抗高溫是怎樣煉成的？

度過了一波更強似一波席卷全國的熱浪，“高溫”與“避暑”在最近每一年的夏天都成了最熱的詞匯。面對洶涌的酷暑，“中暑人群”絕不僅僅是我們印象里的戶外作業人員，其實，每天呆在涼爽愜意的空調間里的白領’族，或許更容易成為“熱魔”的俘獲對象。你可能不信，但是科學告訴我們，能否戰勝這似乎越變越強的“熱魔”，我們身體里的一個小小蛋白起到了至關重要的作用——它就是大名鼎鼎的“熱休克蛋白”。

中暑的內部機制

大家都知道高溫易導致中暑，這是一種在高溫作業環境下，由于熱平衡和水、鹽代謝失調引起的以中樞神經、心血管障礙，汗腺功能衰竭為主要表現的急性疾病。本來我們的身體對于溫度有一個自我調節的功能，適宜我們身體的外界溫度是20℃～25℃，相對濕度為40％～60％，當溫度和濕度有所改變時，身體可以進行自我調節，以適應外界變化。但是當溫度超過35℃或有強熱輻射、或即使溫度不高但濕度較高且通風不良時，長期處于這種環境之下，身體產熱大于散熱或散熱受阻，體內，就會有過量熱蓄積，引起器官功能紊亂和組織損害——就是我們常說的中暑。

面對高溫，人體就如同進入了桑拿房，呼吸困難，頭腦發脹；而深入到我們身體內部，當細胞在接收到高溫的信號后，第一時間緊急動員，進入應激的戰備狀態，開始應對熱刺激。有一些非常規的機制被激活，人體會大量合成某些蛋白質，保護我們的細胞和機體，抵御外在的高溫挑戰。

隨著現代分子生物學技術的發展，人們越來越重視各種疾病與內在的基因及相關蛋白的關系。雖然，中暑的確切分子機制以及很多問題目前還不完全清楚，比如，相同的條件下，有的人只是略感不適，而有的人則會嚴重中暑，但這些都說明中暑的發病是和體內相關的基因以及多種蛋白有密切聯系的。

熱休克蛋白的發現與功能

熱休克現象最早是在1962年意大利的生物學家在研究果蠅的發育時被發現的。他將果蠅幼蟲從正常的25℃培育提高為在32℃熱環境中培育，30分鐘后發現果蠅唾液腺染色體上出現很大的“膨突”，也就是說，該區域基因轉錄有所增強，而誘導的因素即為溫度的升高。隨后在1974年，科學家進一步發現，細胞在遭受高于正常溫度的刺激時，會大量合成一種蛋白質，并已利用科學的手段成功分離出這組蛋白。因為這種蛋白最初發現時是由高溫引起的，所以將這種蛋白質命名為“熱休克蛋白”。

在后來的研究中發現，高溫只是誘導的一個因素，除此之外，當細胞面對缺氧、自由基、有機物、重金屬、體內基因損傷、組織創傷、病毒或細菌感染等能對細胞產生損傷的多種外在不利的刺激條件時，均可產生此類蛋白，所以也將這類蛋白統稱為應激蛋白。不過習慣上還是采用最初的“熱休克蛋白”來稱呼它。

熱休克蛋白不是一種蛋白，而是一大類，按分子量大小可分為以下幾個家族：HSP100、HSP90、HSP70、HSP60及小分子HSP，每個家族由多種不同形式或不同修飾程度的蛋白質分子組成，同一家族的成員分子量大小相似。這是一類在進化過程中有高度保守性的蛋白，也就是說，從最小的細菌到昆蟲、植物再到我們人類，都含有這類蛋白，而且結構基本相似。其中研究得最多、也最為重要的是HSP70家族，它們是熱休克蛋白中具有最高溫度敏感性和高度保守性的一類分子。

從誘導產生的條件我們就不難看出，這是一種緊急關頭挺身而出的“救命蛋白”。在生理條件下，許多熱休克蛋白都有低水平反應，但當細胞遭遇高溫或外在的不良刺激時，很多正常蛋白質的合成受到抑制，機體通過減少原有蛋白質的合成來優先合成熱休克蛋白。

熱休克蛋白在體內的意義十分重大，通過抗細胞凋亡、抗氧化、協同免疫、結合甾體激素受體等多個方面對細胞進行保護。它在體內主要是以“分子伴侶”的身份出現的，顧名思義，就是幫助機體穩定蛋白質和多肽，當蛋白質發生錯誤后使之恢復正常，它還能降解嚴重損傷的蛋白質，以此降低遭受到的損害或修復受損害的細胞。由于細胞、組織和機體的損傷、衰老等過程非常相似，由細胞的演化修補過程我們也發現熱休克蛋白可以抵抗衰老，防治一些感染性疾病，它甚至可以通過緩解血壓過低和心動過緩來保護心血管、治療心臟病，它在診斷、防治癌癥方面也有積極意義。在上世紀90年代就曾發現，腫瘤細胞中熱休克蛋白的含量明顯高于普通細胞，腫瘤來源的熱休克蛋白具有強大的免疫原性和腫瘤特異性，能夠激發保護性的抗腫瘤和抗病毒細胞的免疫反應，這可以幫助人們制備新型的疫苗或藥物，成為腫瘤診斷和治療的新靶點。

我們可以將熱休克蛋白的作用再拓展，比如將其應用于畜牧業就具有更大的實際意義，因為現在我們飼養種植的動植物往往會由于惡劣的自然災害而減產，如果能夠通過基因工程的方法加強熱休克蛋白的合成與表達，使動植物能夠抵抗極端溫度或惡劣環境的影響，提高產量，那將具有極大的經濟價值。

總而言之，熱休克蛋白已經成為生命科學領域的一個熱點和新的希望，吸引了眾多科學家的關注和研究。

中暑與熱休克蛋白

已經有大量的實驗證實了高溫與熱休克蛋白的關系——一方面，熱休克蛋白的生成量與細胞耐熱力成正相關，有研究顯示，耐熱的細胞株熱休克蛋白的表達水平呈現明顯的升高；另一方面，從低等生物到高等生物，幾乎所有的細胞面對熱應激都能產生熱休克蛋白。

在體外將細胞暴露于42℃～45℃下僅僅幾分鐘，就可以誘導出熱休克蛋白，其水平與熱應激強度和持續時間有關。隨著熱休克蛋白的增多，細胞對熱應激會產生耐受狀態，受損輕微。這對于細胞的存活非常重要，當細胞接受了一次高溫的洗禮后，就有了更大的“勇氣”來接受更嚴峻的挑戰，即中等程度的亞致死性熱休克可以幫助細胞增強熱耐受能力，得以忍受隨后溫度更高的熱處理，就算受到致死量的熱應激也能生存，極大地提高了細胞的生存能力。

對于人體也是相同的道理，有資料表明，在相似的高溫氣候條件下，重癥中暑患者體內的熱休克蛋白水平明顯低于相應年齡段的健康對照組；而當這些患者治愈出院時，熱休克蛋白的水平相對于剛入院時有升高趨勢。這就說明，在高溫條件下，當身體內因為某些因素如生理、生化紊亂導致熱休克蛋白基因的復制、轉錄、翻譯過程受阻，熱休克蛋白沒有被有效合成或沒有被正常激活，直接后果就是在高溫下別人都能扛過去，而你就不幸中暑了；當經歷過這么一次“檢驗”后，體內的熱休克蛋白就如同被刺激過了，得以保留下來。

這一系列的研究成果對于實際的生活和生產都很有意義。比如如何防止熱損傷，是當今國內外職業衛生研究領域的熱點，從整體水平、細胞水平、蛋白質水平、基因水平等來研究熱休克蛋白生成與環境的關系，將其應用于職業衛生與防護當中，對于高溫作業的各工種都有深遠的意義。而對于運動員來說，他們在烈日下進行比賽，急速的高強度運動還會使細胞受到無氧等外在的不良刺激，導致細胞產生熱休克蛋白，研究二者的關系，必將有利于運動員提高運動成績和自我保護。另外，還有研究關注以傳統涼茶為代表的飲食，通過分析飲食與熱休克蛋白的關系，來開發新一代的保健飲食。

抗高溫是這樣煉成的

既然我們知道了高溫和熱休克蛋白之間非同一般的關系，以及熱休克蛋白的來龍去脈，我們就知道究竟該如何應付了。我們想提高自己的耐熱能力，也需要加強對熱休克蛋白的合成和表達。而鑒于熱休克蛋白的合成量與受熱程度和受熱時間有關，對于廣大空調屋里的白領一族來說，相比于戶外運動者，就比較吃虧了。早上坐的是空調車，進入單位后又有空調，下班的時候基本又是夕陽西下，在酷暑期間幾乎不暴露于高溫之下。空調讓我們的身體在享受清涼的同時，似乎也使我們更容易中暑了。雖然熱休克蛋白有天生的基因差異，但后天的鍛煉也是重要原因。

倘若嘗試著逐步提高在高溫環境下的駐留時間，從深層次的微觀角度看，可以避免體內熱休克蛋白的過度衰減，使它們一直處于戰備狀態，產生熱適應，增強耐熱能力，在關鍵時刻，就能夠減弱機體熱應激反應的劇烈程度，有效避免中暑。在日本、芬蘭等國甚至有一種專門的治療性熱水浴，利用的原理就是刺激熱休克蛋白，加強我們身體對高溫以及一些不良應激的抵御能力，減少傷害。

所以，主動擁抱高溫，走到陽光下，接受熱暴露，適應熱環境，讓自己熱一熱，發發汗，絕對不是件壞事。(文章代碼：1720)

責任編輯 趙檸