可通过JNK诱导c-Jun的磷酸化，这通常伴有AP-1特异性结合DNA的能力增强(25)。③转录因子在细胞内位置的改变(如被移位到核内或者被留在胞浆中)：例如，在结肠癌细胞株中，热休克使Y盒式转录因子1从胞浆中转移到胞核，导致多药耐药基因MDR-1和 MRP-1表达的增加(26)。
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接近50个传统认为不属于HSP的基因在热应激的时候其表达发生了改变。几个热反应基因编码的分子可以调节MAP激酶通路，这个通路在细胞对各种环境应激的反应中发挥重要作用。其中最有意思的是MAP磷酸酶双特异性磷酸酶-1(DUSP-1)和DUSP-5,它们在MAP途径中起到去磷酸化的作用(27)。已知MAP激酶在热应激开始的时候会被激活。原则上，随后DUSP的表达会使MAP信号通路发生重调，使其在经历了最初的热应激后能重新响应随后的应激反应。这个假说有可能用于细胞获得热耐受的生理机制方面，当然它还需要进一步的实验验证。热休克的另外一个影响是可以阻断细胞周期，这是由基因的表达以及已表达的蛋白活性所介导的。已知能影响细胞周期的基因p53和p21都能被热休克所影响。p53似乎对细胞周期进程的抑制非常关键，因为还没有在p53基因缺陷的细胞株中发现细胞周期发生抑制。在某种程度上，热休克对非HSP基因的影响是组织特异性的，例如在体内和体外实验中，热应激均可增加鼠心肌细胞中过氧化锰歧化酶(MnSOD)的表达(28)。但在鼠的肺泡细胞中则不会诱导MnSOD表达，甚至对其有抑制作用，其机制仍不很明了。然而这种差异的存在则暗示存在某种组织特异性的机制来调节细胞对热应激的反应。例如，心肌相对于其他组织有着较高的氧耗，其氧化还原状态与其他低氧耗的组织不同，热休克反应可能通过对氧化还原状态的影响来刺激MnSOD表达。另外，酶联免疫吸附法(ELISA)实验显示，心肌的MnSOD活性并非与其蛋白水平存在一一对应关系。随着对热休克研究的深入，越来越多的基因被认为在其中发挥着重要作用。另外基因芯片使研究者能同时研究成千上万个基因的表达情况，因而也使人们了解到热应激中的更多基因。这些研究都揭示热应激中的基因表达改变远远超过以前人们的认识，它涉及到每一个主要的功能分类。
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对中暑的发生机制与基因关系的了解为中暑预防和治疗提供了新的思路。如将体温降为正常并不能预防炎症反应、血栓的形成以及多器官功能失调的发生，因而有必要在动物身上研究采用新方法来调节炎症反应。免疫调节剂如干扰素-1受体拮抗剂、内毒素抗体和皮质类固醇都可以提高动物的生存率，但目前还没有在人身上进行过类似的研究，现在仍不清楚在脓毒症治疗中的抗内毒素和抗细胞因子策略是否在中暑中也能同样奏效。在一个与炎症相关的损伤模型(如脓毒症小鼠模型)中，采用新的干预治疗方法抑制核转录因子-κB(NF-κB)可能会更有效，NF-κB是一种在调节急性炎症反应中起关键作用的转录因子，研究证明抑制NF-κB活性可以提高生存率，但也会促进肝细胞的凋亡(29)。在中暑的时候，凝血和纤溶系统的激活通常会导致弥散性血管内凝血。重组的活化蛋白C可以减轻凝血和炎症，用其替代治疗可以减少脓毒症患者的病死率，因而也许在中暑的治疗中也同样有效。阐明触发凝血的分子机制可能会产生更有效、更特异性的治疗方法，例如组织因子通路抑制剂。更重要的是潜在性治疗方法是基于应激反应蛋白的知识上。逻辑上下一代免疫调节剂是药理学上选择性的诱导HSPs表达，水杨酸盐和非类固醇类的抗炎药物在哺乳动物体内激活HSF并诱导HSPs的转录和翻译(12)。这个反应可以增强细胞的热耐受能力，并保护细胞抵抗热应激。虽然HSP的过度表达会阻抑细胞的某些重要功能，但是HSP的部分上调则被证明是有利的，特别是在高温时作为一种预防措施。未来的研究将要求确定在哪种程度上调节炎症和应激反应将不会使基本的免疫功能受到影响。
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作者单位：510010 广州军区广州总医院ICU
作者简介：苏磊，男，主任医师。, 百拇医药
【关键词】中暑； 基因； 热休克蛋白
中暑是指高温作业环境下,由于热平衡和水、盐代谢失调引起的以中枢神经、心血管障碍为主要表现的急性疾病。在正常情况下，人体可以通过自身的热调节作用来维持正常体温。当人体由于水、盐的丢失，心血管疾病或者药物对心功能的影响而使其热调节能力受到破坏时，机体的热耐受能力也因此受到损害，从而变得容易中暑(1)。
现代的分子生物学技术已经揭示，在中暑早期机体会产生多种细胞因子，如白细胞介素-1(IL-1)、IL-2、IL-6、肿瘤坏死因子(TNF)和干扰素(IFN)。这些细胞因子协调反应，其功能涉及到内皮细胞、白细胞、上皮细胞以及对损伤的防护和刺激修复功能(2)，其生理表现为引起发热、白细胞增多、增加急性期蛋白合成、肌肉代谢加快，刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴、激活白细胞和内皮细胞等(3-6)。中暑的发生还与人体的基因密切相关。一项流行病学调查研究显示，在高温期间，美国城镇地区的中暑发生率为17.6～26.5例/10万；而在沙特阿拉伯半岛,中暑发生率为22～250例/10万，其中中暑的致死率大约在50%，远远高于世界其他地区(7-9)。目前仍不清楚为什么同样的热应激环境下，某些人只有轻微的症状，而另一些人则会发展为中暑，基因因素可能在中暑的易感性上起决定作用。现就中暑的发病机制与基因的关系进行综述。
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1 热休克蛋白(HSPs)
几乎所有的细胞在热应激情况下会产生HSPs，细胞在正常情况下也可表达某些HSPs。通常情况下将细胞体外暴露于42～45 ℃下20～60 min，然后恢复到正常温度可以诱导HSPs的表达。HSPs的诱导表达发生于热应激开始后的数分钟内，几个小时后达峰值。研究发现，在高热期间或者刚刚解除高热，HSPs为细胞中主要合成的蛋白(10)。有趣的是，绝大多数HSPs基因缺乏内含子，这有利于它的快速表达，而且也可以解释为什么在存在可以影响RNA编辑的应急原情况下，HSPs仍能表达。细胞内HSPs水平的升高会保护细胞免受热、局部缺血、缺氧、内毒素以及炎症因子的损害(10-12)。在某些HSPs表达水平较低的患者，如老年患者、缺乏热适应的人或者某种基因多态性的人中，热应激会更易进展为休克。HSPs的表达基本上是在基因转录水平上受到调控，在热应激期间，一个或数个热休克因子(HSF)与热休克元件(HSE)结合，导致HSPs转录增加。随着细胞内HSPs水平的升高，细胞对热应激会产生一个短暂的耐受状态，这使细胞就算受到致死量的热应激也能生存。在基因转录水平上抑制HSPs的合成或者用HSPs的特异性抗体均会使细胞对微量的热应激变得异常敏感(13)。在活体实验中，细胞对热的耐受性可以保护实验动物抵抗高温、动脉血压过低和脑缺血所带来的损伤。这种能抵抗中暑损伤的保护作用与HSP72的表达水平相一致，HSP72在进行热休克治疗后会在脑内积聚。HSPs能保护细胞的机制可能是因为它可以作为分子伴侣与部分折叠或者错误折叠的蛋白结合，因而防止了不可逆的蛋白变性。另一个可能的机制是，HSPs起到了压力发射反应的中心调节子作用，在严重的热应激中，可以缓解血压过低和心动过缓，因而起到心血管保护作用。
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HSPs按其分子质量大小可分为HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、小分子HSPs(分子质量为2.2～3.2 ku)及泛素。以上几个家族,其中最主要的是HSP70家族，每个家族又由多个成员组成。随着研究的不断深入,新发现的HSPs将不断归入相应的家族,甚至可能重新组成家族。HSPs有3种基本活性：①作为分子伴侣。这个活性可以帮助防止解聚蛋白的错误聚集，辅助其重新折叠，恢复自然构象。就算在非应激细胞内，一些HSPs分子伴侣在蛋白合成中也可以使刚形成的多聚肽形成自然构象。另外它还可以通过一些正常的细胞调节功能，如细胞周期调控，类固醇和维生素D受体的处理以及抗原呈递功能来稳定蛋白的特殊构象。HSP40、HSP60、HSP70和HSP90家族的蛋白均具有这种分子伴侣功能。②调节细胞的氧化还原状态。这一类的一个最好例子是HSP32，它是一种亚铁血红素加氧酶(HO-1)(14)，这种酶催化亚铁血红素为胆绿素和游离铁，胆绿素又被转化为一种有效的抗氧化剂胆红素，后者对细胞有保护作用。HO-1催化生成的游离铁又可增加铁蛋白的合成，铁蛋白可以将游离铁与强氧化剂隔离，从而发挥它的细胞保护作用。③调节蛋白的翻转。例如泛醌，它可表达于未受应激的细胞内，在热休克时表达上调，并作为一种分子标记来标记蛋白，使其被蛋白酶降解。HSPs还有一些其他较为重要的生化活性，例如，HO-1可以通过亚铁血红素的降解产生一氧化碳(CO)，而在神经组织和血管平滑肌信号转导中发挥重要的作用；CO可以与鸟苷环化酶相互作用产生环磷酸鸟苷(cGMP)，后者具有扩张血管平滑肌的作用。这可能是应激的组织能够调节局部血流的另一机制。另有研究报道发现，外源性HSP70能触发人单核细胞CD14受体介导的TNF-α、IL-1β和 IL-6的释放(15)，这表明HSP70可能作为一种前炎症因子。
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2 HSF
HSF是一种可以与基因启动子区的一段特异序列(HSE)结合来调节HSPs表达的转录因子。HSE是一段位于启动子区的DNA序列，含有多个连续的重复序列5′-nGAAn-3′。HSPs基因和许多其他基因中都包含有HSE。目前已经发现，HSF有HSF-1、HSF-2、HSF-3和HSF-4共4种，其中哺乳动物基因中含HSF-1、HSF-2和HSF-4共3种，而HSF-3存在于鸟类基因中，不为人类所具备的。HSF-1参与热休克的应激反应，其他因子虽然参与多种反应的调节过程，但通常被认为不参与热应激反应(16，17)。然而最近的研究表明，热休克可使HSF-2可逆失活(18)。在热应激发生前，在未受应激的细胞胞浆中HSF-1以单聚体形式存在于胞浆中，HSF-1与HSP70和HSP90结合形成沉淀而失活。当热应激反应发生时，蛋白发生热变性并暴露出疏水区。由于变性蛋白更容易与HSPs相结合，因而推断细胞热应激发生时，热变性蛋白竞争性的结合HSPs，释放HSF-1，使之激活。在被热应激所激活后，HSF-1进入细胞核中形成三聚体，并浓缩形成小颗粒,HSF-1三聚体与HSE结合，增加HSP基因的表达。
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HSF-1与 HSE并非总是诱导转录。例如，用脂多糖刺激人类单核细胞，HSF-1会抑制IL-1的转录(19)。另外，HSF-1与DNA结合的总体效应(抑制或诱导基因表达)会受到其本身磷酸化的调节，然而通常情况下单体HSF-1会被磷酸化，因而三聚体HSF-1可与DNA结合，除非热休克使HSF进行了多次磷酸化、超磷酸化(14)。在另外一些情况下，HSF-1的超磷酸化会降低细胞在正常温度下的转录活性(12)。HSF-1的丝氨酸残基能被有丝分裂蛋白激酶(MAP)、蛋白激酶C-α以及蛋白激酶C-ζ、糖原合酶激酶3-α等超磷酸化,它们都可抑制细胞的转录活性。HSF-1也能被c-Jun NH2-末端激酶(JNK)超磷酸化,在某些情况下可以激活转录，在某些情况下则抑制转录。近来的研究表明，热应激可以诱导HSF-1的末端被小类泛素修饰因子-1(SUMO-1)标记，SUMO-1是一种特殊的蛋白，可以被细胞用来修饰蛋白使其进入细胞内的不同部分，发挥不同功能。在这些研究中，HSF-1在体外不能结合DNA，除非其末端的赖氨酸298被SUMO-1修饰。HSF-1也可以不通过与基因的启动子结合来影响基因转录。在鼠的卵巢纤维原细胞中，热休克可以抑制血清诱导的c-fos表达，其机制是因为Ras可以诱导激活c-fos启动子，而HSF-1可以抑制这一反应。有趣的是Ras介导激活的c-fos可以被HSF-1的一种不能结合DNA的突变体所抑制。在尿激酶启动子区域也发现另一个基因以通过类似的效果受到Ras基因的调节。这些结果表明，HSF-1不通过与DNA结合就能对抗Ras介导激活的c-fos基因转录。HSE除可通过HSF-1来对基因的表达进行正调控外，还可通过一种恒定表达的蛋白——HSE结合因子(HSF-BF)来对基因表达进行负调控。因而除了磷酸化的HSF-1具有正调控活性外，它还可通过影响HSE-BF与HSE的结合来激活转录。
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3 热应激中其他基因的表达变化 热应激时能够在转录水平上对基因表达进行调控的除了HSF-1,还有其他调节机制。目前，已知最少有3套机制在转录水平上对热应激的基因表达进行了调控：① 转录因子自身表达水平的改变(20-23)：如fos和Jun的蛋白表达水平和mRNA表达水平在热休克中上调；c-myc的表达水平则由于胞浆中的mRNA降解增强而发生下调；鼠的纤维原细胞NIH/3T3 中egr-1基因在热应激诱导下表达上调，这类似于亚砷盐诱导的细胞应激，它通过p38和JNK介导转录因子elk-1的磷酸化；热休克会影响C/EBP-α和C/EBP-β的表达和DNA结合活性的改变，因而影响mRNA的表达水平和不同蛋白异构体的相对表达水平。②转录因子活性的改变：例如在人成胶质细胞瘤A-172细胞株中，热休克改变DNA结合活性不是通过HSF-1，而是p53，但在鼠胸腺细胞中Oct-1和环磷酸腺苷应答元件结合蛋白(CREB)的结合活性降低(24)；热休克诱导转录因子活性改变的另一个例子是AP-1系统，在鼠3T3细胞中，热休克可通过JNK诱导c-Jun的磷酸化，这通常伴有AP-1特异性结合DNA的能力增强(25)。③转录因子在细胞内位置的改变(如被移位到核内或者被留在胞浆中)：例如，在结肠癌细胞株中，热休克使Y盒式转录因子1从胞浆中转移到胞核，导致多药耐药基因MDR-1和 MRP-1表达的增加(26)。
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接近50个传统认为不属于HSP的基因在热应激的时候其表达发生了改变。几个热反应基因编码的分子可以调节MAP激酶通路，这个通路在细胞对各种环境应激的反应中发挥重要作用。其中最有意思的是MAP磷酸酶双特异性磷酸酶-1(DUSP-1)和DUSP-5,它们在MAP途径中起到去磷酸化的作用(27)。已知MAP激酶在热应激开始的时候会被激活。原则上，随后DUSP的表达会使MAP信号通路发生重调，使其在经历了最初的热应激后能重新响应随后的应激反应。这个假说有可能用于细胞获得热耐受的生理机制方面，当然它还需要进一步的实验验证。热休克的另外一个影响是可以阻断细胞周期，这是由基因的表达以及已表达的蛋白活性所介导的。已知能影响细胞周期的基因p53和p21都能被热休克所影响。p53似乎对细胞周期进程的抑制非常关键，因为还没有在p53基因缺陷的细胞株中发现细胞周期发生抑制。在某种程度上，热休克对非HSP基因的影响是组织特异性的，例如在体内和体外实验中，热应激均可增加鼠心肌细胞中过氧化锰歧化酶(MnSOD)的表达(28)。但在鼠的肺泡细胞中则不会诱导MnSOD表达，甚至对其有抑制作用，其机制仍不很明了。然而这种差异的存在则暗示存在某种组织特异性的机制来调节细胞对热应激的反应。例如，心肌相对于其他组织有着较高的氧耗，其氧化还原状态与其他低氧耗的组织不同，热休克反应可能通过对氧化还原状态的影响来刺激MnSOD表达。另外，酶联免疫吸附法(ELISA)实验显示，心肌的MnSOD活性并非与其蛋白水平存在一一对应关系。随着对热休克研究的深入，越来越多的基因被认为在其中发挥着重要作用。另外基因芯片使研究者能同时研究成千上万个基因的表达情况，因而也使人们了解到热应激中的更多基因。这些研究都揭示热应激中的基因表达改变远远超过以前人们的认识，它涉及到每一个主要的功能分类。
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对中暑的发生机制与基因关系的了解为中暑预防和治疗提供了新的思路。如将体温降为正常并不能预防炎症反应、血栓的形成以及多器官功能失调的发生，因而有必要在动物身上研究采用新方法来调节炎症反应。免疫调节剂如干扰素-1受体拮抗剂、内毒素抗体和皮质类固醇都可以提高动物的生存率，但目前还没有在人身上进行过类似的研究，现在仍不清楚在脓毒症治疗中的抗内毒素和抗细胞因子策略是否在中暑中也能同样奏效。在一个与炎症相关的损伤模型(如脓毒症小鼠模型)中，采用新的干预治疗方法抑制核转录因子-κB(NF-κB)可能会更有效，NF-κB是一种在调节急性炎症反应中起关键作用的转录因子，研究证明抑制NF-κB活性可以提高生存率，但也会促进肝细胞的凋亡(29)。在中暑的时候，凝血和纤溶系统的激活通常会导致弥散性血管内凝血。重组的活化蛋白C可以减轻凝血和炎症，用其替代治疗可以减少脓毒症患者的病死率，因而也许在中暑的治疗中也同样有效。阐明触发凝血的分子机制可能会产生更有效、更特异性的治疗方法，例如组织因子通路抑制剂。更重要的是潜在性治疗方法是基于应激反应蛋白的知识上。逻辑上下一代免疫调节剂是药理学上选择性的诱导HSPs表达，水杨酸盐和非类固醇类的抗炎药物在哺乳动物体内激活HSF并诱导HSPs的转录和翻译(12)。这个反应可以增强细胞的热耐受能力，并保护细胞抵抗热应激。虽然HSP的过度表达会阻抑细胞的某些重要功能，但是HSP的部分上调则被证明是有利的，特别是在高温时作为一种预防措施。未来的研究将要求确定在哪种程度上调节炎症和应激反应将不会使基本的免疫功能受到影响。
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作者单位：510010 广州军区广州总医院ICU
作者简介：苏磊，男，主任医师。, 百拇医药