抗高温是怎样炼成的？

度过了一波更强似一波席卷全国的热浪，“高温”与“避暑”在最近每一年的夏天都成了最热的词汇。面对汹涌的酷暑，“中暑人群”绝不仅仅是我们印象里的户外作业人员，其实，每天呆在凉爽惬意的空调间里的白领’族，或许更容易成为“热魔”的俘获对象。你可能不信，但是科学告诉我们，能否战胜这似乎越变越强的“热魔”，我们身体里的一个小小蛋白起到了至关重要的作用——它就是大名鼎鼎的“热休克蛋白”。

　　

　　中暑的内部机制

　　

　　大家都知道高温易导致中暑，这是一种在高温作业环境下，由于热平衡和水、盐代谢失调引起的以中枢神经、心血管障碍，汗腺功能衰竭为主要表现的急性疾病。本来我们的身体对于温度有一个自我调节的功能，适宜我们身体的外界温度是20℃～25℃，相对湿度为40％～60％，当温度和湿度有所改变时，身体可以进行自我调节，以适应外界变化。但是当温度超过35℃或有强热辐射、或即使温度不高但湿度较高且通风不良时，长期处于这种环境之下，身体产热大于散热或散热受阻，体内，就会有过量热蓄积，引起器官功能紊乱和组织损害——就是我们常说的中暑。

　　面对高温，人体就如同进入了桑拿房，呼吸困难，头脑发胀；而深入到我们身体内部，当细胞在接收到高温的信号后，第一时间紧急动员，进入应激的战备状态，开始应对热刺激。有一些非常规的机制被激活，人体会大量合成某些蛋白质，保护我们的细胞和机体，抵御外在的高温挑战。

　　随着现代分子生物学技术的发展，人们越来越重视各种疾病与内在的基因及相关蛋白的关系。虽然，中暑的确切分子机制以及很多问题目前还不完全清楚，比如，相同的条件下，有的人只是略感不适，而有的人则会严重中暑，但这些都说明中暑的发病是和体内相关的基因以及多种蛋白有密切联系的。

　　

　　热休克蛋白的发现与功能

　　

　　热休克现象最早是在1962年意大利的生物学家在研究果蝇的发育时被发现的。他将果蝇幼虫从正常的25℃培育提高为在32℃热环境中培育，30分钟后发现果蝇唾液腺染色体上出现很大的“膨突”，也就是说，该区域基因转录有所增强，而诱导的因素即为温度的升高。随后在1974年，科学家进一步发现，细胞在遭受高于正常温度的刺激时，会大量合成一种蛋白质，并已利用科学的手段成功分离出这组蛋白。因为这种蛋白最初发现时是由高温引起的，所以将这种蛋白质命名为“热休克蛋白”。

　　在后来的研究中发现，高温只是诱导的一个因素，除此之外，当细胞面对缺氧、自由基、有机物、重金属、体内基因损伤、组织创伤、病毒或细菌感染等能对细胞产生损伤的多种外在不利的刺激条件时，均可产生此类蛋白，所以也将这类蛋白统称为应激蛋白。不过习惯上还是采用最初的“热休克蛋白”来称呼它。

　　热休克蛋白不是一种蛋白，而是一大类，按分子量大小可分为以下几个家族：HSP100、HSP90、HSP70、HSP60及小分子HSP，每个家族由多种不同形式或不同修饰程度的蛋白质分子组成，同一家族的成员分子量大小相似。这是一类在进化过程中有高度保守性的蛋白，也就是说，从最小的细菌到昆虫、植物再到我们人类，都含有这类蛋白，而且结构基本相似。其中研究得最多、也最为重要的是HSP70家族，它们是热休克蛋白中具有最高温度敏感性和高度保守性的一类分子。

　　从诱导产生的条件我们就不难看出，这是一种紧急关头挺身而出的“救命蛋白”。在生理条件下，许多热休克蛋白都有低水平反应，但当细胞遭遇高温或外在的不良刺激时，很多正常蛋白质的合成受到抑制，机体通过减少原有蛋白质的合成来优先合成热休克蛋白。

　　热休克蛋白在体内的意义十分重大，通过抗细胞凋亡、抗氧化、协同免疫、结合甾体激素受体等多个方面对细胞进行保护。它在体内主要是以“分子伴侣”的身份出现的，顾名思义，就是帮助机体稳定蛋白质和多肽，当蛋白质发生错误后使之恢复正常，它还能降解严重损伤的蛋白质，以此降低遭受到的损害或修复受损害的细胞。由于细胞、组织和机体的损伤、衰老等过程非常相似，由细胞的演化修补过程我们也发现热休克蛋白可以抵抗衰老，防治一些感染性疾病，它甚至可以通过缓解血压过低和心动过缓来保护心血管、治疗心脏病，它在诊断、防治癌症方面也有积极意义。在上世纪90年代就曾发现，肿瘤细胞中热休克蛋白的含量明显高于普通细胞，肿瘤来源的热休克蛋白具有强大的免疫原性和肿瘤特异性，能够激发保护性的抗肿瘤和抗病毒细胞的免疫反应，这可以帮助人们制备新型的疫苗或药物，成为肿瘤诊断和治疗的新靶点。

　　我们可以将热休克蛋白的作用再拓展，比如将其应用于畜牧业就具有更大的实际意义，因为现在我们饲养种植的动植物往往会由于恶劣的自然灾害而减产，如果能够通过基因工程的方法加强热休克蛋白的合成与表达，使动植物能够抵抗极端温度或恶劣环境的影响，提高产量，那将具有极大的经济价值。

　　总而言之，热休克蛋白已经成为生命科学领域的一个热点和新的希望，吸引了众多科学家的关注和研究。

　　

　　中暑与热休克蛋白

　　

　　已经有大量的实验证实了高温与热休克蛋白的关系——一方面，热休克蛋白的生成量与细胞耐热力成正相关，有研究显示，耐热的细胞株热休克蛋白的表达水平呈现明显的升高；另一方面，从低等生物到高等生物，几乎所有的细胞面对热应激都能产生热休克蛋白。

　　在体外将细胞暴露于42℃～45℃下仅仅几分钟，就可以诱导出热休克蛋白，其水平与热应激强度和持续时间有关。随着热休克蛋白的增多，细胞对热应激会产生耐受状态，受损轻微。这对于细胞的存活非常重要，当细胞接受了一次高温的洗礼后，就有了更大的“勇气”来接受更严峻的挑战，即中等程度的亚致死性热休克可以帮助细胞增强热耐受能力，得以忍受随后温度更高的热处理，就算受到致死量的热应激也能生存，极大地提高了细胞的生存能力。

　　对于人体也是相同的道理，有资料表明，在相似的高温气候条件下，重症中暑患者体内的热休克蛋白水平明显低于相应年龄段的健康对照组；而当这些患者治愈出院时，热休克蛋白的水平相对于刚入院时有升高趋势。这就说明，在高温条件下，当身体内因为某些因素如生理、生化紊乱导致热休克蛋白基因的复制、转录、翻译过程受阻，热休克蛋白没有被有效合成或没有被正常激活，直接后果就是在高温下别人都能扛过去，而你就不幸中暑了；当经历过这么一次“检验”后，体内的热休克蛋白就如同被刺激过了，得以保留下来。

　　这一系列的研究成果对于实际的生活和生产都很有意义。比如如何防止热损伤，是当今国内外职业卫生研究领域的热点，从整体水平、细胞水平、蛋白质水平、基因水平等来研究热休克蛋白生成与环境的关系，将其应用于职业卫生与防护当中，对于高温作业的各工种都有深远的意义。而对于运动员来说，他们在烈日下进行比赛，急速的高强度运动还会使细胞受到无氧等外在的不良刺激，导致细胞产生热休克蛋白，研究二者的关系，必将有利于运动员提高运动成绩和自我保护。另外，还有研究关注以传统凉茶为代表的饮食，通过分析饮食与热休克蛋白的关系，来开发新一代的保健饮食。

　　

　　抗高温是这样炼成的

　　

　　既然我们知道了高温和热休克蛋白之间非同一般的关系，以及热休克蛋白的来龙去脉，我们就知道究竟该如何应付了。我们想提高自己的耐热能力，也需要加强对热休克蛋白的合成和表达。而鉴于热休克蛋白的合成量与受热程度和受热时间有关，对于广大空调屋里的白领一族来说，相比于户外运动者，就比较吃亏了。早上坐的是空调车，进入单位后又有空调，下班的时候基本又是夕阳西下，在酷暑期间几乎不暴露于高温之下。空调让我们的身体在享受清凉的同时，似乎也使我们更容易中暑了。虽然热休克蛋白有天生的基因差异，但后天的锻炼也是重要原因。

　　倘若尝试着逐步提高在高温环境下的驻留时间，从深层次的微观角度看，可以避免体内热休克蛋白的过度衰减，使它们一直处于战备状态，产生热适应，增强耐热能力，在关键时刻，就能够减弱机体热应激反应的剧烈程度，有效避免中暑。在日本、芬兰等国甚至有一种专门的治疗性热水浴，利用的原理就是刺激热休克蛋白，加强我们身体对高温以及一些不良应激的抵御能力，减少伤害。

　　所以，主动拥抱高温，走到阳光下，接受热暴露，适应热环境，让自己热一热，发发汗，绝对不是件坏事。(文章代码：1720)

　　

　　责任编辑　赵柠