熱休克蛋白生物學(xué)特性及其治療研究進(jìn)展_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、熱休克蛋白生物學(xué)特性及其治療研究進(jìn)展一、HSPs概述熱休克蛋白(heatstressprotein,heat:hockprotein,HSP是一組分子各種應(yīng)激因素包括高溫、組織損傷、氧化劑、缺氧、超低溫等都可以誘導(dǎo)HS的產(chǎn)生.Ritossa在1962年描述了果蠅唾液染色體的“蓬松”現(xiàn)象,成為有關(guān)分子水平的首次報(bào)道.20世紀(jì)70年代末,科學(xué)家對(duì)HSP:進(jìn)行了序列分析,年代發(fā)現(xiàn)HSPs是迄今為止最為保守的基因家族.以HSP7O為例,大腸桿菌與真生物有40%一60%的同源性,而不同真核生物的HSP7O同源性為60%一78%.大HSP70氨基酸序列與人類(lèi)HSP70氨基酸序列的同源性約為95%,與小鼠H

2、SP70基酸序列的同源性約為98%。近年來(lái),人們對(duì)HSPs功能進(jìn)行了廣泛研究,并對(duì)Hs 的應(yīng)用進(jìn)行了探索。HSPs已經(jīng)成為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿.1.HSPs分類(lèi)HSPs按分子量大小通常分為以下幾個(gè)家族:HSPllo、HSP90、HSP70、HSP6,J、分子HSP(分子量為20一25kD和泛素(分子量7一skD.其中HSP70家族子量為72kD一80kD成員最多,大致可分為以下4種:第1種是HSC70(熱激同源蛋白70,heatshoekeognate70,也稱(chēng)為HsP73,是哺乳動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白,在所有的細(xì)胞內(nèi)均能表達(dá),并且受熱誘導(dǎo),屬于結(jié)構(gòu)型HSP70,細(xì)胞的分化和發(fā)育密切相關(guān);第2

3、種為HsP70,也稱(chēng)為HSP72,通常在正常細(xì)中并不表達(dá)或表達(dá)量很少.但是在熱應(yīng)激或其它應(yīng)激原的作用下,則表達(dá)迅速加,屬于誘導(dǎo)型HSP70,具有保護(hù)細(xì)胞的功能;這兩種HSPs具有高度的序列同性(95%和相似的生物學(xué)特性;第3種是GRP78(葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78,glucose一regulatedprotein78,存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi):第4種是eRP7s,主位于線粒體內(nèi);GRP78和GRP75在應(yīng)激時(shí)稍有表達(dá),它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)分別以分子侶的形式發(fā)揮作用。2.HsPs的合成與表達(dá)HSPs的表達(dá)變化以轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控為主,這取決于熱應(yīng)激因子(heat:tre個(gè)堿基為基本單位排列而成,被稱(chēng)為GAAbox,是熱應(yīng)激

4、反應(yīng)中必不可少的功區(qū)。正常情況下,HsP與HSF結(jié)合,抑制HSF活性;但當(dāng)機(jī)體受到應(yīng)激源作用細(xì)胞內(nèi)變性蛋白增多,損傷蛋白與HSF競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合HSP,HsF得到釋放,從而促HSP:基因轉(zhuǎn)錄.HSF家族至少包括3個(gè)成員,即HSFI、HSFZ和HSF4.HSFI在激信號(hào)存在時(shí)才被迅速激活.激活的HSFI立即發(fā)生構(gòu)型改變,形成三聚體,入細(xì)胞核,在核內(nèi)與熱應(yīng)激元件(heat:tresselement,HSE結(jié)合,開(kāi)始HS基因的轉(zhuǎn)錄.HsFZ在非應(yīng)激條件下(如發(fā)育、分化就可以被激活,而在應(yīng)刺激下,HSFZ的激活則需要較長(zhǎng)時(shí)間,一般為16h一24h,維持激活時(shí)間為72 HSPs基因沒(méi)有內(nèi)含子,轉(zhuǎn)錄一旦啟動(dòng)就可

5、產(chǎn)生出成熟的mRNA來(lái)快速表達(dá)HSP在應(yīng)激條件下,除HSPmRNA外,其他mRNA都處于非翻譯狀態(tài),通過(guò)優(yōu)先翻譯則保證了機(jī)體對(duì)HSPs的需要。此外,HSP:表達(dá)還受年齡等因素影響。組織的熱休克反應(yīng)能力隨著年齡的長(zhǎng)而逐漸削弱,.HsP:表達(dá)減少可能導(dǎo)致機(jī)體無(wú)法適應(yīng)各種應(yīng)激損傷,促進(jìn)疾的發(fā)生.最近一項(xiàng)白內(nèi)障病因研究發(fā)現(xiàn),HsPs在人類(lèi)晶狀體中具有清除細(xì)胞有害、受損傷物質(zhì)的作用,但隨著年齡的增長(zhǎng),HsF的DNA結(jié)合活性降低,促進(jìn)白內(nèi)障的發(fā)生。年齡老化削弱熱休克反應(yīng)的具體機(jī)制尚不清楚,推測(cè)這與細(xì)胞脂質(zhì)成分及膜的流動(dòng)性變化有關(guān).細(xì)胞膜感受各種外界刺激變化,并通過(guò)膜的動(dòng)信號(hào)激活熱休克因子.細(xì)胞膜脂質(zhì)成分及

6、流動(dòng)性的變化可以改變熱休克反應(yīng)值,從而使細(xì)胞熱休克反應(yīng)發(fā)生變化【21.膜的流動(dòng)性越大,熱休克反應(yīng)閑值越低對(duì)刺激反應(yīng)越敏感.3.HsPs的生物學(xué)功能3.1分子伴侶正確的三維構(gòu)象折疊是保證蛋白正常生物功能的前提條件。蛋白質(zhì)的折疊過(guò)需要一些輔助元件的參與,這些元件被稱(chēng)為分子伴侶(molecular“h“p“ron“s分子伴侶的概念最早由El11:提出3,是指一類(lèi)與其它蛋白的不穩(wěn)定構(gòu)象相結(jié)并使之穩(wěn)定的蛋白,通過(guò)控制結(jié)合和釋放來(lái)幫助被結(jié)合多膚在體內(nèi)的折疊、組裝轉(zhuǎn)運(yùn)或降解等月。分子伴侶本身不參與折疊的形成,而是通過(guò)減少不正確的折途徑來(lái)加速其翻轉(zhuǎn)過(guò)程,或者說(shuō)它們給處于折疊中間膚的多膚鏈提供了最多的確折疊機(jī)會(huì)

7、.HSPs作為分子伴侶,是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)量控制所必需的,誘導(dǎo)HS有助于防止錯(cuò)誤折疊的異常蛋白聚集.HSP:氛基酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)可分為3個(gè)功域:近N端為結(jié)構(gòu)上高度保守的氨基酸序列,有ATPase活性區(qū);緊接著為相保守的氨基酸序列,是多膚的結(jié)合部位;近C端有結(jié)構(gòu)多變的氨基酸序列,其構(gòu)尚不明確,可能與某種特定的蛋白底物相互作用有關(guān).HSPs的分子伴侶作主要取決于其ATP結(jié)構(gòu)域或與膚鏈結(jié)合過(guò)程中起重要作用的C一末端的EEVD序(HSPC一末端與調(diào)節(jié)蛋白相連接的高度保守序列。HsP:與多膚的結(jié)合與解離HSP與ADP或ATP的結(jié)合有關(guān)。當(dāng)HSP與ADP結(jié)合,它可以與膚或變性蛋白緊結(jié)合;當(dāng)HsP與ATP結(jié)合時(shí),膚

8、鏈就釋放.所以隨著機(jī)體ATP的水解,相對(duì)穗定ADP一HsP復(fù)合物也隨即形成.蛋白新生鏈在核糖體合成延長(zhǎng)過(guò)程中,HSP70/HsP40復(fù)合物接觸,再逐漸移向由14個(gè)HSP60亞基形成的雙環(huán)腔內(nèi),腔內(nèi)完成蛋白的構(gòu)象折疊5。應(yīng)激狀態(tài)下,蛋白質(zhì)代謝發(fā)生改變。在蛋白質(zhì)的從頭折疊、跨膜運(yùn)輸、錯(cuò)誤疊多膚的降解及其調(diào)控過(guò)程中,某些蛋白質(zhì)膚鏈伸展失去原有的盤(pán)旋及折疊態(tài)、改變分子空間構(gòu)型甚至使寡聚復(fù)合物解聚,以致喪失原有功能.HSPs不幫助需要折疊的蛋白質(zhì)正確折疊,維持某些膚鏈的伸展?fàn)顟B(tài),以利于其跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)維護(hù)細(xì)胞功能,還能識(shí)別變性蛋白,協(xié)助蛋白修復(fù);若不能修復(fù),則轉(zhuǎn)移給內(nèi)網(wǎng)、蛋白酶復(fù)合物BAP一CIPP等蛋白降解

9、系統(tǒng),降解細(xì)胞內(nèi)未折疊、錯(cuò)折登或集的蛋白質(zhì)【61,減少產(chǎn)生不溶性聚集物的危險(xiǎn).3.2協(xié)同免疫功能HsPs可協(xié)同參與杭原加工、呈遞,并利用其抗原特異性為T(mén)細(xì)胞免疫識(shí)別導(dǎo)航HSP70能與杭原和A TP結(jié)合,使杭原解離出膚片段,再由膚結(jié)合蛋白(PePti bindingprotein,PBP將杭原的膚片段與細(xì)胞內(nèi)主要組織相容性復(fù)合物(MHC子結(jié)合,使細(xì)胞具有免疫活性,參與免疫反應(yīng)【7.HSP一膚復(fù)合物可誘導(dǎo)特異CDS+T細(xì)胞增殖,而當(dāng)膚與其它蛋白如血清白蛋白結(jié)合時(shí),卻不能誘發(fā)免疫反因此,誘導(dǎo)cTL是HSP一膚復(fù)合物的獨(dú)特功能。此外,腫瘤衍生的HSPs能伴隨瘤杭原膚及抗原膚的前體,而正常細(xì)胞衍生的HS

10、Ps只能攜帶非免疫原性的正自身膚,因此HSPs可以作為一種佐劑,增強(qiáng)腫瘤免疫反應(yīng)。3.3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)HSPs對(duì)多種重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子的穩(wěn)定性及活性具有調(diào)節(jié)作用,主要包括類(lèi)醇激素受體、酪氛酸激酶(PTK、絲氨酸/蘇氛酸激酶(Akt等。研究發(fā)現(xiàn),在各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中,HsP90至少參與了200多種信號(hào)蛋白的成熟和功能調(diào)節(jié)一”,其中包括腫瘤形成的關(guān)健酶如ErbBZ、src、Raf、Akt及細(xì)胞周期依賴(lài)絲氛激酶等,而HsP90抑制劑則誘導(dǎo)Akt等去磷酸化,導(dǎo)致激酶失活,引起細(xì)胞凋亡,此外,類(lèi)固醉受體與HsP90結(jié)合有助于提高受體與激素結(jié)合的親和力,減少二體的形成川.3.4杭氧化作用在應(yīng)激狀態(tài)下氧自由基

11、增多,致使脂質(zhì)氧化,對(duì)細(xì)胞及亞細(xì)胞器如線粒體、酶體等造成破壞,HSPs在細(xì)胞內(nèi)具有杭氧化的生物活性,幫助細(xì)胞從各種應(yīng)激恢復(fù),免遺應(yīng)激損害.研究表明,熱休克誘導(dǎo)細(xì)胞HSPs表達(dá),能使細(xì)胞耐受H對(duì)細(xì)胞膜的損傷,”,并能提高細(xì)胞內(nèi)總谷脫甘膚含量,”,內(nèi)源性杭氧化劑的合和釋放增加,增強(qiáng)了機(jī)體對(duì)隨后應(yīng)激損傷的抵抗力。Yamamoto發(fā)現(xiàn)HSPs能促進(jìn)體內(nèi)源性抗氧化物觸酶的產(chǎn)生,并同時(shí)抑制NAPDH氧化酶,從而減少氧自由基生,維護(hù)細(xì)胞生物學(xué)特性,。3.5杭細(xì)胞凋亡作用有害應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡即凋亡。c一JunN一terminal激酶(JNK:和p38是細(xì)胞凋亡信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程中關(guān)健的應(yīng)激激酶.研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)細(xì)

12、胞與氨基酸類(lèi)似一起孵育時(shí),細(xì)胞內(nèi)異常蛋白積聚,導(dǎo)致JNK、P38等應(yīng)激激酶的激活,細(xì)胞內(nèi)HsP7 水平的增高可以阻斷信號(hào)通路,抑制應(yīng)激誘導(dǎo)的JNK、P38激活,從而減少細(xì)胞亡”,。HsP72的這種抑制作用可以被HsP7o單克隆杭體所拮杭,JNK、p3s活性復(fù),造成細(xì)胞損傷。此外HSP70可以通過(guò)提高細(xì)胞膜上蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)功能,減少細(xì)鈣內(nèi)流,從而阻斷細(xì)胞內(nèi)凋亡信號(hào)的傳遞,71.HsP70對(duì)細(xì)胞凋亡的影響還可能過(guò)細(xì)胞周期調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn).Rohde以RNA干擾技術(shù)研究HSP的細(xì)胞周期調(diào)控作用,果發(fā)現(xiàn)HSP72表達(dá)下調(diào)后誘導(dǎo)了前列腺細(xì)胞的Gl期阻滯,而HSC70表達(dá)抑制后誘GZ/M期細(xì)胞周期阻滯,促進(jìn)凋亡【,”

13、.綜上所述,HSPs在組織細(xì)胞生理及病理演化過(guò)程中均發(fā)揮重要作用,而不同子量HSPs的作用側(cè)重略有不同。HSPllo與蛋白質(zhì)的降解系統(tǒng)和機(jī)體熱耐受性有關(guān):HSP90主要參與T信號(hào)傳導(dǎo)分子的調(diào)節(jié):HSP70、HSP60和HSP40在維持蛋白正確構(gòu)象和折疊以保證其適宜的結(jié)構(gòu)狀態(tài)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。HSP70還能幫細(xì)胞中的一些蛋白質(zhì)穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或線粒體膜,完成細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移的功能;小分量HSPs主要輔助異常蛋白復(fù)合物的解聚和降解.、HSPs與胃秘膜病變胃秘膜屏障胃私膜長(zhǎng)期受到各種損傷因素的作用,包括其自身分泌的胃酸、胃蛋白酶、汁,以及外源性因子,如非街體類(lèi)消炎藥、酒精、幽門(mén)螺桿菌等,而胃私膜如在這些有害

14、因素作用下保持完整性和正常功能,始終是胃腸工作者的關(guān)注熱點(diǎn)近一百年來(lái),胃腔的防游咖制逐漸被人們所揭示和認(rèn)識(shí).上世紀(jì)60年代,DavenPort等發(fā)現(xiàn)胃私膜對(duì)離子的通透性很低,正常情況下只有極少量的H+由腔彌散入私膜組織,據(jù)此提出了“胃私膜屏障”的概念,并指出屏障功能受損時(shí)胃酸將發(fā)生反流,損害胃私膜細(xì)胞19。Flemstrom證實(shí),胃表面上皮細(xì)胞能分碳酸氫鈉,從而使胃私膜上皮細(xì)胞在酸性環(huán)境中也能保持細(xì)胞的完整性,01. Heatley深入研究了胃私液的保護(hù)作用,提出胃私膜表面形成不流動(dòng)私液層,以減緩H+在其中由胃腔向上皮的彌散,并推測(cè)私液和堿可能形成PH梯度,30 后Wi11iams證實(shí)了PH梯

15、度的存在,在私液層上皮側(cè)PH約7.0,而胃腔側(cè)PH在1一間.Liohtenbergor發(fā)現(xiàn)胃秘膜表面存在磷脂層屏障,這一疏水性脂質(zhì)具有非強(qiáng)的抗胃酸損傷作用,是胃秘膜抵御胃酸的主要機(jī)制之一川.1979年,Rober發(fā)現(xiàn)極小劑量的阿司匹林能拮杭大量致壞死性物質(zhì)(100%酒精、NaOH對(duì)胃私的損傷作用,指出前列腺素(PGs具有胃私膜保護(hù)作用,且該作用與胃酸分無(wú)關(guān),并據(jù)此先后提出了“細(xì)胞保護(hù)和適應(yīng)性細(xì)胞保護(hù)”概念,·們.細(xì)胞保護(hù)是指保護(hù)每一個(gè)細(xì)胞,而是保護(hù)組織免受進(jìn)一步的形態(tài)或功能損傷,包括組織護(hù)和器官保護(hù).根據(jù)胃私膜的解剖和功能基礎(chǔ),胃私膜的保護(hù)機(jī)制可以分為5個(gè)層次,5,:第層即胃鉆膜上皮

16、表面具有防御功能的物質(zhì),包括鉆液、碳酸氮鹽、表面活性磷及免疫球蛋白等;第二層指胃私膜上皮層的屏障功能,包括細(xì)胞的更新和遷移建;第三層指私膜的微循環(huán),是胃鉆膜保護(hù)的基礎(chǔ);第四層是韶膜的免疫系統(tǒng)包括“警戒”細(xì)胞,如肥大細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等,以及胃腸道初級(jí)傳入神經(jīng)元如椒素敏感膚能神經(jīng)元,它們對(duì)感受H+的反滲有重要作用.第五層是私膜損傷后修復(fù)過(guò)程,涉及許多生長(zhǎng)分子,如表皮生長(zhǎng)因子(EGF和調(diào)控因子,如一氧化(N0及HSPs,對(duì)該過(guò)程的研究是目前的研究熱點(diǎn)。2.HSPs與胃秘膜屏障熱耐受作為適應(yīng)性細(xì)胞保護(hù)作用之一,與HSPs的合成關(guān)系密切,因此推測(cè)HS可能促進(jìn)了胃腸道私膜的防御機(jī)制.體內(nèi)外研究均證實(shí)HSPs

17、在胃腸道私膜有豐表達(dá).酒精、H202、熱刺激及一些私膜保護(hù)藥,如GGA(g。ranylgerany一a。etone瑞巴派特等均顯著誘導(dǎo)HsPs合成2一”,.體外研究中,Nakamura首先報(bào)道了熱休誘導(dǎo)的HsP能抵抗7.5%酒精對(duì)豚鼠胃鉆膜細(xì)胞的損害作用【川。而在體內(nèi)研究中,由于HSP蛋白的增加往往伴隨著胃私膜微循環(huán)血流量的增加及胃動(dòng)力的抑制,有人認(rèn)為HsP蛋白增加可能僅僅是胃私膜保護(hù)過(guò)程中的一種現(xiàn)象,而與細(xì)胞保作用無(wú)關(guān).為進(jìn)一步探討HSP在體內(nèi)對(duì)胃私膜的作用,人們進(jìn)行了大量的研究作.Itoh等人發(fā)現(xiàn),熱處理大鼠誘導(dǎo)HSP70表達(dá)顯著增加,可以預(yù)防水浸一束縛激造成的大鼠胃鉆膜損害【,。,.Hi

18、rakawa利用ee快速誘導(dǎo)HsP6o、HsP7o、Hse7及HSP90的合成,抑制水浸一束縛應(yīng)激誘導(dǎo)的潰瘍形成,提示HSPs有助于胃私膜防御機(jī)制川.相似的,Jin等人也發(fā)現(xiàn),反復(fù)給予大鼠阿司匹林后誘導(dǎo)HSP70蛋的表達(dá),與胃私膜的損傷耐受能力有關(guān)川.綜上述,HsPs,尤其是HsP7o,對(duì)私膜有顯著的細(xì)胞保護(hù)作用,作為胃私膜的細(xì)胞保護(hù)因子,可能涉及了私膜保的多個(gè)環(huán)節(jié)。HSPs與PGs大量證據(jù)表明PGs是重要的私膜保護(hù)介質(zhì).外源PGs對(duì)細(xì)胞有直接的保護(hù)作用并能抑制胃酸分泌、促進(jìn)私液和胃堿分泌,維持彩膜血流,而抑制內(nèi)源PGs的成將增加私膜對(duì)損傷的敏感性,引味美辛通過(guò)抑制環(huán)氧化酶(Cox減少PGs的

19、泌而導(dǎo)致胃彩膜的損傷.Robert發(fā)現(xiàn),弱刺激如20%乙醇、20mM牛黃膽酸鹽、0.Z HCI、0.02MNa0H等并不損傷胃彩膜,并伴有HSP70表達(dá)明顯增加,可以防護(hù)強(qiáng)激如8omM牛黃膽酸鹽引起的廣泛胃鉆膜損害.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),若給予弱刺激服用引味美辛以抑制內(nèi)源PGs的合成,隨后對(duì)強(qiáng)刺激損傷的防護(hù)作用消失川, sharma2,證實(shí),在大鼠脊髓損傷模型處理前30分鐘腹腔內(nèi)注射10mg/kg引味美辛顯著抑制了結(jié)構(gòu)型HSP70表達(dá),因此結(jié)果提示阻斷PG合成可以抑制HsP蛋白的表上調(diào),PGs對(duì)HSP合成表達(dá)的調(diào)控可能參與PGs的細(xì)胞保護(hù)機(jī)制。然而,soncin究發(fā)現(xiàn),3mM阿司匹林激活人單核細(xì)胞H

20、SF一1,但在1料M阿司匹林作用下,雖然制COX活性,但對(duì)HSF一1的作用不明顯,說(shuō)明阿司匹林對(duì)熱休克反應(yīng)的調(diào)節(jié)并不賴(lài)于其對(duì)cox及PG合成的抑制作用3J。PGs作為重要的私膜保護(hù)因子,是否通過(guò)HSP蛋白的調(diào)節(jié)而發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用尚待深入研究.HSPs與NON0廣泛存在于胃私膜,發(fā)揮其調(diào)節(jié)胃鉆膜血流量【川,促進(jìn)胃私液分泌,減輕形核白細(xì)胞的浸潤(rùn)滲出等生理作用,參與胃私膜細(xì)胞的直接保護(hù)及適應(yīng)性保護(hù)程.Byrne發(fā)現(xiàn)S一亞硝基一乙酞青霉胺(N0供體呈濃度依賴(lài)性地誘導(dǎo)豚鼠胃貂細(xì)胞HSP70表達(dá)”,.K。nturek則研究證實(shí)普通阿司匹林(AsA抑制大鼠胃私膜HsP70的合成,加重胃私膜損傷,而以N0釋放

21、性阿司匹林(N0一ASA處理大鼠性胃私膜病變時(shí),通過(guò)N0的釋放,不僅不會(huì)加重私膜損傷,還能促進(jìn)私膜的修好轉(zhuǎn),并顯著上調(diào)私膜細(xì)胞HSP70的表達(dá)水平,據(jù)此推測(cè)N0一ASA誘導(dǎo)HSP70蛋白成而發(fā)揮胃私膜細(xì)胞的保護(hù)作用36,71.一些研究報(bào)告先后在平滑肌細(xì)胞、腦千胞及肺、肝等組織中發(fā)現(xiàn),HSP70對(duì)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(Nos的表達(dá)有抑制用,進(jìn)而減少N0的合成38一0.綜上研究結(jié)果推測(cè)N0對(duì)HSP70的表達(dá)有正性調(diào)節(jié)作用,而HSP70對(duì)N0的合成呈負(fù)反饋調(diào)節(jié)。結(jié)構(gòu)型HsP通過(guò)對(duì)功能蛋白,如Cox和N的活性調(diào)節(jié)發(fā)揮私膜保護(hù)作用。YasuhiroT等利用免疫共沉淀的方法證實(shí),HSC能夠與Cox一1和nN

22、OS發(fā)生免疫共沉淀,當(dāng)HSC70與COX一1和nNOS等損傷蛋白(乙醇誘導(dǎo)結(jié)合,依賴(lài)Hsc70分子伴侶活性,可以促進(jìn)功能蛋白修復(fù),保護(hù)胃私膜川HSP:改善私膜血流胃私膜血流可能通過(guò)下列途徑起到保護(hù)胃私膜細(xì)胞的作用:1維持氧及營(yíng)物質(zhì)的供給,保證細(xì)胞內(nèi)的有氧物質(zhì)代謝;2幫助清除和緩沖進(jìn)入鉆膜內(nèi)的Shichij。利用化學(xué)性交感神經(jīng)阻斷術(shù)削弱HSC70蛋白合成的同時(shí),減少了胃鉆血流量.他們認(rèn)為,HSC70的高表達(dá)可能通過(guò)增加胃血流量而發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用但具體機(jī)制未深入闡述圈.NO、PGs作為內(nèi)源性舒血管因子,可以舒張血管,加胃私膜血流量。HSC70對(duì)Cox及NOS等胃私膜局部體液因子關(guān)健酶活性的調(diào)節(jié)能與

23、其增加彩膜血流作用有關(guān).HSPs促進(jìn)細(xì)胞增殖更新胃私膜上皮細(xì)胞的迅速更新,是維持胃私膜上皮完整性和產(chǎn)生私液及碳酸氫所必需的.在生理狀態(tài)下,鉆膜上皮細(xì)胞的損耗和更新處于動(dòng)態(tài)平衡,任何增私膜上皮細(xì)胞損耗和降低其更新的因素,均可導(dǎo)致胃私膜損傷,而具有抑制細(xì)損耗和刺激私膜細(xì)胞更新的因子,則對(duì)胃秘膜具有保護(hù)作用.研究發(fā)現(xiàn),HSPs對(duì)胃、腸、心肌等多種細(xì)胞均有促進(jìn)增殖,抑制細(xì)胞凋亡的作用,它們對(duì)細(xì)胞長(zhǎng)的調(diào)節(jié)作用呈現(xiàn)細(xì)胞周期依賴(lài)性。我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),抑制胃彩膜細(xì)胞HsP7表達(dá)后,細(xì)胞周期呈S期阻滯現(xiàn)象,細(xì)胞周期的延長(zhǎng)使細(xì)胞的有效增殖發(fā)生障礙此外,HsP對(duì)ERK、NF一KB等細(xì)胞增殖通路具有調(diào)節(jié)和協(xié)助信號(hào)傳

24、導(dǎo)的作用【”.HS 還可以通過(guò)有效抑制變性蛋白的聚集,幫助變性蛋白的再折疊,從而在凋亡發(fā)的早期階段就可能終止凋亡信號(hào)的傳導(dǎo),打斷凋亡瀑布效應(yīng)的發(fā)生,減少細(xì)胞耗.3.HSP與胃私膜病變(表lHSP7O表達(dá)增加能促進(jìn)胃潰瘍的愈合,并減少非街體類(lèi)消炎藥對(duì)胃私膜的損傷Tsukimi利用乙酸誘導(dǎo)大鼠對(duì)吻性潰瘍模型,并發(fā)現(xiàn)在潰瘍進(jìn)展過(guò)程中,HsC70在潰瘍周?chē)K侥ず颓瀵兘M織中均顯著增高,而HsP70的表達(dá)則很少,清瘍底部HsP70表達(dá)減少尤其明顯川.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),潰瘍形成的前7天時(shí)間里,瘍基底部基本沒(méi)有HSP70表達(dá),潰瘍形成14天后,HSP70表達(dá)增加,這時(shí)胃鉆膜胞增殖修復(fù)較明顯44.HsP70通

25、過(guò)分子伴侶作用調(diào)節(jié)新生蛋白的合成和關(guān)健酶活性,加速潰瘍愈合.此外,在胃潰瘍模型中,HSP47表達(dá)明顯增加.HSP47能異結(jié)合膠原,而后者是潰瘍愈合過(guò)程中的重要介質(zhì),HSP47的高表達(dá)提示伴隨明顯的膠原生物合成過(guò)程,這有利于潰瘍的修復(fù).幽門(mén)螺桿菌能引起包括急性胃私膜損害、胃潰瘍、萎縮性胃炎及胃癌等胃私病變,但對(duì)于HSPs在幽門(mén)螺桿菌誘導(dǎo)的胃私膜疾病的致病機(jī)制中的作用還不清楚。目前已知所有的幽門(mén)螺桿菌株都能產(chǎn)生HSPs,主要包括2種HSPs,HSPA(H 10和HsPB(HsP60.HsPA由于其C末端有一金屬結(jié)合結(jié)構(gòu)域而具相對(duì)特性;HSPB則高度保守.幽門(mén)螺桿菌的HsPs位于細(xì)菌表面,是幽門(mén)螺桿

26、菌的主杭原,在幽門(mén)螺桿菌感染過(guò)程中具有免疫原性.有研究認(rèn)為,幽門(mén)螺桿菌自身達(dá)的HSP60與菌體的彩膜定植作用有關(guān).通過(guò)杭體拮杭幽門(mén)螺桿菌相關(guān)HSP60,以抑制幽門(mén)螺桿菌對(duì)MKN45、MKN28等胃韶膜上皮細(xì)胞的私附性【45】。幽門(mén)螺桿相關(guān)HSP60還能誘導(dǎo)胃私膜細(xì)胞IL一8的分泌,加重彩膜炎癥【46。由于幽門(mén)螺菌與人的HSP同系物有75%同源性,它可以啟動(dòng)機(jī)體私膜免疫系統(tǒng)發(fā)生交叉反應(yīng)胃彩膜上皮細(xì)胞的質(zhì)子泵上就存在這種共同杭原,它能引起秘膜損害,甚至誘姜縮47.v。r。bj。va對(duì)68例慢性胃炎病人進(jìn)行18年隨訪研究發(fā)現(xiàn),在幽門(mén)螺菌感染者中,“%發(fā)生了抗HSP60的免疫反應(yīng),但特異性的杭幽門(mén)螺桿

27、菌HsPs的免疫反應(yīng),沒(méi)有完全清除幽門(mén)螺桿菌,其原因可能與幽門(mén)螺桿菌的免疫逃避關(guān)【481。Huff發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌感染能抑制機(jī)體HsP70表達(dá),并推測(cè)這有助于幽螺桿菌的免疫逃避【49.HsPs在幽門(mén)螺桿菌致病機(jī)制中可能發(fā)揮有重要作用。表1.HSpsandMueosalproteetioninDigestiveTract CellsoranimalsHSPsindueerBehaviorofHSPsDamageResultsInvestigatorsInvit陽(yáng)GuineaPiggastrieHeatshoekHSP7小EthanolProteetionNakamuraeta mueosaleel

28、lsHSC70+HSP90十GuineaPiggastrieGGAHSP6價(jià)EthanolProteetionHirakawaetalmueosa!eellsHSP70十HSC70+HSP90十GastriemueosaleellsRebamiPideInvlvORatstomachHyPerthermiaRatstomachRePeatedadminis·trat10nofASARatstomaehRePeatedadminis·trat10nOfASARatStom朗hGGAHSP7價(jià)ROMProtectionHahmetalHSP70+HSP70十WIRSt鄺55AS

29、A一indUeedgastriedamageASA一indUeedgastrieaPoPtosisWIRStreSSProteetionItohandNogueProteetionJinetaiHSP70十HSP60·HSP60+HSP70+HSC70+HSP90+ProteetionA!derlllanctaProteetlonHi.改awaetal三、HsPs與腫瘤大量研究證實(shí),HSPs在許多腫瘤組織及組織的癌變過(guò)程中有異常表達(dá)現(xiàn)象.管癌中,HSp27在腺癌中的表達(dá)減少,而在鱗癌中的表達(dá)增加,;HSP10、HSP 與宮頸及結(jié)腸癌變過(guò)程有關(guān),”,:HsPzo、HsP4o在胃癌中的表

30、達(dá)增加,HsP還可作為肝細(xì)胞癌的早期腫瘤指標(biāo).腫瘤組織中HSPs表達(dá)增高的具體機(jī)制目前未完全闡明.一種假設(shè)認(rèn)為這是由腫瘤自身的生理病理學(xué)特征所導(dǎo)致的。由于瘤組織生長(zhǎng)旺盛,通常存在著相對(duì)的血供不足、缺氧、PH降低等,這些生長(zhǎng)條的不足誘導(dǎo)了HSP:的表達(dá).而最近的研究認(rèn)為HSP:的表達(dá)增加可能與腫瘤進(jìn)展的基因異常有關(guān)55。癌變過(guò)程中產(chǎn)生了癌基因蛋白,而這些變異蛋白可以誘導(dǎo)休克反應(yīng).突變型P53在腫瘤組織中非常常見(jiàn)“,.正常細(xì)胞中,野生型P53在泛一蛋白酶作用下很快就會(huì)發(fā)生蛋白分解,因此不會(huì)發(fā)生p53蛋白蓄積現(xiàn)象.但在瘤細(xì)胞中,由于氨基酸序列的變異導(dǎo)致p53的構(gòu)象異常。HSPs識(shí)別這種異常構(gòu)把它作為

31、異常折疊信號(hào)并與之結(jié)合,使突變型p53不能通過(guò)其正常的泛素一蛋白途徑進(jìn)行蛋白分解【川,突變型P53在腫瘤細(xì)胞內(nèi)發(fā)生蛋白積聚,并作用于細(xì)胞期折點(diǎn),促進(jìn)細(xì)胞的無(wú)序生長(zhǎng).研究發(fā)現(xiàn)HsPs對(duì)不同腫瘤組織的預(yù)后影響不同.以HSP70為例,在乳腺癌、頸癌、子宮內(nèi)膜癌等腫瘤組織中,HSP70的表達(dá)增高與腫瘤細(xì)胞的低分化、淋結(jié)轉(zhuǎn)移等不良預(yù)后因素有關(guān);而在食管癌、胰腺癌及腎癌等腫瘤中,HSP70的表達(dá)提示腫瘤的預(yù)后較好;胃癌、前列腺癌中的HSP70表達(dá)水平與腫瘤預(yù)后無(wú)顯關(guān)系,。四、HSPs治療研究進(jìn)展1.免疫佐劑腫瘤免疫學(xué)研究主要目的之一是尋求腫瘤特異性抗原,活化特異殺傷腫瘤細(xì)的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cTL,并增

32、強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤排斥反應(yīng).但由于腫瘤源于自組織,所以不能正常呈遞杭原激活CTL,因此設(shè)想加入免疫佐劑以提高腫瘤組的免疫原性。源于腫瘤組織的HSP是針對(duì)此腫瘤的有效疫苗。由于HSP的高水平達(dá)和序列的高度保守性,使免疫系統(tǒng)易于識(shí)別這些HSPs,從而可能成為細(xì)胞免的靶蛋白.Lukacs發(fā)現(xiàn)將編碼分枝桿菌HSP65的基因轉(zhuǎn)入鼠巨噬細(xì)胞腫瘤細(xì)胞后不再誘發(fā)同系和無(wú)胸腺小鼠腫瘤591.在體內(nèi)腫瘤攻擊實(shí)驗(yàn)中,化學(xué)誘生劑誘腫瘤組織的HSP7O和gP96表達(dá)可使腫瘤組織退縮.HSPs本身雖然沒(méi)有免疫原性,但它是天然的免疫系統(tǒng)識(shí)別信號(hào),腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)HSPs蛋白,容易被自身免系統(tǒng)的自然殺傷細(xì)胞所識(shí)別,使腫瘤細(xì)胞對(duì)免疫

33、殺傷的敏感性增加“,.HSP作分子佐劑的功能并不局限于腫瘤杭原。研究發(fā)現(xiàn),分枝桿菌HSP60和HsP70與相抗原形成的融合蛋白可以誘導(dǎo)特異性T細(xì)胞反應(yīng)“,2,.外源性人HSP60可刺激人鼠巨噬細(xì)胞快速釋放TNF一a,還可誘導(dǎo)Thl型免疫應(yīng)答,促進(jìn)IL一12和IL一15釋1631.HsPs可以增加腫瘤細(xì)胞表面MHcl類(lèi)分子的表達(dá),并激活TcRY6+細(xì)胞、細(xì)胞和NK細(xì)胞。激活的DC細(xì)胞可以呈遞抗原,激活CTL,殺滅腫瘤細(xì)胞.但HsP作為分子佐劑也有一定的局限性一部分免疫原性杭原膚無(wú)法特異地與HSP結(jié)合從腫瘤組織中分離純化結(jié)合抗原膚的HSP較為復(fù)雜,且大部分腫瘤目前還缺乏確有效的腫瘤特異性抗原,對(duì)H

34、SP佐劑的開(kāi)發(fā)尚需深入研究.2.腫瘤HSP90靶向治療大量研究證實(shí),HSPgO抑制劑格爾德霉素(geldanamyoin對(duì)腫瘤有高度的異性和抑制作用“,但因?yàn)榘殡S明顯的肝毒性作用而限制了它在臨床的應(yīng)用.17從G具有格爾德霉素所有HsPgo的相關(guān)作用而毒性明顯減少,目前作為腫瘤靶治療藥物進(jìn)入H期臨床研究65.17AAG對(duì)腫瘤特異性HsP90復(fù)合物的親和力是正細(xì)胞HsP90的100倍“,通圳印制HsP90與蛋白激酶的結(jié)合,促進(jìn)腫瘤相關(guān)激酶降解671,抑制類(lèi)固醇受體功能68j,發(fā)揮杭腫瘤作用.Blag。skl。nny等人發(fā)現(xiàn)腫細(xì)胞中HsP90與突變型p”的結(jié)合親和力大大增加【691,利用17一AAG

35、作用于HSP90的末端核酸結(jié)合位點(diǎn),可以封閉HsP90與腫瘤組織中的突變型p53的結(jié)合位點(diǎn)70j,突變型P53很快地被泛素一蛋白酶系統(tǒng)降解。抑制HSP90能促進(jìn)包括Akt途徑在內(nèi)多個(gè)腫瘤增殖信號(hào)缺陷川,增加細(xì)胞對(duì)缺氧、化療藥物的敏感性,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)的凋亡71.由于HsP90抑制劑能同時(shí)減少多種HsP90相關(guān)的蛋白激酶水平【65,此Csermely認(rèn)為它作為多靶向治療藥物,在腫瘤治療方面比高選擇性靶向治療這種異型蛋白的存在導(dǎo)致了細(xì)胞對(duì)HsPgO抑制劑的耐藥【川。目前HSP90抑制別的瘤抑制作用雖然不及放療、化療效果,但它可以和放、化療聯(lián)合應(yīng)用,增強(qiáng)治的敏感性.Munster發(fā)現(xiàn)紫衫醉聯(lián)合17從G共

36、同處理紫衫醇耐藥的乳腺癌細(xì)胞,著增強(qiáng)了紫衫醇對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性作用,而聯(lián)合應(yīng)用17AAG和血管生成抑制劑對(duì)乳腺癌也有明顯的治療作用,51。3.細(xì)胞保護(hù)性治療(表2小量的物理、化學(xué)刺激可以誘導(dǎo)組織細(xì)胞HsPs表達(dá),提高組織蛋白在細(xì)胞內(nèi)折疊環(huán)境和穩(wěn)定性,以獲得杭擊更大損傷刺激的耐受性.隨著適應(yīng)性細(xì)胞保護(hù)用研究的深入,人們提出了預(yù)防性藥物處理誘導(dǎo)分子伴侶HsPs表達(dá)來(lái)改善臨床理狀態(tài)的設(shè)想.陸續(xù)有研究發(fā)現(xiàn),誘導(dǎo)HSP70有助于移植器官的存活,促進(jìn)神再生,緩解慢性疾病如糖尿病的惡化等.治療性誘導(dǎo)HSPs的方法有幾種,最為見(jiàn)的是組織熱療和藥物誘導(dǎo).Karmazyn發(fā)現(xiàn)將大鼠體溫升高到42促進(jìn)了大鼠臟的缺血性

37、損傷的恢復(fù),而這種保護(hù)治療作用與HsP70升高的時(shí)間曲線一致川但是因?yàn)闊岑煼秶皽囟鹊南拗?其臨床治療收益不大.許多藥物對(duì)HSPs都有導(dǎo)作用.17Ae抑$lJHsPgo活性的同時(shí)也能活化HsFI【,誘導(dǎo)HsP4o、HsP7o等Hs的合成,但是作為杭腫瘤藥物,17AAG誘導(dǎo)的HsPs主要表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞的保護(hù),削弱了杭腫瘤效應(yīng)。GGA作為臨床消化性潰瘍治療藥物,對(duì)HSP70的誘導(dǎo)作用研最為廣泛.Hirakawa預(yù)先給予豚鼠GGA可誘導(dǎo)HSP70更高水平的表達(dá)并防止胃彩發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷【?81.Tomisat。用乙醇,過(guò)氧化氮或鹽酸短期處理豚鼠胃私膜細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜失去完整性而致死亡,GGA可通過(guò)誘導(dǎo)H

38、SP70的表達(dá)而保護(hù)胃私膜免受應(yīng)激的損傷791。Kawai認(rèn)為長(zhǎng)期給予GGA可刺激低蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)失調(diào)大鼠的胃私的熱休克反應(yīng),這種作用對(duì)由于基礎(chǔ)疾病影響而很難改善營(yíng)養(yǎng)狀況的慢性消耗疾病有很好的胃私膜保護(hù)作用,。,.1997年vigh提出HsPs協(xié)誘導(dǎo)klj(。induee: 的概念,其本身對(duì)HsPs沒(méi)有直接的誘導(dǎo)作用,但能提高細(xì)胞對(duì)各種刺激誘導(dǎo)的HsPs合成能力。研究發(fā)現(xiàn),利用HsPs協(xié)誘導(dǎo)劑能延緩肌姜縮側(cè)索硬化的發(fā)生并拮抗CCK誘導(dǎo)的急性胰腺炎.31.表ZHSpmodulatoreomPotindsComPoundModUlationReferenCeSCarbenoxonoleIndueer2

39、一CyeloPenten小oneIndueerDexamethasoneIndueerHSP70HSF一lHSF一1Nagayamaetal(2001Rossietal(1996SUnetal(2000Geranyl一geranylaCetofiePaeoniflorinIndueerHSP70PotentialindicationsUICer勸ralinfeetionsISChemiCheartdise朋eInflammationCe傳b攝l陰dCardiacisehemiaNotidentifiedyetooieetal(2001丫妞sudaetal(2005、乞netal(2004Pro

40、teasomeinhibitorsStannousehlorideGlyeyrrhi云nBimoclomol,Arim-oelomol,BRX一220IndueerHSP27HSP40HSP70IndueerHSP70InduCerHSP70Co·indueerHSF一lCo一indueerHSF一lmembranesGeldanamyein,17AAGInhibitorHSP90Neuro一degenerationTissuetransPlantationNotidentifiedyetALS,diabetieneuroPathyPanereatitis,isehemieheart

41、diseaseC胡CefRadieieol,cyelo一InhibitorProParadleieolPU3,PU24F一CI(Purin一basedmoleeulesInhibitorDihydroxy一PhenylPyrazoleInhibitorHSP90C即CerKimetal(2004Houseetal(2001丫乞netal(2004Vighetal(1997,Kurthy(20(2,Jednakovits(2000RakoncZayJ嘆2002Kieranetal(2004Whiteselletal(1994,Neckers(2005sogaetal(1998,丫妞ngetal(

42、2004Triehostatin一(histonedeaeetylaseinhibitorsInhibitorHSP90HSP90HSP90Ca】ICefC即CetC助CerChiosisetal(2001Kreusehetai(2005Yuetal(2002(摘自CsabaS,etal.BritishJournalofPharmaeology,2005:144.構(gòu)建幽門(mén)螺桿菌疫苗HSPs作為幽門(mén)螺桿菌表面的有效抗原成分,能夠引起機(jī)體特異免疫應(yīng)答以消幽門(mén)螺桿菌;而且,由于HSPs具有族內(nèi)高度保守性,消除了因幽門(mén)螺桿菌株多性帶來(lái)的治療復(fù)雜性,所以開(kāi)發(fā)HSP作為幽門(mén)螺桿菌疫苗已成為胃腸研究中的個(gè)熱

43、點(diǎn).Todoroki用編碼HSPA和HSPB的DNA疫苗接種幽門(mén)螺桿菌感染的小鼠,發(fā)現(xiàn)DNA疫苗明顯抑制了小鼠胃內(nèi)的細(xì)菌生長(zhǎng),小鼠胃炎程度較對(duì)照組明顯減疫苗誘導(dǎo)了小鼠抗幽門(mén)螺桿菌的體液免疫,從而抑制了幽門(mén)螺桿菌增殖.進(jìn)一研究發(fā)現(xiàn),幽門(mén)螺桿菌雖不能被完全清除,但疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)在接種后的個(gè)月內(nèi)仍可持續(xù)存在【84。因此正確接種疫苗可減緩疾病進(jìn)展.李明峰將HsPA和素酶(UreB兩個(gè)目的基因插入同一表達(dá)載體,并在大腸桿菌得到高效表達(dá)。HsPA一UreB融合蛋白可能作為一種有效的蛋白質(zhì)疫苗用于幽門(mén)螺桿菌的預(yù)防和療.為臨床應(yīng)用提供了新的途徑,5,.五、HSPs的研究展望由于HSP的眾多生物學(xué)功能及巨大

44、的應(yīng)用前景,因此深入探索HSP:的功能機(jī)并將HSPs功能應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)及生物工程等方面將有重要意義.1由HSPs在許多腫瘤組織中均有異常表達(dá)現(xiàn)象,血清中某一HSP及其杭體水平的檢有可能為臨床腫瘤的監(jiān)測(cè)及預(yù)后提供評(píng)價(jià)指標(biāo);2HsPs的基因多態(tài)性檢測(cè)尚于研究的起步領(lǐng)域,深入研究HsPs的基因多態(tài)性也可能為疾病發(fā)生傾向性提供測(cè)指標(biāo);3尋求時(shí)機(jī)體無(wú)損傷或損傷小的強(qiáng)HSP70誘導(dǎo)劑,以便發(fā)揮HSP70功提高人體杭擊疾病侵襲的能力;4確立機(jī)體細(xì)胞HSPs表達(dá)標(biāo)準(zhǔn),尋找不同疾狀態(tài)下HSPs水平,幫助建立疾病的預(yù)警系統(tǒng);5菌體(H.Pylori疫苗及腫疫苗的研制開(kāi)發(fā)以防治幽門(mén)螺桿菌相關(guān)疾病和腫瘤.參考文

45、獻(xiàn)【41BraigK·ChaPeronins.CurrOPinStruetBiol,1998,8:159一656WeibeZahnJ,TessarzP,SehliekerC,etal.Thermotoleraneerequiresrefoldingofaggregate ProteinsbysubstratetransloeationthroughtheeentralPoreofCIPB.Cell,2004:119:653·6571panjwaniN,AkbariO,GareiaS,etal.TheHsc73moleeulareh即erone:involvementinM

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48、a:inducedhe shoekProtein70eonferseytoProteetionbysuPPressingJNKaetivationandinhibitingaPoPtotie98【16GabaiVL,MeriinAB,MosserDD,etal.HsP70Preventsactivationofstresskinases:anov Pathwayofeellularthermotolerance.JBiolChem1997:272:18033一37181ROhdeM,DaugaardM,JensenMH,etal.Membersoftheheat一shockProtein70f

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55、e(N05l一andinhibitsNOS11一associatedsignalinganddePressesthemitoehondrial apoPtotieeascadeduringbrainstemdeath.JBiolChem2007:282:4585一600【41YasuhiroTandSusumu0.ReeentedvaneesingastroiniestinalPathoPhysiology:roleofhe shoekProteinsinmucosaldefenseanduleerhealing.BiolPha丁InBull2001:24:1一9【43GabaiVL,Buda

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