细胞应激2012
细胞培养中常见的污染及处理@麦粒
常见细胞污染及其处理方法麦~粒（2012级生物化学与分子生物学专业）摘要：细胞培养是生命科学实验及生物医药产业化中的一项关键技术，细胞污染问题一直是细胞培养中的大敌。
本文综述了细胞培养中污染的类型、处理方法和预防措施等，以期为实验室细胞培养中遇到的细胞污染的解决提供参考。
关键词：细胞培养，细胞污染，支原体污染细胞培养技术是现代生命科学研究中不可缺少的一项基本实验技术，同时也是细胞工程中的核心技术之一。
细胞培养的质量好坏直接关系到实验结果的可靠性与否以及产品质量的合格与否。
在细胞培养中，最基本的原则就是无菌操作，污染是细胞培养最致命的大敌，预防和避免污染是细胞培养成功的关键之一。
特别是对于一些珍贵的细胞株，一旦污染对实验可能就是毁灭性的。
1 污染的类型细胞污染的类型可分为物理、化学、生物三类。
其中化学、生物因素最为常见，物理因素最易被忽视。
1.1物理污染物理性污染通过影响细胞培养体系中的组分，从而影响了细胞的代谢。
最为常见的是温度和辐射（紫外线照射）。
过冷或过热的温度对细胞可引起细胞生理状态的改变，如从冰箱中取出的培养液直接加至37℃培养的细胞中可能会造成细胞应激，影响某些实验现象的观察。
在生物安全柜紫外灭菌时，应当遮蔽对紫外线敏感的试剂，同时普通操作中也要注意对见光易分解的物质进行避光处理。
对于需要使用同位素标记的某些实验，应当注意细胞、试剂周围不能放同位素。
除此之外，有时操作过程中偶尔有异物落入，极易造成污染。
一些小的颗粒状异物作为是微生物污染的载体进入培养液中造成细胞污染。
另外，实验过程中酒精棉球的棉絮、移液器枪头上的某些塑料碎屑等都有可能增加染菌的概率。
1.2化学污染细胞培养中的化学污染大多是由于实验准备或实验过程中造作不当造成的。
在实验准备阶段，细胞培养室中的器皿应做到专用，避免与常用器皿混用。
此外，细胞用器皿洗刷过程中要注意洗刷彻底，不可有洗涤剂等残留。
高压灭菌时应灭菌彻底，并在灭菌后的生物安全柜中打开使用。
内质网应激介导过氧化氢诱导的心肌细胞凋亡
内质网应激介导过氧化氢诱导的心肌细胞凋亡孔曼;陈娟;周洁;朱文德;万丽敏;熊宇芳;李子希【摘要】Objective To investigate relationship between the apoptosis of cardiomyocyte induced by oxidative stress and the endoplasmic reticulum stress(ERS). Methods The cultured H9C2 cells were divided into 2 groups:low concentrationC 100 jLimol/L H2O2)group and high concentrationC500 jumol/L H2O2)group at different time points. The apoptosis rate was detected by flow cytometry and the typical cardiomyocyte apoptosis was observed by hematoxylin-eosinC HE) staining. The expression of ERS marker proteins p-PERK and CHOP was detected by using Western blot. The chemical chaperone 4-phenylbutyric acid (PBA)was used to inhibit ERS in myocardial cells and the expression of p-JNK, p-PERK and CHOP was detected by using Western blot. The activities of Caspase-12 and Caspase-3 were measured by using flow cytometry. Results ? The highest rate of apoptosis was observed in the myocardial cells treated with H2O2 (100 jumol/Dfor 8 h. (2) The expression of ERS marker proteins p-PERK and CHOP was significantly higher in the H2O2 groups. (3)PBA could effectively inhibit H2O2-induced apoptosis of cardiomyocytes,significantly down-regulate the expression of ERS marker proteins p-PERK and CHOP(P<0. 01) ,and significantly reduce the activities of Caspase-3 and Caspase-12 (P<0. 01). Conclusion The low concentration of H2O2 (100 jLtmol/L)significantly induced the apoptosis of myocardial cells via triggering ERS regulation mechanism and high concentration ofH2 O2 (500 jLimol/Dresulted in myocardial necrosis. Our results could provide new clues for prevention and treatment of cardiovascular diseases.%目的探讨氧化应激诱导心肌细胞凋亡是否与内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)的调控机制有关.方法给予乳鼠心肌细胞高低两种浓度(500、100μmol/L)和不同时间(0、4、8、12、24 h)过氧化氢(H2O2)刺激.采用流式细胞仪检测各组心肌细胞的凋亡率;苏木精-伊红染色法(HE)观察心肌细胞凋亡的典型形态;通过Western blot检测ERS标志蛋白p-PERK 和CHOP的表达变化.进一步采用ERS抑制剂化学伴侣PBA(4-phenylbutyric acid)抑制心肌细胞ERS,Westernblot检测p-JNK、p-PERK 和CHOP蛋白的表达变化;采用流式细胞仪检测Caspase-12 和Caspase-3的活性.结果①低浓度H2O2可显著诱导心肌细胞凋亡,高浓度H2O2则导致心肌细胞发生坏死;100 μmol/L H2O2刺激心肌细胞8 h时其凋亡率最高.②心肌细胞发生凋亡时ERS标志蛋白p-PERK 和CHOP表达显著增高.③ERS抑制剂PBA预处理心肌细胞,可有效抑制H2O2诱导的p-PERK、CHOP表达及Caspase-3、Caspase-12活性的上调,与单纯H2O2处理组相比差异有统计学意义(P＜0.01).结论低浓度H2O2可通过促发ERS整合调控机制介导心肌细胞凋亡.这一结果将从ERS整合调控细胞应激的角度为心血管疾病的防治提供新思路.【期刊名称】《华中科技大学学报（医学版）》【年(卷),期】2012(041)003【总页数】5页(P253-257)【关键词】内质网应激;氧化应激;细胞凋亡;心肌细胞【作者】孔曼;陈娟;周洁;朱文德;万丽敏;熊宇芳;李子希【作者单位】华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系,武汉,430030;武汉市中心医院检验科,武汉,430014;华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系,武汉,430030;华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系,武汉,430030;华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系,武汉,430030;华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系,武汉,430030;华中科技大学同济医学院生物化学与分子生物学系,武汉,430030;华中科技大学同济医学院附属中西医结合医院检验科,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】R349.5研究表明，心肌细胞凋亡可参与多种心血管疾病的发生过程，如冠心病、心绞痛、心力衰竭、心肌炎及心脏自身免疫性疾病等［1］。
病生-应激反应发生机制
20
13.性功能障碍
39
34.消遣娱乐的变化
19
14.增加新的家庭成员(如出生、过继、 老人迁入）
39
35.宗教活动的变化(远多于或少于正常)
19
15.业务上的再调整
39
36.社会活动的变化
18
16.经济状态的变化
38
37.少量负债
17
17.好友丧亡
37
38.睡眠习惯变异
16
18.改行
36
39.生活在一起的家庭人数变化
一、应激的神经-内分泌反应
神 蓝斑－交感－肾上腺髓质系统兴奋
经
内
分 泌
下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统兴奋
反
应
其他
精品课件
神经-内分泌反应
（一）蓝斑-交感-肾上腺髓质系统（LC/NE轴） 1. 基本组成
① 脑干蓝斑（敏感区域）及去甲肾上腺素能神经元 ② 交感-肾上腺髓质
上行 边缘系统→导致情绪、认知、行为功能变化 下行 至脊髓侧角→调节交感张力以及肾上腺髓质
•生理性/良性应激(eustress)
指应激原不十分强烈，且
作用时间较短的应激（如短暂
运动、体育竞赛、适度娱乐、
中奖、提升、考试等），是机
体对轻度的内外环境变化及社
会心理刺激的一种重要防御适
应反应，它有利于调动机体潜
能又不致对机体产生严重影响
。
精品课件
•病理性/劣性应激(distress)
应激原过于强烈或持续时 间过长的应激（如休克、大面 积烧伤、长期情绪紧张、竞争 的失败、丧失亲人等），机体 适应机制失效，可直接引起机 体自稳态失衡，导致代谢障碍 和组织损伤，甚至危及生命。
内质网应激
内质网应激庄娟（江苏省淮阴师范学院生命科学学院淮安223300）摘要内质网是真核细胞内蛋白质合成的重要场所，只有正确折叠的蛋白质才能够在内质网驻留或转运至高尔基体。
如果蛋白质合成过多或不能正确折叠与运输，内质网内就会累积大量蛋白质，造成内质网应激，引发未折叠蛋白质反应。
未折叠蛋白质反应主要与内质网感受器蛋白介导的信号通路有关。
关键词内质网应激未折叠蛋白质反应内质网感受器内质网（endoplasmic reticulum，ER）是真核细胞内蛋白质合成、脂质生成和钙离子贮存的主要场所。
多种蛋白需要在内质网中折叠、组装、加工、包装及向高尔基体转运，这是一个需要细胞精确调控的过程。
ER 含有一种免疫球蛋白结合蛋白（immunoglobulin－bind-ing protein，BIP）和蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI），可以帮助与促进蛋白质的正确折叠。
不能正确折叠的畸形肽链或未组装成寡聚体的蛋白质亚单位，无论是在内质网腔内还是在内质网膜上，一般不能进入高尔基体，主要通过泛素依赖性降解途径被蛋白酶体所降解。
当内质网中未折叠或错误折叠蛋白累积，就会造成内质网应激，引发未折叠蛋白质反应（unfolded protein response，UPR）。
1内质网应激内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）是指细胞受到内外因素的刺激时，内质网形态、功能的平衡状态受到破坏后发生分子生化的改变，蛋白质加工运输受阻，内质网内累积大量未折叠或错误折叠的蛋白质，细胞会采取相应的应答措施，缓解内质网压力，促进内质网正常功能的恢复［1］。
引发ERS的因素很多，缺血低氧、葡萄糖或营养物匮乏、钙离子紊乱等可造成急性应激损伤；而病毒感染、分子伴侣或其底物的基因突变等能引发慢性应激损伤。
根据诱发原因，可将ERS分为以下3种类型：①未折叠或者错误折叠蛋白质在内质网腔内蓄积引发的UPR；②正确折叠的蛋白质在内质网腔内过度蓄积激活细胞核因子κB（NF－κB）引发的内质网过度负荷反应（ER over－load response，EOR）；③胆固醇缺乏引发的固醇调节元件结合蛋白质（sterol regulatory element binding protein，SREBP）通路调节的反应。
Nrf2相关知识普及
Keap1-Nrf2-ARE信号通路氧化应激产生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）直接或间接地损伤细胞内蛋白质、脂质、核酸等大分子物质的生理功能，是众多疾病发生的病理生理基础。
机体形成了一套复杂的氧化应激应答系统，当暴露于亲电子试剂或活性氧刺激时，能诱导出一系列的保护性蛋白，以缓解细胞所受的损害。
Nrf2（NF-E2-related factor 2）是细胞氧化应激反应中的关键因子，受Keap1的调控，通过与抗氧化反应元件ARE（antioxidant response element）相互作用，调节抗氧化蛋白和II相解毒酶的表达。
Nrf2与Keap1的结构特征Nrf2是CNC转录因子家族成员，含有6 个高度保守的结构域Neh（Nrf2-ECH homology），分别被命名为Nehl-Neh6。
Nehl 区包含1 个C端亮氨酸拉链结构bZip（basic leucime zipper），bZip与细胞核内小Maf 蛋白（small Maf proteins）形成异二聚体，使Nrf2 能够识别、结合ARE，从而启动目标基因转录。
Neh2区是Nrf2与胞浆蛋白Keap1（Kelch-like ECH-associated protein-1）结合区，含有ETGE基序、DLG基序两个结合位点。
Neh4、Neh5是参与启动下游基因转录的结构域，当进入细胞核的Nrf2以Nrf2-Maf 的形式与ARE 结合后并不能立即启动转录，尚需要其他辅助蛋白如CREB结合蛋白、转录激活剂与Nrf2 的Neh4，Neh5两个结构域结合后，才能启动转录过程。
Keap1是Nrf2在细胞质中的结合蛋白，并与肌动蛋白结合锚定于胞浆中，含有5个结构域，分别为N端结构域（NTR）、干预区（IVR）、BTB区、双甘氨酸重复区（DGR）和C端结构域（CTR）。
其中DGR区也叫Kelch区，是Keap1与Nrf2的结合区，同时也是与胞浆内肌动蛋白结合的位点；IVR区富含半胱氨酸，是整个蛋白的功能调节区；BTB 区与看Keap1同源二聚有关。
内质网应激与疾病
? 三、内质网应激与 2型糖尿病
? 发病机制： 目前发现诸多因素均可通过影响两条 信号通路而导致肝脏、骨骼肌和脂肪组织的胰岛 素抵抗。随着对内质网应激认识的深入，近年来 的研究发现 ERS可通过影响上述两条信号通路诱
导肝脏、肌肉和脂肪组织的胰岛素抵抗的形成， 促进2型糖尿病的发生。内质网应激条件下，一些
目前发现诸多因素均可通过影响两条信号通路而导致肝脏骨骼肌和脂肪组织的胰岛的研究发现ers可通过影响上述两条信号通路诱导肝脏肌肉和脂肪组织的胰岛素抵抗的形成upr介质能通过激活若干丝氨酸苏氨酸激酶包括jnk和ikk进一步导致ire1traf2复合物的形成间接促进了jnk的磷酸化和激活jnkakt磷酸化的能力从而抑制胰岛素的信号转导最终促使炎症细胞的表达和加重胰岛素抵抗
内质网应激
? 发生机制：IRE1与BIP分离后发生自我磷酸化及寡聚化， 活化后的IRE1剪接X盒结合蛋白1(X-box binding protein 1,XBP1)mRNA产生有活性的XBP1s。XBP1s翻译后作为转录 因子进入细胞核内参与分子伴侣、内质网相关蛋白、磷脂 的合成及其他相关蛋白的降解和分泌。PERK的活化过程与 IRE1类似，PERK活化后可催化真核起始因子 2α(eukaryotic initiation factor 2α,eIF2α)第51位 丝氨酸磷酸化，引起活化转录因子4的表达上调。活化转 录因子4可以调控氨基酸代谢、细胞氧化还原、抗应激反 应及CCAAT增强子结合蛋白同源蛋白(C/EBP homologous protein, CHOP)的转录。应激状态下，内质网膜上ATF6的 N端被剪切，ATF6转移至高尔基体，经过水解酶S1P及S2P 水解后成为具有活性的转录因子。ATF6在细胞核内与三种 顺式作用元件：内质网应激反应元件、非折叠蛋白反应元 件及内质网应激反应元件Ⅱ结合，诱导包括CHOP在内的基 质网应激是慢性代谢疾病的 重要标志，也是连接免疫系统与代谢系统 的桥梁。代谢系统的细胞作为合成代谢活 跃的细胞，具有高度发达的内质网。内质 网被视为“代谢感受器”，与内分泌网络 建立了广泛而密切的联系。在营养过剩状 态下，内质网发生应激，成为触发代谢疾 病的重要因素。下面主要从炎症和细胞凋 亡的角度阐述内质网应激的致病机制。
新的细胞死亡模式 铁死亡
一种新的细胞死亡方式
铁死亡
死亡是所有细胞的最终命运
展
望
铁死亡涉及一系列复杂的生化反应， 涉及不同的基因表达，调控和信号传 导系统，Erastin,RSL3,Lanperisone,谷氨 酸等都能诱导肿瘤细胞核脑细胞发生 铁死亡，这种死亡方式与RAS肿瘤细胞 的死亡和神经退行性疾病的发生有密 贴关系。
铁死亡的特点
线粒体变小，但双层膜的密度增 线粒体变小，但双层膜的密度增加， 加，同时表现为细胞质以及蜡质 同时表现为细胞质以及蜡质活性氧自由 活性氧自由基增多。 基增多。
铁死亡的调节
铁死亡是铁依赖的细胞死亡，铁螯合剂 DFO,CFX等俊辉降低这一死亡形式的发 生，贴士许多重要的含铁酶活性抑制了 铁死亡的发生，另外，诸多研究表明铁 与氧化应激有密贴关系。
细胞 凋亡
,ixon等科学家提出了一种叫做铁死亡 的铁依赖性的细胞死亡形式，该死亡方式受细 胞内洗好通路的严格调节
1 2
3
铁死亡的提出 铁死亡的调节 铁死亡的特点
铁死亡的提出
铁死亡是研究erastin小分子杀死含有致癌基 因RAS突变的肿瘤细胞作用机制时被发现的。 RAS是最常见的癌基因，它编码的蛋白是一种 小蛋白，其活性依赖与GPT的结合，突变的 RAS蛋白丧失里水解GTP的或许，从而激活 RAS通路下游的相关基因，导致细胞癌变。
体外诱导内质网应激的常用方法和机制探讨
体外诱导内质网应激的常用方法和机制探讨敖娜【摘要】Endoplasine retirulum stress( ERs )is the basis of the pathophysiology of many diseases. In the cardiovascular, endocrine and metabolic*, neurological and other systems development and progression of the diseases, it has played an important role. In this context, in vitro induction of ERs is the key for further research. In recent years, lots of ERs indurers have been applied to the researchs, but their mechanisms are different. Understanding and mastering the mechanism and application of some common indurers can help to the studies of diseases which is associated with ERs.%内质网应激(ERs)是多种疾病的病理生理基础,在心血管、内分泌及代谢、神经等多种系统疾病的发生、发展过程中都扮演着重要角色,在此背景下,体外诱导ERs成为进一步研究的关键.近年来各项相关研究应用到的ERs诱导剂很多,其作用机制各不相同.了解及掌握一些常用ERs诱导剂的作用机制及适用范围,对与ERs相关疾病的体外研究有重要意义.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2012(018)022【总页数】4页(P3727-3730)【关键词】细胞;内质网应激;衣霉素;毒胡萝卜素;蛋白酶体抑制剂;非酯化脂肪酸【作者】敖娜【作者单位】中国医科大学附属第一医院内分泌科,沈阳,110001【正文语种】中文【中图分类】R34内质网应激(endoplasmic reticulum stress，ERs)是细胞内一种适应性机制，持续或过强的ERs则诱导细胞凋亡，造成组织损伤。
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三、低氧性应激(hypoxia stress)
单纯性的缺氧或缺血缺氧可诱 发缺氧性应激反应
低氧应激
缺氧 低氧感受器
激活HIF-1和相关信号转导通路
细胞反应
提高机体耐受缺氧能力
低氧感受器 1.含血红素蛋白假说 2.氧敏感性离子通道假说 3. NAD(P)H氧化酶复合物学说 4.线粒体逸出活性氧假说 5.氨基酸羟化酶学说 6.乙酰转移酶学说 7. NO和CO学说
的正确折叠、移位、修复或降解。
HSP response to stress
2.调控蛋白转归
泛素是一个使蛋白质降解的分子标签。 机体在试图清除某些异常蛋白质（如变性 蛋白、错误折叠蛋白等）之前，先将这些
蛋白质标上泛素标签，然后经蛋白酶体将
其降解。
2004年10月16日瑞典皇家科学院将本年度诺贝
尔化学奖授予以色列科学家阿龙· 切哈诺沃、阿夫拉
的一种防御反应，目的是对抗伤害、修复
损伤、增加对损伤的耐受性，以最终保护
细胞和/或通过细胞死亡过程最终除去损
伤后不能修复的细胞。
细胞应激反应的特点和基本模式 •细胞应激高度保守(细菌、酵母、植物、
动物等都有)；
•细胞的应激反应包括一系列高度有序事件。
有害刺激/应激原
过强 细胞damage sensors对损伤的感知 细胞死亡 激活细胞信号传导通路 激活下游的转录因子
• 在生理条件下，Nrf2与Keap1结合被扣押在胞浆，并 易于被泛素化降解，因此Nrf2蛋白的半寿期只有20分 钟，在细胞内维持低水平。 • 在氧化应激过程中被激活的一些蛋白激酶，如ERK和 p38以及PKC等可使Keap1和Nrf2磷酸化。导致二者 结合的亲和性下降并与其解离，之后Nrf2转入核内与 靶基因启动子中的抗氧化反应元件（antioxidant response elements，AREs）相互作用，调节血红 素加氧酶-1、谷胱甘肽S-转移酶A2和NAD(P)H醌氧还 酶-1（NQO1）等靶基因的转录。
真核细胞的内质网是细胞内蛋白质合成和折叠、 Ca2+ 存储、脂质合成的重要部位。 各种原因，如缺氧、氧化应激、脂质过度负荷、病 毒感染、药物和毒素等均可扰乱内质网稳态，导致内质 网内未折叠蛋白或错误折叠蛋白积聚或细胞内钙稳态失 衡，引起内质网应激，因此内质网应激是多种细胞应激 反应的共同通路。
内质网应激的主要反应是未折叠蛋白反应
•HSP的诱导
热休克、氧化应激、缺血/氧、重金属等多种应激 原可激活热休克因子(heat shock factor，HSF) 。 HSF是参与热休克反应和诱导热休克蛋白表达的主要 转录因子。 活化的HSF三聚体转入核内，与靶基因启动子区 中的热休克反应元件（heat shock response element，HSE）结合而诱导一系列基因，如Hsp70、 Hsp90和Hsp27、HSBP1、IL-6、 IL-10、细胞泵如多 药耐药1蛋白（ABCB1）等基因的转录。
姆· 赫什科和美国科学家欧文· 罗斯，以表彰他们在泛
素调节的蛋白质降解研究领域中的卓越成就。
泛素E3连接酶
泛素碳端 水解酶
3.介导炎症反应
作为损伤/危险相关分子模式 (DAMPs)，通过模式识别受体，引发炎 症反应。
•损伤/危险相关分子模式(damage-associated molecular patterns, DAMPs) DAPM为细胞的组成部分:如高迁移率族 蛋白（HMGB1) ；热休克蛋白；钙结合蛋白 S100等。
细 胞 应 激
（cell stress）
stress
各种刺激(应激原) 神经内分泌反应 非特异性全身反应 以交感-肾上腺髓质 和下丘脑-垂体-肾 上腺皮质反应为主
提高对刺激的防御适应能力
UV 活性氧 炎症 因子 冷 热
电离 辐射
缺氧
渗透压 变化 细胞 因子
毒 物
药物
机械作用
细胞应激的概念
是细胞对环境因素导致大分子损伤
4. 若通过上述反应仍不能缓解内质网异常蛋白堆 积导致的内质网受压，将触发受损细胞凋亡或 死亡。
未/错误折叠蛋白反应的感受和信号转导
c-Jun等 ATF-2
鞘磷脂酶（SMase）
鞘磷脂 SMase 神经酰胺 + 磷酸胆碱
鞘磷脂－神经酰胺通路
介导多种受体和环境应激在细胞内的 信号转导。
Smase
中性Smase
(细胞膜上)
酸性Smase
(溶酶体)。
SAPK/JNK 细胞凋亡
ERK通路 促进细胞增殖 炎症反应
Nrf2 -- 参与氧化应激的重要转录因子
已知多种应激原可导致蛋白质变性，使之成为伸 展的(unfolded)或错误折叠的(misfolded)多肽链，其 疏水区域可重新暴露在外，因而较易形成蛋白质聚集
物，对细胞造成严重损伤。
HSP能识别和结合新合成的尚未折叠或因 有害因素破坏了其折叠结构的肽链结合，并依 赖其N端的ATP酶活性，利用ATP促成这些肽链
•氧化应激后细胞的命运（存活还是死亡），取 决于ROS的浓度、细胞的功能状态和整体的环境
由于在多种应激原（如低氧、基因毒）作
用和炎症、缺血再灌流损伤等病理生理过程中 都有ROS和自由基的生成增多，而在应激反应 中涉及的基因几乎都受细胞氧还状态所影响。 因此氧化应激反应是多种细胞应激反应中最中 心的通路，参与了缺血再灌流损伤、炎症、肿 瘤、衰老以及多种疾病，如帕金森氏病、 Alzheimer病、艾滋病、糖尿病血管并发症、 心脑血管病等重要疾病的发生和发展过程。
（unfolded protein response，UPR），当各种
原因导致内质网内未折叠蛋白或错误折叠蛋白积聚
时，为了减轻内质网的蛋白质过荷，细胞会启动
（UPR） 以恢复内质网的蛋白质折叠环境和稳态。
UPR包括：
1. 使蛋白质合成减少，以减轻未折叠蛋白的进一
步聚积；
2. 通过诱导伴侣分子（如HSP）和折叠酶的表 达，增强内质网蛋白质的折叠能力； 3.通过激活泛素-蛋白酶体系统和自噬作用，促进 错误折叠蛋白的降解；
HSP的诱导与调节
•HSP的结构
HSP具有N端的高度保守的ATP酶区和C端 的底物识别序列，后者易于结合蛋白质的疏水 结构区。
•HSP的功能 1.分子伴侣（molecular chaperon）
分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可
识别肽链的非天然构象，促进各功能域和
整体蛋白质的正确折叠。但自身并不成为 被折叠的蛋白质的一部分。
基及脂过氧自由基等
生理状态下，GSH/GSSG维持在
高比率，而在氧化应激时，GSH氧化
成 GSSG， GSH/GSSG比 率 下 降，故 可借以评估脂质过氧化损伤情况。
在缺血缺氧、缺血再灌注损伤、
化学性放射性损伤、炎症、肿瘤、重 金属等病理情况下以及老化等过程中， ROS产生增多，而清除能力不足，结 果导致ROS和氧自由基增多。
1962年，Ritossa等将培养的果蝇幼虫由25℃移 至30℃环境中， 30 min后在果蝇唾液腺的多丝染色体 上观察到了蓬松或膨突(puff）现象， 提示该区带基因
转录加强,并可能有某些蛋白质合成增加。
热休克蛋白（heat shock protein, HSP）
1974年，Tissieres采用聚丙烯酰胺凝胶电 泳从遭受热休克的果蝇唾液腺中分离出6种新 的蛋白质，命名为热休克蛋白。
改变靶基因表达，诱导具有保护作用的蛋白质
清除应激原、保护细胞、修复损伤
常见细胞应激的类型
（一）热应激 （二）氧化应激
（三）低氧应激
（四）内质网应激
（五）基因毒应激
（一）热应激（热休克反应）
生物细胞在热应激（或其他应激）状态下所表 现的以基因表达变化为特征的一种防御适应反应 称为热休克反应（heat shock response, HSR） 。
•在化学反应性能方面比氧活泼的含氧化合物，包
. 括氧自由基，如超氧阴离子 ( O2- )以及羟自由基
(OH•)、脂氧自由基、氮氧自由基和非自由基形 式的过氧化氢（H2O2）和单线态氧（1O2)等。
•ROS是细胞正常代谢的产物，参与许多生理过程。
氧自由基的生成
e-
e-＋2H＋
e-＋H＋
e-＋H＋
O2
氧化应激
氧化应激
ROS或自由基 激活信号转 导通路 激活转录因子
MAPK和AKT通路等 Nrf2 、NF-B 等
通过靶基因 起效应
•清除ROS •修复细胞损伤 •细胞凋亡
ROS激活的信号转导通路
1. MAPK家族成员，包括ERK、JNK和 p38通路 2. PI-3K/AKT信号通路
3. PLC-PKC通路， PLC-Ca2+通路
• 氧化应激也可以诱导细胞凋亡。如激活的JNK可通 过激活转录因子AP-1, 上调具有促凋亡作用的基因 表达，诱导细胞凋亡。JNK还能通过线粒体凋亡途 径诱导细胞凋亡。 • NF-B也也可通过上调其具有促凋亡作用的靶蛋白， 促进细胞凋亡。
• 高浓度的ROS可攻击各种细胞成分, 直接造成细胞 结构损伤和功能代谢障碍，诱导细胞凋亡或死亡。
4. 激活鞘磷脂酶（SMase）
紫外线、电离辐射、活性氧、细胞因子等 应激原 ? Rac, cdc42 Ras
PAK/GCK MEKK1/2 MEKKs Raf MAPKKK
SEK1/JNKK
SAPK/JNK
MKK3/6
p38MAPK CHOP等
MEK1/2
ERK1/2 c-Myc等
MAPKK
MAPK 转录因子
后来发现，除热休克外，许多对机体有害 的应激因素，如低氧、缺血、活性氧、基因毒 物质、ATP缺乏、酸中毒、炎症、以及感染等 也可诱导HSP的生成，故HSP又被称为应激蛋 白（stress protein，SPs）。