本站小編為你精心準(zhǔn)備了血紅素氧合酶1與急性肺損傷參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

血紅素氧合酶-1(hemeoxygenase-1，HO-1)是一種血紅素降解的催化酶，在NADPH和細(xì)胞色素P-450還原酶及分子氧作用下，HO-1催化血紅素降解為膽綠素、CO和鐵，前者還原成膽紅素后具有很強(qiáng)的抗氧化能力，后者是一種重要的信使分子。近年研究發(fā)現(xiàn)，HO-1及其酶解產(chǎn)物膽紅素、CO、轉(zhuǎn)鐵蛋白共同發(fā)揮著抗炎、抗氧化、抑制細(xì)胞凋亡和改善組織微循環(huán)等作用，廣泛參與心、腦、肺、肝、腎等組織細(xì)胞的抗氧化應(yīng)激損傷，是機(jī)體最重要的內(nèi)源性保護(hù)體系之一，尤其是其組織器官的保護(hù)作用已逐漸成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，本文闡述HO-1與急性肺損傷(acutelunginjury,ALI)的研究進(jìn)展。

1、HO–1的生物學(xué)特性

HO–1為誘導(dǎo)型，HO-1基因內(nèi)含有HSE元件，與HSP70和應(yīng)激蛋白P32結(jié)構(gòu)類似，所以有人將其歸入HSP家族，亦稱為HSP32。分子量為32kD，熱休克處理在引起HSP70表達(dá)上調(diào)的同時(shí)也導(dǎo)致HO-1的表達(dá)上調(diào)。且熱休克對大鼠心肌線粒體呼吸功能的保護(hù)作用與這兩種應(yīng)激蛋白均有關(guān)。生理狀態(tài)下，在網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞系統(tǒng)和骨髓表達(dá)，肝臟、脾臟中高濃度存在，可被多種物質(zhì)或刺激因素誘導(dǎo)表達(dá)，如四氯化碳、撲熱息痛、重金屬、血紅素及其衍生物、炎性刺激、應(yīng)激、生物激素、低氧等應(yīng)激狀態(tài)均可使細(xì)胞內(nèi)HO-1的活性上調(diào)[1]。而多數(shù)金屬卟啉是HO-1的抑制劑，如鋅原卟啉及錫原卟啉等，可抑制HO-1的表達(dá)和活性。

現(xiàn)已證實(shí)HO-1是一種應(yīng)激蛋白，HO-1在正常情況下低表達(dá)或不表達(dá)，但在應(yīng)激狀態(tài)下HO-1適量表達(dá)可以減輕細(xì)胞損傷、蛋白質(zhì)氧化及脂質(zhì)過氧化，減輕血管緊張素Ⅱ引起的內(nèi)皮細(xì)胞損傷，對血管損傷的修復(fù)有潛在保護(hù)作用。研究表明，CO誘導(dǎo)HO-1活性增強(qiáng)可減輕內(nèi)皮細(xì)胞的氧化損傷和凋亡，降低培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞對H2O2造成的氧化性損傷的敏感性，血紅素誘導(dǎo)的HO-1活性增加可減少過氧亞硝基引起的主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡[2]，HO-1的體內(nèi)外誘導(dǎo)均能提供抗氧化應(yīng)激的保護(hù)作用，Grosse等[3]在培養(yǎng)的人內(nèi)皮細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)，L丙氨酸(L-alanine)可使HO-1活性增加，并降低H2O2的細(xì)胞毒性作用。氧自由基形成的動(dòng)物模型研究表明[4]在大鼠冠脈缺血/再灌注模型中，將SD大鼠全身預(yù)熱15min(肛溫42℃)，實(shí)驗(yàn)前室溫恢復(fù)24h，再行冠狀動(dòng)脈阻塞45min后開放冠狀動(dòng)脈再灌注3h，以心肌梗死大小和血清肌酸激酶活性評估心肌損傷的程度，測定心肌組織中HO-lmRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)。熱預(yù)處理組減少再灌注時(shí)心肌梗死的面積和肌酸激酶釋放，該作用被ZnPP-IX(HO抑制劑)和亞甲藍(lán)安全阻斷，熱應(yīng)激增加HO-lmRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)，但該作用不被亞甲藍(lán)阻斷[5]。

2、HO-1基因的誘導(dǎo)產(chǎn)生、表達(dá)調(diào)節(jié)及信號傳導(dǎo)

2.1誘導(dǎo)HO-1表達(dá)的分子調(diào)節(jié)機(jī)制十分復(fù)雜。目前已經(jīng)確定HO-1的編碼基因定位于人染色體22q12，含5個(gè)外顯子，長約14kb，研究發(fā)現(xiàn)，人HO-1基因啟動(dòng)區(qū)所特有的(GT)n微衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的長度直接影響HO-1基因的轉(zhuǎn)錄水平，(GT)n越長，即GT二核苷酸序列重復(fù)數(shù)越多，HO-1基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)的水平就越低。體外實(shí)驗(yàn)表明HO-1基因啟動(dòng)子微衛(wèi)星影響HO-1的轉(zhuǎn)錄，在同等程度的氧化應(yīng)激作用下，GT重復(fù)<25次者，HO-1基因轉(zhuǎn)錄增加；而GT重復(fù)≥29次者，則轉(zhuǎn)錄水平增加不明顯，因此GT重復(fù)次數(shù)可間接反映人體內(nèi)HO－1的表達(dá)水平，由此可見，HO-1的表達(dá)可以在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平調(diào)控。

HO-1的誘導(dǎo)產(chǎn)生HO在人多數(shù)組織內(nèi)呈低水平表達(dá)可被多種傷害性刺激誘導(dǎo)產(chǎn)生高水平的表達(dá)在神經(jīng)和肝臟和脾臟表達(dá)最高[6]。這些誘導(dǎo)劑包括血紅素，高氧、缺氧、熱體克、內(nèi)毒素、過氧化氫、細(xì)胞因子、紫外線、重金屬和NO等，這些誘導(dǎo)劑的共同特征是可以產(chǎn)生氧化應(yīng)激。目前有關(guān)NO對HO-1的誘導(dǎo)產(chǎn)生研究最多，多數(shù)的文獻(xiàn)報(bào)道指出NO作為一種經(jīng)典的信號分子能夠調(diào)節(jié)HO-1基因的表達(dá)。但也有相反的報(bào)道顯示HO-1的產(chǎn)生為NO非依賴性的[78]。這可能與其研究的模型和組織不同NO的轉(zhuǎn)錄不同有關(guān)，其具體的機(jī)制有待于一步研究。

2.2HO-1基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，目前的研究表明，HO-1基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平HO-1基因含有4個(gè)內(nèi)含子和5個(gè)外顯子，在HO-1基因5，非轉(zhuǎn)錄區(qū)(UTR)即基因啟動(dòng)子區(qū)包含一些增強(qiáng)子和調(diào)節(jié)片段，包括激活蛋白-1結(jié)合位點(diǎn)、金屬反應(yīng)片段、抗氧化反應(yīng)片段、熱體克和血紅素反應(yīng)片段、腫瘤基因雜二聚體結(jié)合位點(diǎn)、GCbox(Spl)結(jié)合位點(diǎn)，轉(zhuǎn)錄因子如氧化應(yīng)激反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和AP-1等與這些特殊位點(diǎn)結(jié)合可導(dǎo)致HO-1基因激活。轉(zhuǎn)錄因子AP-1是一個(gè)對氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子，可以激活許多基因包括HO-1的表達(dá)參與氧化應(yīng)激的保護(hù)性反應(yīng)AP-1在調(diào)節(jié)HO-1基因轉(zhuǎn)錄中的作用最近才被研究證實(shí)，NF-E2相關(guān)因子2(Nrf2)尤其重要在對Nrf2基因缺陷的巨噬細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子Nrf2可與相關(guān)基因抗氧化反應(yīng)成分相互作用，從而調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達(dá)，在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)中起重要作用[9]。小鼠HO基因的增強(qiáng)子區(qū)域有一個(gè)10bp的序列，對于除缺氧以外的各種因子誘導(dǎo)的HO基因表達(dá)十分必要，這一序列被稱為應(yīng)激反應(yīng)成分(StRE)小鼠StRE區(qū)域包含有轉(zhuǎn)錄因子AP-1家族或轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合區(qū)，StRE中AP-1結(jié)合區(qū)域基因突變將導(dǎo)致HO基因表達(dá)失活，不受重金屬、過氧化氫及LP5等的刺激，顯示了AP-1蛋白在HO-1基因表達(dá)調(diào)控中的作用。此外還有HO基因DNA結(jié)合部位包括低氧介導(dǎo)因子-1(HIF-1)和介素6(IL-6)反應(yīng)成分。HIF是氧敏感基因的轉(zhuǎn)錄激話因子可結(jié)合小鼠HO-1基因的缺氧反應(yīng)成分。缺氧反應(yīng)成分的突變將導(dǎo)致HIF-1結(jié)合的失敗從而導(dǎo)致缺氧依賴性HO基因表達(dá)的失話，表明激動(dòng)子HIF-1參與缺氧誘導(dǎo)的HO基因表達(dá)。IL-6是已知的激話HO基因轉(zhuǎn)錄的細(xì)胞因子中的一種。研究證實(shí)HO-1基因5，端的基因序列為IL-6的結(jié)合反應(yīng)區(qū)域。

2.3HO-1和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)MAP激活酶（有絲分裂原激活蛋白激酶）是細(xì)胞外刺激通過激活轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)的信號傳導(dǎo)系統(tǒng)的重要激酶。據(jù)報(bào)道，有三種MAP激酶亞家族：細(xì)胞外信調(diào)節(jié)激酶(ERK)，c-junN末端激酶(JNK)和p38家族。ERK可被有絲分裂原激活參與細(xì)胞生長和增殖的調(diào)節(jié)，另外兩種激酶與細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激信號有關(guān)，因此又被稱為應(yīng)激激活的蛋白激酶。這幾種激酶的作用底物及其激動(dòng)因子有很大的重疊。由于MAP激酶和HO-1均可被應(yīng)激性刺激激活，并且磷酸化參與了HO-1基因的誘導(dǎo)產(chǎn)生。因此很容易理解MAP激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與了HO-1基因的表達(dá)。Lu等通過應(yīng)用ERK和p38通路的化學(xué)性阻斷劑實(shí)驗(yàn)研究，報(bào)道ERK和p38通路組分的持續(xù)激活可導(dǎo)致HO-1基因表達(dá)增加。FurstR等[10]研究發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，水楊酸鹽可以通過激活JNK/AP-1通路上調(diào)HO-1基因的表達(dá)。另有證據(jù)表明MAP激酶途徑也參與了HO反應(yīng)產(chǎn)物的激活。CO作

為HO-1分解血紅素的一種產(chǎn)物，具有細(xì)胞保護(hù)、抗凋亡作用，是通過MAP途徑尤其是p38途徑所介導(dǎo)的[11]。

3、HO-1與ALI研究現(xiàn)狀

3.1HO-1的抗氧化作用

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為,膽紅素是人體內(nèi)的一種有害物質(zhì)。但隨著人們對HO/CO-膽紅素系統(tǒng)研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)它不只是體內(nèi)的代謝產(chǎn)物，在一定濃度下還是一種內(nèi)源性強(qiáng)抗氧化劑具有抗氧化、抗脂質(zhì)過氧化、保護(hù)細(xì)胞免受損傷及增強(qiáng)維生素C和E的抗氧化能力等作用[5]。多種應(yīng)激因素如過量血紅蛋白、低氧、膿毒血癥引起的急性中毒、化學(xué)因素導(dǎo)致的ALI以及器官的缺血-再灌注損傷均可誘導(dǎo)HO-1產(chǎn)生。這些誘導(dǎo)產(chǎn)生的HO-1可增加細(xì)胞的抗氧化作用。Jinaw等[12]研究發(fā)現(xiàn)在LPS大鼠肺損傷模型中通過誘導(dǎo)肺組織加HO-1表達(dá)能明顯抑制MDA、TNF-a、NO等，減輕肺水腫、抑制脂質(zhì)過氧化。

3.2HO-1對NF-кβ及細(xì)胞因子的影響

NF-кβ是DNA結(jié)合蛋白，是重要的轉(zhuǎn)錄因子。NF-кβ激活后能使多種細(xì)胞因子大量表達(dá)，因此在各種細(xì)胞外刺激介導(dǎo)的細(xì)胞信息的轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控中起中心作用。當(dāng)細(xì)胞受到早期反應(yīng)細(xì)胞因子TNF-a、IL-1β和LPS刺激時(shí)，激活細(xì)胞內(nèi)信號通道、胞內(nèi)信號識別和蛋白水解，使得細(xì)胞核局部信息暴露，激活NF-кβ。活化的NF-кβ與位于基因啟動(dòng)子和增強(qiáng)子的кβ序列位點(diǎn)發(fā)生特異性的結(jié)合。參與眾多與免疫和炎癥反應(yīng)有關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，在一系列的由細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)及蛋白酶類參與AIL的發(fā)病過程中發(fā)揮重要的作用。各種原因引起AIL均有大量細(xì)胞因子產(chǎn)生，如TNF-a、IL-1、IL-6、IL-8等，這些細(xì)胞因子引起一系列的炎癥級鏈反應(yīng)，參與肺損傷過程。SaskiI等[13]研究發(fā)現(xiàn)失血性休克肺動(dòng)物模型中,用精氨酸血紅素誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)能明顯抑制NF-kB和AP-1從而減少肺損傷。LiuSH[14]等發(fā)現(xiàn)在內(nèi)毒素肺損傷模型中吸入低流量的CO（2.5*10-4V/V）能明顯誘導(dǎo)HO-1mRNA表達(dá)，抑制TNF-a,IL-6,IL-10,MDA,MPO,及肺臟的細(xì)胞凋亡。提示HO-1表達(dá)增加對肺臟具有保護(hù)作用。

3.3HO-1對NO及合成酶的影響

NO主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，血小板、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及腦組織均含有一氧化氮合成酶(iNOS)。生理濃度的NO可維持血管的舒張狀態(tài)。因此，用于治療持續(xù)性肺高壓，慢性阻塞性肺疾病，肺血管收縮的ARDS患者。然而，體內(nèi)NO過多，也可產(chǎn)生一系列病理變化，用內(nèi)毒素刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生過量NO，可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷和死亡。iNOS作為一重要的促炎介質(zhì)，其表達(dá)調(diào)控中最重要的是轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)。在正常生理情況下，iNOS不表達(dá)或低水平表達(dá)。在ALI病人，iNOS在嚴(yán)格調(diào)控下的誘導(dǎo)表達(dá)對于補(bǔ)償內(nèi)源性NO不足起重要作用，然而,一旦這種控制失效，iNOS過量產(chǎn)生就會(huì)誘導(dǎo)大量NO的產(chǎn)生。高水平的NO發(fā)揮其自由基性質(zhì)的細(xì)胞毒作用，造成肺損傷。甚至血壓下降和體克而危及生命。脂多糖致AIL時(shí)iNOSmRNA表達(dá)也增強(qiáng)，其大量生成的NO可與超氧陰離(O-)反應(yīng)生成過氧化亞硝基陰離子(CNOO-)，其通過對肺泡表面活性物質(zhì)(PS)及內(nèi)皮的毒性作用損傷肺組織。NO和iNOS在肺損傷發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。HuangTY[15]等研究發(fā)現(xiàn)在脂多糖引起的大鼠肺損傷中，通過氯高鐵血紅素或高壓氧誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)增加能明顯抑制iNOS表達(dá)減少NO的產(chǎn)生。ZhanLy等[16]發(fā)現(xiàn)在內(nèi)毒素肺損傷模型中，預(yù)先給赤芍能明顯的誘導(dǎo)肺組織HO-1的表達(dá)，從而抑制iNOS表達(dá)，減輕肺損傷。

3.4HO-1對細(xì)胞凋亡影響

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的一種程序性死亡過程，在此過程中，特定的死亡信號通路被激活，導(dǎo)致細(xì)胞從組織中清除。細(xì)胞凋亡的最終結(jié)果是導(dǎo)致DNA碎裂，細(xì)胞體積變小，凋亡的細(xì)胞被鄰近的吞噬細(xì)胞吞噬。當(dāng)細(xì)胞凋亡受到不適當(dāng)?shù)募せ罨蛞种茣r(shí)，均可導(dǎo)致疾病的形成。目前認(rèn)為主要有兩類細(xì)胞凋亡與ALI發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，即多形核中性粒細(xì)胞(PMN)與上皮細(xì)胞的凋亡。關(guān)于前者，研究人員認(rèn)為PMN凋亡在炎癥消退過程中發(fā)揮著重要作用，在ALI發(fā)病過程中，PMN的凋亡以及凋亡細(xì)胞清除受到抑制都是不利的[17]。人們觀察到在ALI發(fā)病過程中，上皮損傷與可溶性介質(zhì)導(dǎo)致的肺上皮細(xì)胞凋亡有關(guān)，并猜測使用相關(guān)阻斷劑對ALI的治療可能是有益的[18]。Otterbein等在培養(yǎng)的大鼠成纖維細(xì)胞中加入HO-1誘導(dǎo)劑可抑制由TNF-α引起的細(xì)胞凋亡，而用HO-1抑制劑可抑制HO-1的抗凋亡作用。

4、問題與展望

綜上所述，HO-1作為一種有催化活性的應(yīng)激蛋白有著廣泛的生物學(xué)活性，機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，HO-1高效表達(dá)，保護(hù)機(jī)體免受損傷。所以，HO-1在氧化應(yīng)激中的作用值得進(jìn)一步研究。隨著研究的不斷深入，HO-1的作用機(jī)制日漸明朗，將可能開辟一個(gè)新的藥物研究領(lǐng)域，如用“非應(yīng)激”刺激物在體內(nèi)誘導(dǎo)HO-1基因表達(dá)可能是今后治療性干預(yù)氧化性損傷的新的有開發(fā)前景的方法，如水楊酸鹽可以通過激活JNK/AP-1通路上調(diào)HO-1基因的表達(dá)。赤芍、阿司匹林等可誘導(dǎo)HO-1在肺組織細(xì)胞和培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)，并已顯示HO-1具有保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞對抗TNF-α介導(dǎo)的細(xì)胞毒性以及肺組織細(xì)胞對抗氧化應(yīng)激引起的缺血再灌注損傷等作用。但尚需深入研究調(diào)控各種刺激因素誘導(dǎo)HO-1基因轉(zhuǎn)錄與表達(dá)的分子學(xué)機(jī)制及其意義。新晨