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（一）名词解释 1. 应激反应（stress） 2. 应激原（stressor） 3. 低氧诱导因子（hypoxia inducible factor, HIF） 4. 活性氧(reactive oxygen species, ROS ) 5. 急性期反应蛋白（acute phase protein, APP） 6. 热休克蛋白（heat shock protein, Hsp） 7. 冷休克蛋白（cold shock protein, Csp） 8. 急性高原病（acute mountain sickness, AMS） 9. 慢性高原病 (chronic mountain sickness, CMS) （二）简答题 1. 简述细胞应激反应的基本过程 2. 简述急性期反应蛋白的生物学功能 3. 简述热休克蛋白的基本功能 （三）论述题 1. 机体受到各种应激原刺激后是如何应对刺激的？ 2. DNA损伤后，细胞是如何应对的？ 参考答案与提示 （一）名词解释 1．应激反应可分为全身应激反应和细胞应激反应。 全身应激反应是指机体在受到各种内外环境的伤害因素刺激时发生的、以下丘脑—垂体--—肾上腺皮质轴和交感—肾上腺髓质为主的神经内分泌反应，并伴有一系列功能代谢的改变，是一组非特异性的全身适应综合征。 全身应激反应是指机体在受到各种内外环境的伤害因素刺激时发生的细胞应激反应指细胞在生存过程中也同样会受到各种内源或外源致损伤因素的作用，对这些有害刺激细胞会产生防御或适应性的反应。细胞应激反应机制在不同物种之间高度保守 2． 能使细胞产生应激反应的刺激或因素称为应激原。应激原大致可分为五类 物理因素, 化学因素，生物因素，细胞营养物质的缺乏，心理、社会环境因素。 3. HIF-1是细胞低氧应激反应中重要的转录因子，是由HIF-1a亚基与HIF-1b亚基组成的二聚体，可以促进多种低氧敏感基因的表达，产生诸如红细胞生成增多、血管增生、血管舒张以及无氧糖酵解增强等整体和细胞水平的变化，以利细胞和机体在低氧条件下生存。 4. 生物体产生的ROS主要指化学性能比氧活泼的含氧化合物，包括超氧阴离子（O-.2）、羟自由基（OH·）、单线态氧（′O2）、过氧化氢（H2O2）、过氧化物自由基（ROO·）、一氧化氮（NO）、和过氧亚硝酸基（ONOO·）等。 5． 急性期反应（acute phase response）是指各种疾病，特别是传染、炎症、外伤和免疫性疾病时，机体产生以防御为主的非特异性应激反应，此时，血浆中多种蛋白浓度迅速变化，这些蛋白质称之为急性期蛋白（acute phase protein, APP）。血浆中任何蛋白质的浓度只要高于或低于正常浓度的25%都可被定义为急性期反应蛋白。据此，可以将他们分为两大类即浓度升高的急性期反应蛋白和浓度降低的急性期反应蛋白。 6．Tisseres等最早发现在热环境中果蝇幼虫的唾液腺、脑及其它组织许多蛋白的合成减少，却合成一组特殊蛋白质，即热休克蛋白，除热应激外，还有许多其它因素也可以诱导机体的热休克蛋白的产生。根据分子量大小，将主要的Hsp s分为4个家族 Hsp 90家族、 Hsp 70家族、Hsp 60家族及小Hsp家族。 7． 几乎所有单细胞生物在环境温度急剧下降的过程中大部分蛋白质的合成被终止，但有一类蛋白质的表达却急剧增加，这类蛋白质被称为冷休克蛋白（cold shock protein，Csp），这些蛋白对细胞在冷环境下的生存至关重要。Csp作为转录调控因子，改变多种蛋白的表达模式，产生对寒冷的生物学效应。在细菌，植物，酵母中都有与Csp同源的蛋白，但在脊椎动物中还没有找到。 8． 当人体快速暴露于低氧环境时，由于受到低氧性应激反应使体内产生一系列代偿性调节，如增加肺通气量、加快心率、提高肺动脉压等使机体建立新的代偿机制，适应低氧环境，达到充分习服。但少数平原人进入高原后不能达到有效的习服而导致各种急性高原病（Acute Mountain Sickness，AMS）。AMS包括急性高原肺水肿（high altitude pulmonary edema； HAPE）和高原脑水肿（high altitude cerebral edema； HACE），其发生率与上山速度、海拔高度及低氧性应激反应的个体差异有关。 9． 是长期居住在海拔3 500 m以上的居民，对低氧环境丧失习服所致的独特临床综合征。高原低压性低氧是本病的主要原因。病程缓慢，逐渐发展为红细胞增多，肺动脉高压和低氧血症；临床以疲乏无力，头痛头晕，睡眠差，神经精神功能紊乱为主要表现。当脱离低氧环境，返回低海拔地区后，症状逐渐消失。CMS可包括高原红细胞增多征（血色素20克以上，红细胞压积65%以上）和高原心脏病。本病主要发生于移居高原的内陆人，而高原世居者如藏族，其患病率相对较低。 （二）简答题 1 1．细胞在受到各种各样的应激原刺激时，为了保证其自身的正常生长、发育和新陈代谢，细胞本身有一系列完善的应激机制，通过对各种信号的整合作用，最终引起细胞的自我修复或细胞的凋亡等生物效应。细胞应激反应为一系列高度有序事件，依次为 (1) 细胞感受应激原信号； (2) 启动细胞内应激反应相关信号转导通路； (3) 改变细胞内各种效应蛋白的活性，尤其是一些转录因子的活性； (4) 活化的转录因子促进应激反应相关基因的快速表达，合成多种应激蛋白； (5) 应激相关的蛋白分子保护细胞免受损伤或修复已有的损伤，细胞继续生存；若无法修复应激损伤，则诱导细胞的凋亡。 2 2．急性期反应（acute phase response）是指各种疾病，特别是传染、炎症、外伤和免疫性疾病时，机体产生以防御为主的非特异性应激反应，在急性期反应过程中，血浆中任何蛋白质的浓度只要高于或低于正常浓度的25%都可被定义为急性期反应蛋白。APP的种类很多分布广泛, 但总体来看，它是一种起动迅速的机体防御机制。其生物学功能主要表现在以下三方面 (1) 抑制蛋白酶 创伤、感染时体内蛋白分解酶增多，APP中的蛋白酶抑制剂可避免蛋白酶对组织的过度损伤。如α1蛋白酶抑制剂，抗糜蛋白酶，α2 巨球蛋白。 (2) 清除异物和坏死组织 以APP中的C反应蛋白的作用最明显，它可与细菌细胞壁结合，起抗体样调理作用；并激活补体经典途径／促进吞噬细胞的功能；抑制血小板的磷脂酶，减少其炎症介质的释放等。 (3) 抗感染、抗损伤 C反应蛋白、补体成分的增多可加强机体的抗感染能力；凝血蛋白类的增加可增强机体的抗出血能力等。 3．热休克蛋白的基本功能 (1) Hsp的主要生物学功能是帮助蛋白质的折叠、移位、复性及降解。 (2) 在正常状态下，从核糖体上新合成的蛋白质多肽链尚未经过正确的折叠，其疏水基团常暴露在外。Hsp通过其C末端的疏水区与这些新合成的多肽链结合，从而防止其聚集，并帮助其在折叠酶的作用下逐步完成正确折叠。在蛋白质折叠完成后，Hsp分子伴侣即脱离蛋白质底物。 (3) 在应激状态下，各种应激原导致蛋白质变性，使之成为伸展的或错误折叠的多肽链，其疏水区域可重新暴露在外，因而形成蛋白质聚集物，对细胞造成严重损伤。Hsp充分发挥分子伴娘功能，防止这些蛋白质的变性、聚集，并促进已经聚集蛋白质的解聚及复性。当蛋白质损伤过于严重，无法再解聚及复性时，Hsp家族成员泛素将会与其共价结合，再经过蛋白酶体将其降解，以恢复细胞的正常功能。 （三）论述题 1． (1) 应激反应属于正常的生理反应，是机体维持健康和平衡的基础。 1) 全身应激反应是指机体在受到各种内外环境的伤害因素刺激时发生的、多种激素参与的、非特异性的全身反应。这些反应包括以下丘脑—垂体--—肾上腺皮质轴和交感—肾上腺髓质为主的神经内分泌反应和一系列功能代谢的改变，是一组非特异性的全身适应综合征。 2) 细胞在生存过程中也不可避免的受到各种内源或外源致损伤因素的作用，对这些有害刺激细胞同样会产生防御或适应性的反应，这种反应称为细胞应激。细胞应激反应机制在不同物种之间高度保守。 (2) 能使细胞产生应激反应的刺激或因素称为应激原。应激原大致可分为五类 物理因素, 化学因素，生物因素，细胞营养物质的缺乏，心理、社会环境因素。 (3) 细胞在其生命周期过程中不可避免的要受到上述各种各样的应激原的刺激。为了保证细胞的正常生长、发育和新陈代谢，在长期的进化过程中细胞建立了一系列的应激方式，许多信号分子和信号传导途径参与了应激反应的过程，通过对各种信号的整合作用，最终引起细胞的自我修复或细胞的凋亡等生物效应。 (4) 细胞应激反应为一系列高度有序事件，依次为 1) 细胞感受应激原信号； 2) 启动细胞内应激反应相关信号转导通路； 3) 改变细胞内各种效应蛋白的活性，尤其是一些转录因子的活性； 4) 活化的转录因子促进应激反应相关基因的快速表达，合成多种特异性和非特异性的对细胞具有保护作用的应激蛋白质； 5) 应激相关的蛋白分子保护细胞免受损伤或修复已有的损伤，最终抵抗了应激原的刺激，细胞继续生存；若无法修复应激原造成的损伤，则激活凋亡途径诱导细胞的凋亡。 2．DNA是生命活动中最重要的遗传物质，保持其分子结构的完整性对于细胞至关重要。DNA的损伤直接影响复制、转录和蛋白质合成，进而影响细胞遗传、发育、生长和代谢等生命活动。细胞应对DNA的损伤将是一个十分复杂的过程 (1) DNA损伤信号的感应和信号转导途径的起始 属于PI-3K超家族成员的ATM、ATR和DNA活化的蛋白激酶（DNA-PK）可能作为DNA损伤的感应分子。ATM和ATR都能被应激原引起的DNA损伤所激活，ATM主要对放射线引起的双链损伤起到感应作用，而ATR还能被紫外线或停滞的DNA复制叉所激活。DNA-PK象ATM和ART分子一样，可以感受到DNA的损伤并被激活。活化的DNA-PK再磷酸化下游的蛋白（如p53和MDM 2等）。 (2) DNA损伤信号在细胞内的传递过程 激活的信号通过多条信号转导通路向下游传递，这些信号最终被细胞周期调控系统、DNA修复系统和细胞凋亡调节因子所接收。在DNA损伤的过程中，p53信号通路和MAPK信号通路均具有重要的调控作用。DNA损伤信号可以激活MAPK家族成员ERK、SAPK/JNK和P38，继而活化转录因子NF-κB、AP-1、ATM-2和C-Myc等。JNK亦可以催化p53蛋白的磷酸化，将p53信号通路和MAPK通路联系起来。 (3) DNA损伤后细胞的命运 DNA损伤后经过细胞内一系列的应激过程，最终会有三种结果 1) DNA的损伤不严重，细胞调动所有的损伤修复机制最终修复了被破坏的DNA，细胞解除周期的阻滞，继续进行正常的生长、分化、发育和凋亡； 2) DNA的损伤不严重，虽不能够将损伤的DNA完全修复，但可以部分修复。修复后的细胞仍然可以进行复制，但有形成肿瘤倾向； 3) DNA的损伤过于严重，细胞无法修复损伤的DNA分子，启动细胞的凋亡机制，使无法修复的细胞发生凋亡。 |
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