ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВ ТЕПЛОВОГО ШОКА 70 КДА В РАЗВИТИИ ОСТРОЙ ФОКАЛЬНОЙ ИШЕМИИ МИОКАРДА И ГОЛОВНОГО МОЗГА

DOI: https://doi.org/None

Е.В. Константинова (1), доктор медицинских наук, М.Х. Шурдумова (1), кандидат медицинских наук, А.М. Сапожников (2), доктор биологических наук, профессор 1-Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Российская Федеpация, 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1; 2-Институт биоорганической химии им. академиков РАН М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, Российская Федеpация, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10 E-mail: [email protected]

При острой фокальной ишемии сердца и головного мозга развиваются сходные процессы, несмотря на наличие очевидных различий в строении, функции и кровоснабжении этих органов. Показано, что независимо от локализации и типа клеток, в условиях ишемии резко увеличивается синтез и значимость стресс-индуцируемых протеинов, в частности белков теплового шока (БТШ). В обзоре представлен современный взгляд на участие БТШ в развитии ишемического повреждения. Охарактеризованы основные типы этих белков, их рецепторы, ключевые механизмы функционирования. Описаны основные источники циркулирующих БТШ70. Обобщены данные экспериментальных и клинических исследований по изучению роли БТШ70 у больных с атеросклерозом, а также их значения в развитии острой фокальной ишемии миокарда и головного мозга. Обсуждаются причины схожести направленности действия БТШ при ишемических поврежениях в разных сосудистых бассейнах. Описаны кардиопротективные и нейропротективные свойства БТШ70, в основе которых лежат шаперонная и антиапоптотическая активность данного протеина, их иммуномодулирующее значение, что позволяет рассматривать БТШ70 в качестве «мишени» для разработки оптимальных методов профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
Ключевые слова: 
белки теплового шока, ишемический инсульт, инфаркт миокарда, атеросклероз
Для цитирования: 
Константинова Е.В., Шурдумова М.Х., Сапожников А.М. ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВ ТЕПЛОВОГО ШОКА 70 КДА В РАЗВИТИИ ОСТРОЙ ФОКАЛЬНОЙ ИШЕМИИ МИОКАРДА И ГОЛОВНОГО МОЗГА. Молекулярная медицина, 2017; (3): -
Список литературы: 
  1. Гусев Е.И., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. М., 2001; 7: 164. [Gusev E.I, Skvortsova V.I. Ishemiya golovnogo mozga. M., 2001; 7: 164 (in Russian)]
  2. Ferrari R. Healthy versus sick myocites: metabolism, structure and function. Eur Heart J. 2002; 4: 1–12.
  3. Lee Y., Gustafsson A.B. Role of apoptosis in cardiovascular disease. Apoptosis. 2009;14 (4): 536–48.
  4. Broughton B., Reutens D., Sobey C. Apoptotic mechanism after cerebral ischemia. Stroke. 2009; 40: 3390–339.
  5. Macario A., Conway de Macario E. Sick chaperones, cellular stress, and disease. N. Engl. J Med. 2005; 353: 1489–501.
  6. Ritossa F. A new puffing pattern induced and temperature shock and DNP in Drosophilia. Experimentia. 1962; 18: 571–3.
  7. Tissieres A., Mitchell H.K., Tracy U.M. Protein synthesis in salivary glands of Drosophila melanogaster. J. Mol. Biol. 1974; 84: 389–98.
  8. Hartl F.U., Hayer- Hartl M. Molecular chaperones in the cytosol: from nascent chain to folder protein. Science. 2002; 295: 1852–8.
  9. Joly A.L., Wettstein G., Mignot G. et al. Dual role of heat shock proteins as regulators of apoptosis and innate immunity. J. Innate Immun 2010; 2: 238–47.
  10. Henderson B, Pockley AG. Molecular chaperones and protein-folding catalysts as intercellular signaling regulators in immunity and inflammation. J. Leukoc Biol. 2010; 88 (3): 445–62.
  11. Takeda K., Akira S. Toll-like receptors in innate immunity. International Immunology. 2005; 17 (1): 1–14.
  12. Mambula S.S., Stevenson M.A., Ogawa K., Calderwood S.K. Mechanisms for Hsp70 secretion: crossing membranes without a leader. Methods. 2007; 43 (3): 168–75.
  13. Hunter-Lavin C., Davies E.L., Bacelar M.M.F.V.G., Marshall M. J., Andrew S. M., and Williams J. H.. Hsp70 release from peripheral blood mononuclear cells. Biochemical and biophysical research communications. 2004; 324: 511–7.
  14. Satoh M., Shimoda Y., Akatsu Т., Ishikawa Y., Minami Y. and Nakamura M.. Elevated circulating levels of heat shock protein 70 are related to systemic inflammatory reaction through monocyte Toll signal in patients with heart failure after acute myocardial infarction. Eur. J. Heart Failure. 2006; 8: 810–5.
  15. Xu Q. Role of heat shock proteins in atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2002; 22: 1547–59.
  16. Pockley A.G., Shepherd J., Corton J.M., Detection of heat shock protein 70 (Hsp70) and anti-Hsp70 antibodies in the serum of normal individuals, Immunol. Invest. 1998; 27: 367–77.
  17. Pockley A.G., Georgiades A., Thulin T., de Faire U., Frostegard J. Serum heat shock protein 70 levels predict the development of atherosclerosis in subjects with established hypertension. Hypertension. 2003; 42: 235–8.
  18. Zhu J., Quyyumi A.A., Wu H. Increased serum levels of heat shock protein 70 are associated with low risk of coronary artery disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2003; 23: 1055–9.
  19. Terry D.F., McCormick M., Andersen S, Pennington J., Schoenhofen E., Palaima E., Bausero M., Ogawa K., Perls T.T. and Asea A. Cardiovascular disease delay in centenarian offspring. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004; 1019: 502–5.
  20. Terry D.F., Wilcox M.A., McCormick M.A., Perls T.T. Cardiovascular disease delay in centenarian offspring. J. Gerontol A boil Sci Med Sci. 2004; 59 (4): 385–9.
  21. Zhang X., Xu Z., Zhou L., Chen Y., He M., Cheng L., Hu F.B., Tanguay R.M. and Wu T. Plasma levels of Hsp70 and anti-Hsp70 antibody predict risk of acute coronary syndrome. Cell Stress Chaperones. 2010; 15 (5): 675–86.
  22. Berberian P.A., Myers W., Tytell M., Challa V., Bond M.G. Immunohistochemical localization of heat shock protein-70 in normal-appearing and atherosclerotic specimens of human arteries. Am. J. Pathol. 1990; 136: 71–80.
  23. Bobryshev Y.V., Lord R.S. Expression of heat shock protein-70 by dendritic cells in the arterial intima and its potential significance in atherogenesis. Vase Surg. 2002; 35 (2): 368–75.
  24. Okada M., Hasebe N., Aizawa Y. Thermal treatment attenuares neointimal thickening with enhanced expression of heat-shock protein 72 and suppression of oxidative stress. Circulation. 2004; 109: 1763–8.
  25. Theriault J.R., Mambula S.S., Sawamura T., Stevenson M.A., Calderwood S.K. Extracellular HSP70 binding to surface receptors present on antigen presenting cells and endothelial/epithelial cells. 2005; 579: 1951–60.
  26. Wick G., Knoflach M., Xu Q. Autoimmune and inflammatory mechanisms in atherosclerosis. Annu Rev Immunol. 2004; 22: 361–403.
  27. Latchman D.S. Heat shock proteins and cardiac protection. Cardiovasc Res. 2001; 51: 637–46.
  28. Драпкина О.М., Ашихмин Я.И., Ивашкин В.Т. Роль шаперонов в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний и кардиопротекции. Российские медицинские вести. 2008; (1): 56–69. [Drapkina O.M., Ashihmin Ja.I., Ivashkin V.T. Rol’ shaperonov v patogeneze serdechno-sosudistyh zabolevanij i kardioprotekcii. Rossijskie medicinskie vesti. 2008; (1): 56–69 (in Russia)]
  29. Suzuki K., Sawa Y., Kagisaki K., Taketani S., Ichikawa H., Kaneda Y., Matsuda H. Reduction in myocardial apoptosis associated with overex-pression of heat shock protein 70. Basic Res Cardiol. 2000; 95: 397–403.
  30. Luss H., Schafers M., Neumann J., Hammel D., Vahlhausd C. Biochemical mechanisms of hibernation and stunning in the human heart. Cardiovascular Research. 2002; 56: 411–21.
  31. Sun J.Z., Tang X.L., Knowlton A.A., Park S.W., Qiu Y. and Bolli R. Late preconditioning against myocardial stunning. An endogenous protective mechanism that confers resistance to postischemic dysfunction 24 h after brief ischemia in conscious pigs. J. Clin. Invest. 1995; 95: 388–403.
  32. Dybdahl B., Slordahl S.A., Waage A. Myocardial ischemia and the inflammatory response: release of heat shock protein 70 after myocardial infarction. Heart. 2005; 91: 299–304.
  33. Константинова Е.В., Хомякова Н.Ф., Константинова Н.А., Подколзина А.В., Сапожников А.М. Взаимосвязь апоптоза и экспрессии белков теплового шока у лимфоцитов периферической крови больных с инфарктом миокарда. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010; 12: 622–5. [Konstantinova E.V., Homjakova N.F., Konstantinova N.A., Podkolzina A.V., Sapozhnikov A.M. Vzaimosvjaz’ apoptoza i jekspressii belkov teplovogo shoka u limfocitov perifericheskoj krovi bol’nyh s infarktom miokarda. Bjulleten’ jeksperimental’noj biologii i mediciny. 2010; 12: 622–5 (in Russian)]
  34. Giffard R.G., Yenari M.A. Many mechanisms for hsp70 protection from cerebral ischemia. J. Neurosurg Anesthesiol. 2004; 16 (1): 53–61.
  35. Popp A., Jaenisch N., Witte O., Frahm C. Identification of ischemic regions in rat model of stroke. Plos ONE. 2009; 4 (3): 4764.
  36. Rajdev S., Hara K., Kokubo Y., Mestril R., Dillmann W., Weinstein P.R. and Sharp F.R. Mice overexpressing rat heat shock protein 70 are protected against cerebral infarction. Ann Neurol. 2000; 47: 782–91.
  37. Tsuchiya D., Hong S., Matsumori Y., Swanson R.A., Dillman W.H., Liu J., Panter S.S. and Weinstein P.R. Overexpression of rat heat shock protein 70 reduces neuronal injury after transient focal ischemia, transient global ischemia, or kainic acid-induced seizures. Neurosurgery. 2003; 53: 1179–88.
  38. Lee S.H., Kim M., Yoon B.W., Kim Y., Ma S., Roh J., Lee J. and Seo J. Targeted hsp70.1 disruption increases infarction volume after focal cerebral ischemia in mice. Stroke. 2001; 32: 2905–12.
  39. Doeppner T.R., Nagel F., Dietz G.P., Weise J., Tonges L., Schwarting S., Bahr M. TAT-Hsp70-mediated neuroprotection and increased survival of neuronal precursor cells after focal cerebral ischemia in mice J. of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2009; 29: 1187–96.
  40. Kelly S., Zhang Z.J., Zhao H., Xu L., Giffard R.G., Sapolsky R.M., Yenari M.A. and Steinberg G.K. Gene transfer of HSP72 protects cornu ammonis 1 region of the hippocampus neurons from global ischemia: influence of Bcl-2. Ann Neurol. 2002; 52: 160–7.
  41. Giffard R.G., Xu L., Zhao H. Chaperones, protein aggregation, and brain protection from hypoxic/ischemic injury. J. Exp Biol. 2004; 207: 3213–20.
  42. Zheng Z., Kim J.Y., Ma H. Anti-inflammatory effects of the 70 kDa heat shock protein in experimental stroke. J. Cereb Blood Flow Metab. 2008; 28 (1): 53–63.
  43. Lee J.E., Kim Y.J., Kim J.Y., Lee W.T., Yenari M.A., Giffard R.G.. The 70kDa heat shock protein suppresses matrix metalloproteinases in astrocytes. Neuroreport. 2004; 15: 499–502.
  44. Weinstein P.R., Hong S., Sharp F.R. Molecular identification of the ischemic penumbra. Stroke. 2004; 35 (I): 2666–70.
  45. Zhan X., Kim C., Sharp F.R. Very brief focal ischemia simulating transient ischemic attacks (TIAs) can injure brain and induce Hsp70 protein. Brain Res. 2008;1234: 183–97.
  46. Tytell M., Greenberg S.G., Lasek R.J. Heat shock-like protein is transferred from glia to axon. Brain Res. 1986; 363: 161–4.
  47. Hightower L.E., Guidon P.T. Selective release from cultured mammalian cells of heat-shock (stress) proteins that resemble glia-axon transfer proteins. J. Cell Physiol. 1989; 138: 257–66.
  48. Jin X., Xiao C., Tancuay R.M.,Yang L., Wang F., Chen M., Fu X., Wang R., Deng J., Deng Z., Zheng Y., Wei Q. and Wu T. Correlation of lymphocyte heat shock protein 70 levels with neurologic deficits in elderly patients with cerebral infarction. Am. J. Med. 2004; 117 (6): 406–11.
  49. Gromadzka G., Zielinska J., Ryglewicz D., Fiszer, U. and Czilstrokonkowska A. Elevated levels of anti-heat shock protein antibodies in patients with cerebral ischemia. Cerebrovasc Dis. 2001; 12 (3): 235–9.