热休克蛋白免疫增效作用研究进展

吴 燕，王 琦，周碧君，石 平，黄德江，程振涛＊

（1.贵州大学动物科学学院，贵州贵阳550025；2.高峰镇农业服务中心，贵州贵安561108）

热休克蛋白（heat shock protein，HSP）又称应激蛋白或分子伴侣，是一切生物细胞包括原核细胞及真核细胞在受到环境中物理、化学、生物、精神等因素刺激后发生应激反应而产生的一类在生物进化过程中高度保守、由热休克基因所编码的伴随细胞蛋白［1］。1962年，遗传学家 Ritossa F［2］在研究果蝇唾液腺染色体时首次发现短暂的热休克可以诱导唾液腺染色体出现3个膨突，提示该区域的基因转录增强，这也提示可能有某种蛋白合成的增加。人们将这一现象称为热休克反应或热休克应答（heat shock response，HSR）。1974年，Tissieres A M H等［3］发现温度升高抑制了部分正常的蛋白合成，激发染色体内基因转录，合成一组特殊蛋白质，而且伴随着这类蛋白的合成，细胞的其他蛋白合成却受到抑制。由于这类蛋白的合成与热休克反应有关，故命名为热休克蛋白。正常条件下，HSP在细胞内少量存在，但在发生热休克时其表达量明显增加。HSP可参与维持细胞必需蛋白质的空间构象，对未折叠的新生多肽链进行组装、运输、转位及蛋白质降解，细胞骨架和核骨架的稳定，抗细胞调亡以及抗原递呈等［4］。

1 HSP的分类

根据HSP的相对分子质量，将其分为6个主要家族，包括大分子量 HSP家族、HSP90家族、HSP70家族、HSP60家族、小分子量HSP家族和泛素（ubiquitin）［5］。其中，小分子量 HSP家族包括HSP22、HSP23、HSP26、HSP27、HSP28、αβ-晶体蛋白等，主要分布于细胞浆、细胞核及线粒体；HSP60家族包括HSP58、HSP60和HSP65等，主要分布于线粒体；HSP70家族包括 HSP68、HSP70、HSP72、HSP73和Bip等，主要分布于细胞架、细胞核、内质网和线粒体，HSP70家族是最保守和最重要的一族，在大多数生物中含量最多，在细胞应激后生成最显著，家族成员也最多（共有20多种蛋白质）；HSP90家族包括 HSP83、HSP84、HSP87、HSP90和Gp96等，主要分布于细胞浆、细胞核、内质网和高尔基体［6-7］。

2 HSP作为分子伴侣的作用

在热休克蛋白的多种生物学功能中，HSP作为原核生物及真核生物的一种分子伴侣在蛋白质折叠、跨膜运输、转位、降解、装配、细胞骨架及核骨架稳定等基本功能方面发挥着重要作用［8］。目前已发现多种HSP具有分子伴侣效应，在DNA疫苗领域研究比较多的是 HSP70、Gp96、HSP65等［9-11］。

2.1 HSP70

研究证明HSP70是热休克蛋白中作为佐剂和保护性抗原的效果较好的一种［12-13］。HSP70具有多种功能，不仅可作为免疫佐剂、抗原载体，而且在DNA疫苗中也显示出诱人的前景，其可显著提高DNA疫苗的免疫原性。HSP70是高度保守的热休克蛋白，在调节蛋白稳定性方面起着重要的作用，且有研究发现，HSP70蛋白的缺失会导致毒力蛋白IcsA不能完成极性分布，从而影响志贺菌的毒力［14-15］。焦凤萍等［9］为研究多表位重组 DNA疫苗pc（pcDNA3.1-）-P6-gBCTL-HSP70 的免 疫原 性，构建了以P6及gBCTL为抗原表位、HSP70作为分子伴侣、pcDAN3.1为载体的单纯疱疹病毒Ⅱ型（HSV-2）DNA疫苗，研究结果表明，重组质粒pc-P6-gBCTL-HSP70既可增强体液免疫应答，又可诱导机体产生较强的细胞免疫应答。

2.2 Gp96

Gp96属于HSP90家族，其最重要的作用是作为分子伴侣参与分泌型蛋白或膜蛋白的折叠或组装，达到阻止蛋白聚集的目的［16］。同时越来越多的资料显示Gp96具有天然免疫佐剂的作用，Gp96能非特异地激活抗原提呈细胞表达肿瘤坏死因子-α、白介素-12等细胞因子和上调CD86、CD80共刺激分子及MHC类分子的表达，给CTL提供一个促炎性细胞因子环境和共刺激分子，激发免疫应答［16］。王彦中等［10］以乙型肝炎病毒（HBV）的主要结构蛋白-表面蛋白（HBsAg）和核心蛋白（HBcAg）作为抗原构建DNA疫苗，研究热休克蛋白HSP70和Gp96作为免疫佐剂增强疫苗诱导的细胞免疫和体液免疫水平。其利用酶联免疫斑点试验、流式细胞内因子染色、3H-TdR试验、酶联免疫吸附等试验技术分析，结果显示HSP70和Gp96可使疫苗的细胞免疫水平提高1倍～6倍，体液免疫水平提高20%～60%。

2.3 HSP65

HSP65是HSP60家族成员之一，由groEL2基因编码，其基因全长1 620bp，编码540个氨基酸，具有高度保守性［7］。分枝杆菌HSP65既具有免疫原性又具有反应原性，为一种良好的保护性抗原，不但是预防用疫苗的重要组成部分，也是治疗学疫苗的重要靶标蛋白。作为重要的免疫保护性抗原，HSP65DNA疫苗能够激活感染MTB小鼠体内10%～20%的T细胞，增强细胞免疫反应［11］。研究显示，HSP65与人白细胞介素2（IL-2）融合基因表达蛋白诱导的免疫反应能够有效抵抗肺结核感染，有望成为治疗人类肺结核的疫苗［17］。李淑君等［7］通过淋巴细胞增殖试验表明，重组真核表达质粒pVAXl-hsp65-HN组淋巴细胞转化程度强于重组真核表达质粒pVAXl-HN组和灭活苗组，三者都与空质粒组和PBS组的淋巴细胞转化程度比较，其差异显著，可见加入佐剂HSP65后的DNA质粒诱导的细胞免疫水平要高于单DNA质粒和灭活苗。所以加入基因佐剂是提高基因疫苗免疫效果的重要手段，而提高免疫效果必不可少的就是找到正确的佐剂［18］。

3 HSP在抗原递呈方面的作用

HSP具有活化CD8＋T细胞的能力，所以认为其是内源性抗原递呈途径的一部分。除此之外，释放到细胞外的或体外组装的HSP抗原肽复合物也可以像疫苗一样被抗原递呈细胞经受体介导的内吞作用摄取［19-20］。研究人员在一组对比自身疗效的Ⅲ期临床试验中，分别将患黑色素瘤四期的患者分为两组，一组使用癌源性Gp96-抗原肽复合物疫苗接种治疗，另一组采用化疗与手术切除治疗，结果显示两组患者存活率在统计数据上没有明显的差异［21］。外源性抗原呈MHCⅡ类分子途径，通过细菌源HSP作为伴侣肽进行处理、递呈并活化CD4＋T淋巴细胞，而其能否形成HSP与抗原肽的复合物，是细菌HSP增强MHCⅡ类分子递呈途径的关健点，其中增强抗原肽的处理与传递是HSP的重要功能［22］。此外，HSP的功能是通过生理系统实现的，将其在热休克蛋白-多肽复合物的递呈过程中的功能有效放大［23-24］。

4 HSP在诱导免疫应答方面的作用

免疫原性是HSP在许多感染和自身免疫病中参与引发强烈的细胞和体液免疫的主要因素。当生物体受到细菌或寄生虫感染时，源于病原体的热休克蛋白就是一种非常重要的抗原。目前，已发现很多疾病病原的免疫应答都与热休克蛋白有关，如结核病、子宫内膜癌等［25-26］。美国Stressgen生物公司还将一种利用热休克蛋白的免疫治疗技术申请了专利和商标（专利号：6335183）。这种技术将一种热休克蛋白与另一种病毒、肿瘤或人类免疫缺陷病毒（HIV）抗原连接形成一种融合蛋白，这种融合蛋白能够诱导机体产生并强化特异性免疫应答，从而增强患者的免疫力。袁静等［27］通过研究证明，厄贝沙坦联合洛伐他汀治疗可能通过降低单侧输尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction，UUO）大鼠低氧诱导因子-1（hypoxia-inducible factor 1α ，HIF-1α）与HSP47在肾小管间质中的表达而发挥保护肾脏的作用，其中HSP47表达增加与间质过度积聚胶原有密切联系。诱导机体产生热休克蛋白，会使生物体对一些破坏性的刺激产生一定的抵抗，从而对一些患有慢性疾病的人可以考虑通过诱导其体内HSP的产生来辅助治疗，热休克蛋白在诱导免疫应答方面的功能也是抵抗心血管和神经损伤疾病应考虑的条件之一。近年来已证实热休克蛋白能与肿瘤细胞内多肽分子结合，通过抗原递呈肿瘤细胞上的受体，将抗原肽传递给细胞毒T细胞诱导特异性抗肿瘤免疫应答［28］。

5 结语

研究发现，HSP作为高度保守的“分子伴侣”，在细胞内广泛地参与许多复杂的功能活动，其除与细胞的抗损伤、修复和热耐受等生理过程相关外，也与免疫反应的抗原递呈和活化有着重要的相关性。HSP还参与机体抗感染、抗肿瘤和自身免疫反应的调节作用，作为一种免疫佐剂应用于肿瘤和一些感染性疾病的疫苗或治疗中［29-30］。近年来，HSP所具有的免疫增强作用使其在DNA疫苗研究工作中得到广泛应用。但其与不同抗原蛋白组合，所体现的作用效果、增效途径以及增效机制不尽相同，需在具体研究工作中进行评估分析，为疫苗增效的研究提供了新选择和新思路。

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