热休克转录因子1的功能及其在消化系统肿瘤中的研究进展

热休克转录因子1(HSF1)作为热休克反应的主要的调节因子,在生命体应对各种有害刺激如热休克、缺血、炎症、氧化应激等条件时,可保护并维持细胞的正常生物活动功能。HSF1不仅可保护正常细胞的功能,也可在肿瘤细胞中发挥关键的调节作用,同时HSF1与肿瘤发生发展的相关性已成为目前研究的热点。消化系统肿瘤具有发病率高、恶性程度高、死亡率高等特点,严重影响国民生命质量和健康寿命,如何早期诊断并及时治疗是目前亟待解决的问题。本文通过阐述HSF1的结构功能特点并对HSF1在消化系统肿瘤的研究进展作综述,为消化系统肿瘤的早期诊断提供思路。     

HSF1生理特征及调控HSP表达的研究进展

热休克因子1(the heat shock factor1,HSF1)通过与热休克蛋白基因上游的热休克元件相结合而调控热休克蛋白的表达,保护机体免受应激因素损害。其活化受到理化因素、细胞因子等不同水平机制的调控,具有结构、功能、活化以及调控过程的自身特点。     

从基因敲除小鼠心肌组织中筛选热休克反应中受HSF1调控的靶基因

目的：用cDNA芯片从热休克转录因子1（HSF1）基因敲除小鼠心肌组织中筛选热休克反应受HSF1调控的靶基因。方法：用cDNA芯片检测热休克反应（42℃ 15 min,恢复3 h）中HSF1 / 小鼠心肌组织基因表达谱的改变(以HSF1+/+小鼠为对照);用RT PCR对cDNA芯片筛选结果进行验证;对差异表达的已命名基因进行启动子区转录因子结合位点的分析。结果：共筛选到差异表达基因1 142个;其中在HSF1 / 小鼠心肌中表达下调的基因为398个,已命名基因为173个;在HSF1 / 小鼠心肌中表达上调的基因为641个,已命名基因为235个。在HSF1 / 小鼠心肌中表达下调2.5倍的已命名基因中,有5个基因启动子区含有热休克元件（HSE）;在HSF1 / 小鼠心肌中表达上调2.5倍的已命名基因中,有6个基因启动子区含有HSE。结论：在热休克反应中,HSF1可对多个基因的表达进行直接或间接的调控。     

热休克因子1对FasL的调控作用

目的研究人热休克因子1(HSF1)对Fas配体(FasL)启动子转录活性的影响。方法用在线启动子分析软件分析FasL启动子区转录因子结合位点;凝胶阻滞实验(EMSA)研究内源性HSF1与FasL启动子区的热休克元件(HSE)结合能力;将组成型活化的HSF1突变体与FasL启动子表达载体FasL-luc共同转染HeLa细胞,采用双荧光素酶报告基因检测系统,检测荧光索酶活性。结果在FasL启动子区发现HSE核心序列(nGAAnnTTCn),HSF1可以与该HSE体外结合;荧光素酶活性测定发现HSF1明显上调FasL-luc转录活性,突变该HSE,则转录激活作用消失。结论 HSF1对FasL具有转录调控作用。     

HSF1调控的炎症相关基因的筛选及SOCS3基因的实验验证

目的：筛选热休克因子1（HSF1）调控的炎症相关基因，初步探讨HSF1对下游基因的调控作用。方法：采用HSF1基因敲除小鼠，制备内毒素腹腔注射以及热休克反应后再给予内毒素腹腔注射的内毒素血症模型，分别抽提HSF1缺失突变纯合子和HSF1野生型小鼠肺组织总RNA，用微阵列进行筛选；用转录元件搜索软件分析差异表达基因的启动子区；选取启动子区含有热休克元件的基因：细胞因子信号转导抑制子3（SOCS3），采用热休克反应（HSR）和HSF1过表达的RAW264，7巨噬细胞给予内毒素刺激，抽提总RNA进行RT—PCR，Northern印迹实验，观察HSR和HSF1过表达对内毒素诱导的SOCS3基因表达的影响。结果：用微阵列的方法筛选到HSF1可能抑制表达的炎症介质基因15个，其中9个基因的启动子区含有热休克元件；HSF1可能促进表达的炎症介质基因11个，其中8个基因的启动子区含有热休克元件；HSR和HSF1过表达可明显抑制小鼠RAW264．7巨噬细胞内毒素诱导的SOCS3mRNA的表达。结论：HSF1可抑制炎症介质SOCS3mRNA的表达。     

HSF4b基因敲除下调αB-晶状体蛋白表达介导白内障发生

目的阐明热休克转录因子4b（HSF4b）对αB-晶状体蛋白（αB-crystallin, CRYAB）的调控在白内障发病过程中的作用及其机制。方法采用qPCR、Western印迹法和免疫荧光检测Hsf4tm1Xyk基因敲除小鼠晶状体中CRYAB和HSF4的表达情况;通过凝胶迁移实验、染色质免疫共沉淀、双报告基因检测等方法研究HSF4b对CRYAB的调控作用;通过免疫荧光分析和免疫共沉淀研究CRYAB与波形蛋白（vimentin, VIM）的相互作用。结果Hsf4tm1Xyk基因敲除小鼠晶状体中CRYAB表达下调;体外试验证实HSF4b和CRYAB的表达呈现正相关性;HSF4b直接与CRYAB启动子结合,激活CRYAB表达的转录过程;CRYAB与VIM存在相互作用。结论阐明了Hsf4tm1Xyk基因敲除小鼠中晶状体发育异常和白内障形成的分子机制。鉴定出CRYAB是HSF4b的下游调控分子。CRYAB对VIM具有稳定作用,有可能是抗白内障药物的作用靶点。     

热休克因子1及热休克蛋白对慢性心理应激鼠工作记忆的保护作用

目的采用HSF1基因敲除小鼠模型探讨热休克因子1及热休克蛋白(heat shock prote in,HSP)在慢性心理应激中对工作记忆的保护作用。方法将热休克因子1(heat shock factor 1)基因野生型小鼠(HSF1 / )和热休克因子1基因敲除小鼠(HSF1-/-)暴露于2个月的慢性心理应激,部分小鼠在暴露于心理应激前给予热休克预处理,2个月后采用T迷宫检测各组小鼠工作记忆,western b lots检测和比较HSP72,HSP25表达,采用单因素方差分析和多因素析因设计方差分析对各组小鼠T迷宫转换正确数和HSP72,HSP25表达进行比较。结果HSF1基因野生型小鼠中,慢性心理应激对T迷宫转换正确数(8.90±0.46)次与对照组(9.58±0.48)次没有明显影响(F(1,65)=0.23,P>0.05),HSF1基因敲除小鼠中,慢性心理应激引起T迷宫转换正确数(4.00±0.26)次明显低于对照组(7.33±0.43)次,F(1,65)=32.39,P<0.05)。同时野生型小鼠心理应激后海马组织中HSP72表达(1.35±0.11),HSP25表达(1.05±0.03)明显高于HSF1基因敲除小鼠(0.23±0.03),(0.26±0.02),均P<0.05)。热应激也诱导HSP72(1.71±0.05),HSP25(1.33±0.05)表达增加,明显高于HSF1基因敲除小鼠[(0.26±0.03),(0.23±0.08),均P<0.05],但未发现热应激预处理对T迷宫转换正确数有影响(F(1,65)=0.32,P>0.05)。结论HSF1以及慢性心理应激诱导的HSP72,HSP25表达,在慢性心理应激中对工作记忆具有保护作用。     

过表达热休克因子1突变体对RAW264.7细胞的影响

目的建立稳定转染热休克因子1(HSF1)显性正性和显性负性突变体的细胞株,并探讨HSF1突变体过表达对细胞生长的影响。方法用脂质体将真核表达质粒pcDNA3.1(+)-HSF1+和pcDNA3.1(+)-HSF1-分别转染RAW264.7细胞株,G418筛选阳性单克隆,Western blot鉴定高表达的克隆,流式细胞术检测稳定转染HSF1突变体的细胞与转空载体细胞的生长及凋亡情况。结果建立了稳定表达HSF1显性正性或显性负性突变体的细胞株,并发现转染HSF1突变体细胞能影响正常细胞增殖,但不引起细胞凋亡。结论HSF1突变体能影响RAW264.7细胞正常生长周期。     

组成型αB晶体蛋白在热休克蛋白核转录因子1敲除小鼠心肌中的表达

目的:了解热休克蛋白核转录因子1(HSF1)对小鼠心肌组成型αB晶体蛋白(αB-Crystallin,αBC)表达的影响.方法:用western blot和免疫组织化学的方法,测定组成型αBC在HSF1基因野生型(hsf1+/+)和HSF1基因敲除型(hsf1-/-)小鼠心肌中的表达.结果:αBC在hsf1-/-和hsf1+/+小鼠心肌表达量分别为68.42±4.16和100.00±7.58(心肌可溶性组分,P＜0.05),20.35±1.01和37.55±1.91(心肌不可溶性组分,P＜0.05);免疫组化显示αBC在hsf1-/-心肌细胞内的表达信号较hsf1+/+明显减弱.结论:HSF1基因是介导组成型αBC基因表达重要的、但不是惟一的因子.     

适应性心肌肥大机制中热休克蛋白及其转录因子1的正向调控作用

目的 探讨热休克蛋白（Hsp）及其转录因子1（HSF1）在运动性心脏肥大小鼠心肌中的表达及对心肌的保护作用.方法 取8周龄雄性同窝野生型小鼠48只,其中24只转入人HSF1基因.将转基因小鼠与野生型分别随机分为3组：假手术模型组（对照组）、运动诱导心肌肥大模型组（运动诱导组）、高血压诱导心肌肥大模型组（高血压诱导组）.运动诱导模型制作：给予5周的运动锻炼 高血压诱导模型制作：结扎小鼠腹主动脉5周.5周后对3组小鼠进行心脏超声检测,同时对心肌组织进行组织学分析以及Hsp70、Hsp27和HSF1的检测.结果 与对照组比较,高血压诱导组心壁厚度明显增大、缩短分数明显降低（均P＜0.05） 与高血压诱导组比较,运动诱导组心率、收缩压及左室舒张末期内径均明显减小（均P＜0.05） 转基因小鼠的2个诱导组心壁厚度均明显小于野生型小鼠（均P＜0.05）,缩短分数均大于野生型小鼠（均P＜0.05）.高血压诱导组及运动诱导组小鼠心肌细胞直径均明显大于对照组（均P＜0.05）,而高血压诱导组小鼠心肌纤维化程度均明显强于运动诱导组及对照组（均P＜0.05） 转基因小鼠2个诱导组心肌细胞直径均明显小于野生型小鼠（均P＜0.05）.运动组小鼠心肌Hsp70和Hsp27的表达显著增强,HSF1的表达也被激发 而且其Hsp70和HSF1的表达较之高血压组和对照组均明显增加 转基因小鼠心肌Hsp70和HSF1的表达较之野生型小鼠增加更明显.结论 HSF1在适应性心肌肥大以及良性与非良性肥大转变中发挥着重要的调控作用,对心脏有着生理性保护作用.     

HSP70在喉乳头状瘤和声带白斑组织中的表达及其临床意义

目的: 探讨热休克蛋白70(HSP70)及其上游调控因子HSF1在喉乳头状瘤和声带白斑中的表达,阐明其在喉癌发生中的作用。方法:应用免疫组织化学法检测6例声带白斑 (声带白斑组)、6例喉乳头状瘤（喉乳头状瘤组）和7例声带息肉（对照组）的组织标本中HSP70和HSF1蛋白的表达。结果： HSP70和HSF1蛋白在喉乳头状瘤、声带白斑中的表达高于声带息肉,差异有统计学意义（P<0.05或P<0.01）;声带白斑在所有组织中表达最高。对声带息肉、喉乳头状瘤、声带白斑中HSP70蛋白表达量与HSF1表达的关系进行直线回归分析,结果显示,HSP70蛋白表达量与HSF1的变化呈现正的直线相关（r=0.867,P<0.01）。结论：HSP70和HSF1在声带白斑中的高表达可能与喉癌的发生密切相关,且HSP70和HSF1可能成为喉癌早期诊断的指标。
     

HSF1基因敲除小鼠胚胎成纤维细胞的永生化

目的：建立HSF1^-/-，HSF1^＋/＋两种基因型小鼠胚胎成纤维永生化细胞系，为HSF1的功能研究提供实验模型。方法：用脂质体介导的基因转染法将pSV3neo质粒导入HSF1^-/-，HSF1^＋/＋两种基因型小鼠胚胎成纤维细胞，经G418筛选，抗性克隆扩大培养，建立永生化细胞系；用PCR检测两种细胞株中目的基因的整合，用RT—PCR法鉴定SV40T基因在转染细胞中的表达；用Western blot检测所建细胞株的诱导型热休克蛋白70的表达情况。结果：有3个细胞克隆已扩大培养稳定传代达6个月，经鉴定SV40T抗原已整合到两种细胞中且稳定表达，HSF1^-/-胚胎成纤维细胞热休克蛋白70的诱导表达消失。结论：成功建立永生化HSF1^-/-，HSF1^＋/＋两种基因型小鼠胚胎成纤维细胞。     

热休克因子1表达与宫颈癌临床病理特征及生存的关系

目的 分析宫颈癌组织中热休克因子1(heat-shock factor 1,HSF1)表达与临床病理特征及生存的相关性.方法 收集2009年11月至2013年12月于重庆医科大学附属第一医院妇科直接行手术治疗的FIGO分期为ⅠA～ⅡA期的宫颈癌病例,检测并分析癌组织中HSF1的表达与临床病理特征及无进展生存时间(progress free survival,PFS)的相关性.结果 癌组织中HSF1表达强度与癌细胞肌层浸润深度呈显著正相关(P=0.02);在高级别病变、脉管癌栓阳性及淋巴结阳性患者组织中HSF1表达高于低级别病变、无脉管癌栓及淋巴结转移患者,但差异无统计学意义(P =0.45、0.80、0.13).HSF1表达的高、低对早期宫颈癌的PFS没有显著影响(P=0.33),但癌症基因组图谱(the Cancer GenomeAtlas,TCGA)数据库中320例宫颈癌患者的基因数据分析显示:HSF1基因表达越强,患者的预后越差(P=0.02).结论 癌组织中HSF1高强度表达与宫颈癌进展程度直接相关,并可能直接影响生存.