哺乳动物早期胚胎热休克蛋白70的研究进展
屈平平，李 涛，胡士林?
【摘 要】热应激能引起哺乳动物早期胚胎发育缺陷或死亡，热休克蛋白70可以通过分子伴侣作用、增加细胞热耐受性、抑制细胞凋亡等途径保护胚胎正常发育。本文综述了热休克蛋白70在哺乳动物早期胚胎发育过程中的表达规律和保护作用及各种研究热休克蛋白70的方法特点。 【期刊名称】现代畜牧兽医 【年(卷),期】2018(000)003 【总页数】5
【关键词】哺乳动物；热应激；热休克蛋白70；保护
在哺乳动物胚胎发育早期，如果母体或胚胎受到高温、放射线、活性氧、重金属离子、毒性物质的侵害，则可能导致胚胎细胞超微结构受损；各种细胞器的正常功能被破坏，细胞凋亡增加；胚胎发育潜能降低、发育阻滞、死亡。牛2-细胞期胚胎经过热应激处理后，胚胎线粒体肿胀，卵周隙、核周间隙增大，细胞器从卵胞浆边缘向中央迁移。强热应激组胞浆和核浆空泡化，蛋白质、核内染色质变性，卵裂球表面绒毛减少，溶酶体增多[1]。妊娠1 d母鼠35℃热应激12 h后，大多数胚胎在2-细胞期发育阻滞，发育到囊胚的比例仅为24.3%，受精卵的谷胱甘肽含量显著降低[2]。热应激造成早期胚胎发育阻滞或死亡的现象在各种家畜均可发生，且发生率较高，在人类热应激导致10%～15%的早期流产发生，其中，30%发生在囊胚至着床期[3]。
虽然热应激会对胚胎造成一定的损伤，但胚胎能对热应激做出应答反应，其中，热休克蛋白（Heat Shock Proteins，HSPs）就是应答反应的主要产物之一。
大量试验研究表明热环境、重金属（如砷）、缺血、炎症、乙醇、氨基酸类似物、某些临床药物（如水杨酸钠等）、视黄酸类化合物等100多种应激原均可诱导细胞产生大量HSPs，保护细胞结构完整和生理功能正常。HSP70是分子量在68～78 kD之间的一组热休克蛋白，是HSP家族最为保守的一族。HSPs从受精卵开始即有表达，结构型的热休克蛋白70（HSC70）是着床前最主要表达的蛋白。在正常生理条件下，HSC70主要以“分子伴娘”的形式介导其他蛋白正确折叠、组装和分布，参与细胞正常的生长、发育和分化。应激时产生的诱导型热休克蛋白70（HSP70）在囊胚时开始表达，通过分子伴侣作用，增加细胞热耐受性，抑制细胞凋亡等途径保护胚胎免受应激引起的损伤，保证胚胎正常发育。
近几十年来，人们以母体应激和体外胚胎培养为试验模型，利用免疫细胞化学技术、免疫印记、核酸分子杂交、RT-PCR和单、双向电泳等分子生物学技术，从发育学的角度探讨了HSP70与胚胎生长发育和畸形发生的内在联系，并取得大量成果。从国内外的研究趋势上看，HSP70将是今后若干年胚胎发育和致畸领域研究的主要内容之一。
1 HSP70的特性
HSP70为热休克蛋白家族中最为重要、最保守、含量最多的一族，包括68、72、73、75、78 KD等共有21种蛋白质，他们具有相同的酸性等电点和相似的胰蛋白酶肽谱，具有“卷线样”构象段。热休克蛋白70按照其产生的方式可分为结构型热休克蛋白70（HSC70）和诱导型热休克蛋白70（HSP70）2种，二者统称为HSP70。两种热休克蛋白70的氨基酸序列具有90%的同源性，功能也十分相似；但是HSC70和HSP70mRNA表达在时间和空间上有所不同，
表达阈值也不同[4]。HSP70具高度的同源性和普遍性，HSP70几乎存在于所有动物的各种组织细胞中，而且不同HSP70 N端2/3部分较C端1/3部分保守的多。正常情况下HSP70在细胞内呈基础表达，表达水平较低，以可溶性的形式存在于胞浆中。当细胞遭受应激，HSP70快速、显著的合成，一般数分钟即可达到最高水平，这是因为HSP70基因不含有内含子，mRNA加工及时，转录快速；在应激条件下，除HSPmRNA以外的mRNA都处于非翻译状态，HSPmRNA的翻译竞争减少。应激时HSP70以高浓度集聚在染色体和核质内，作为瞬间的细胞基质和核基质固定细胞，防止染色质和mRNA复合物降解[5]。而应激消除后细胞处于恢复阶段时，细胞核内的HSP70又返回胞浆，并且在细胞浆内呈低水平表达，再次应激又重新返回细胞核。
2 早期胚胎中HSP70家族的基因类型和表达规律
HSP70由HSP70基因家族HSP70-1、HSP70-2、HSP70-Horn、 HSP70B、 HSP70B'、 HSC70、 GRP78、PBP74、SICTH等编码[6]。HSP70-l和HSP70-2基因的核苷酸有l1处差异，2处位于编码区，HSP70-1基因为热诱导表达，在无热诱导的Hela细胞中有低水平表达。HSP70-2仅限于热休克状态表达，HSP70B基因和HSP70B'基因，为严格热诱导表达，无基础表达。PBP74可以与抗HSP70蛋白抗体结合。热休克蛋白70主要被热休克因子控制，亦与C2fos、C2myc、p53等基因及钙/钙调蛋白、甘油二酯、磷酸肌醇23激酶、cAMP、PKC等生理因子有关[7]。
胚胎发育中合子基因组激活后，热休克基因最先表达，且具有阶段特异性和组织特异性。结构型HSP70在植入前各期小鼠胚胎中均有表达。诱导型的HSP70在胚胎发育到8-cell期时才能检测到[8]。HSP68和HSP70在2-细胞
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