热休克蛋白在煤工尘肺、COPD及肺癌患者表达及其可能作用

摘要

本研究以煤工尘肺、COPD及肺癌患者为研究对象，以重要诱导性、组分性表达的Hsps(Hsp27、Hsp70及Hsc70)为研究重点，结合煤工累积接尘量、肺功能等指标，探讨应激蛋白表达在煤矿粉尘致病机制中的可能作用，及与煤工累积接尘水平、肺功能改变之间的联系。本研可能是探讨应激反应与煤矿粉尘相关性肺病关系的新尝试。 第一部分:健康煤工淋巴细胞对BPDE的反应能力 生物组织细胞经常面临各种环境应激，导致细胞内变性蛋白质聚积，诱发机体保护性反应，即合成Hsps。老化、慢性持续环境刺激与疾病等可使机体应激能力减退，不能增加Hsps表达以抵抗进一步环境应激，加重组织细胞损伤，甚至导致死亡。职业性接触煤矿粉尘即属于一种慢性持续环境应激，接尘工人长期暴露于粉尘环境中，可能影响机体应激反应能力，增加某些职业相关性肺疾病(如煤工尘肺、COPD及肺癌)发病危险性。本部分研究通过对比观察健康煤工与普通健康男性外周血淋巴细胞对BPDE[苯并(a)芘二羟环氧化物]刺激的反应能力(以Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平为指标)，评价慢性粉尘环境应激对健康煤工机体应激反应能力的影响。 本研究包括75名健康煤工(均为男性，年龄范围47-83岁)及42名健康男性公民(无粉尘接触史，年龄范围45-80岁)。采集研究对象职业史、吸烟史等信息，测定肺通气功能[包括肺活量(VC)、第一秒最大呼气率(FEV1.0％Pre)]。煤工个体累积接尘量，据工种、工作面平均呼吸性粉尘浓度及工作年限估算。用流式细胞术测定研究对象外周血淋巴细胞基础及BPDE作用后，Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平。用IndependentT-test比较组间差异；用多变量相关分析探讨健康煤工淋巴细胞Hsp27、Hsp70和Hsp70表达与年龄、吸烟指数、累积接尘量及肺功能指标之间的关系，计算变量间的Pearson相关系数。 此结果表明，长期接触煤矿粉尘的健康煤工，其淋巴细胞对进一步应激的反应能力明显减弱，不能相应改变Hsps表达，以对抗有害环境刺激。提示健康煤工机体已存在应激能力减退，而且应激能力减退可能增加其罹患煤矿粉尘相关性肺病的危险。健康煤工淋巴细胞Hsp27表达水平与累积粉尘暴露量之间的正相关关系，提示Hsp27可能对判断煤工累积接尘水平与机体应激能力有重要价值。 第二部分:煤工尘肺、COPD及肺癌患者淋巴细胞Hsps表达及意义 第一节:煤工尘肺患者淋巴细胞Hsp27、Hsp70和Hsc70表达及意义 煤尘刺激可导致持续性肺泡炎症及肺间质纤维化，氧化应激损伤在煤工尘肺发病机制中起重要作用。肺泡巨噬细胞在吞噬粉尘颗粒过程中发生氧化爆发，产生大量ROS并释放多种炎性及纤维化细胞因子。 上述结果提示，Hsp27表达上调可能是煤工尘肺患者机体对抗慢性缺氧应激的重要代偿机制，对延缓煤工尘肺的进程有重要意义。慢性粉尘应激过程中，机体无力通过长期高水平表达Hsp70对抗环境应激，不能有效增加Hsp70表达也提示煤工尘肺患者机体应激能力减退的标志。联合监测Hsp27、Hsp70和Hsc70对判断煤工应激水平与煤工尘肺患病危险可能更有意义。 第二节:煤工COPD患者淋巴细胞Hsps表达特点及与疾病关系 除煤工尘肺外，COPD也是煤矿粉尘接触引起的最常见疾病之一。煤尘引起的氧化应激损伤在COPD气道炎症过程中起重要作用。但在同等粉尘暴露水平，有的煤工罹患尘肺，有的患COPD，说明两种疾病的发病机制有联系又有区别，个体反应性可能也有一定影响。 本研究测定了55例煤工COPD患者及75例健康煤工外周血淋巴细胞Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平。用IndependentStudent'sT-test比较两组煤工Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平的差异，多因素BinaryLogistic回归模型分析外周血淋巴细胞Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平、累积接尘量、吸烟指数及年龄与COPD的关系。 通过本研究我们发现，Hsp27和Hsc70表达升高，对保护COPD患者机体细胞，对抗慢性缺氧损伤有重要意义。煤工COPD与尘肺患者，处于同等累积接尘水平，但粉尘作用的后果不同，机体应激蛋白异常表达的类型也有差异，提示特定的应激蛋白表达类型，可能反映特定的疾病状态或环境因素。 第三节淋巴细胞Hsps表达与煤工肺癌的关系 氧化应激损伤是粉尘致肺纤维化及致癌发病过程的一个共同机制，可导致DNA氧化损伤、基因突变，进而诱发细胞恶性转化。Hsps在抗氧化损伤及抗肿瘤免疫中起重要作用，但还可从不同位点抑制细胞凋亡信号传导，与肿瘤的发生、转移及药物抵抗有关。 研究对象包括51例男性煤工肺癌患者和75例健康煤工。用流式细胞仪测定两组煤工外周血淋巴细胞Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平。用IndependentStudent'st-test及多因素BinaryLogistic回归模型分析外周血淋巴细胞Hsp27、Hsp70和Hsc70表达水平、粉尘累积暴露、吸烟指数及年龄与煤工肺癌的关系。 上述结果提示，Hsp27、Hsp70表达下调可能作为预测煤工肺癌患者体内分子伴侣负荷过重与应激能力明显减退的双重生物标志。 第三部分:煤工尘肺及肺癌患者血浆Hsp27、Hsp70的生物学意义 某些病理情况下，Hsps可表达于细胞表面或释放到血循环及其它浆膜腔液中。推测Hsps释放到细胞外的机制有主动分泌与漏出两种方式，前者可能为满足细胞外液蛋白质对分子伴侣的需求增加，后者可能是细胞损伤，坏死的结果。血浆Hsps水平可能反映细胞内Hsps水平，但也可能反映细胞膜损伤的程度。因此，区别血浆Hsps的来源，对正确理解其功能十分重要。 研究对象包括38例健康煤工、50例煤工肺癌及55例煤工尘肺患者。用酶联免疫吸附法(ELISA)测定血浆中Hsp27、Hsp70水平。用多变量相关分析及多因素BinaryLogistic回归模型分析年龄、吸烟、累积接尘量及血浆Hsp27、Hsp70表达水平与煤工尘肺及肺癌的关系，计算Pearson相关系数及OR值。 以上结果提示，血浆Hsp27水平升高，可能主要起保护作用，Hsp70水平升高则可能是煤工罹患尘肺及肺癌危性险增加的信号；血浆Hsp27水平也可作为粉尘接触的生物标志。但血浆Hsp27、Hsp70水平与年龄、累积接尘量、吸烟指数及肺功能指标之间均无显著相关，说明对血浆Hsps的生物学意义需进一步研究探讨。 结论 本研究用流式细胞术及酶联免疫吸附法分别检测了健康煤工、煤工尘肺、COPD及煤工肺癌患者外周血淋巴细胞内Hsp27、Hsp70和Hsc70及血浆中Hsp27、Hsp70的表达水平，用IndependentStudent'st-test及多因素BinaryLogistic回归模型等分析了外周血淋巴细胞内Hsp27、Hsp70和Hsc70及血浆Hsp27、Hsp70表达与煤工尘肺、COPD及煤工肺癌之间的关系，探讨了煤工尘肺、COPD及煤工肺癌患者淋巴细胞内及血浆中几种重要Hsps的表达特点，所得主要结论如下： 1.健康煤工机体已存在潜在的应激能力减退。表现为其淋巴细胞对BPDE作用的应激反应能力明显降低，不能相应增加Hsps表达以抵抗进一步环境应激。 2.健康煤工外周血淋巴细胞Hsp27表达水平与其累积接尘量之间呈显著正相关，提示Hsp27可能对评价煤工累积粉尘接触水平有一定价值。 3.应激蛋白表达类型差异，可反映机体患不同疾病或不同环境因素作用。煤工COPD、尘肺及肺癌患者累积接尘水平相似，但粉尘作用后果不同，Hsps表达异常类型也有差异。煤工尘肺患者淋巴细胞Hsp27表达上调，煤工COPD患者Hsp27、Hsc70表达均上调，而煤工肺癌患者Hsp27、Hsp70表达均下调。 4.本研究进一步证实应激诱导型Hsps(Hsp70)表达上调是急性环境应激的标志。慢性疾病患者，持续表达型Hsps的分子伴侣作用，对清除体内缓慢积聚的变性蛋白质可能更为重要。 5.与健康煤工比较，煤工尘肺及肺癌患者血浆Hsp27水平降低，Hsp70水平增加，提示Hsp27可能主要起细胞保护作用，而Hsp70是细胞损伤加重的标志。

目录

英文缩写

前言

第一部分健康煤工淋巴细胞对BPDE的反应能力

第二部分煤工尘肺、COPD及肺癌患者外周血淋巴细胞Hsps表达及意义

第三部分.煤工肺癌及尘肺患者血浆Hsp27、Hsp70的生物学意义

结论

参考文献：

综述热休克蛋白在环境监测中的应用

博士研究生期间工作小结

致谢