熱ショックタンパク質と熱体温中の熱ショック反応と、生理学的状態の変化によるその変調

熱ショックタンパク質 (HSP) の基本的な機能は、分子のシャペロンと細胞修復です。HSP の多数の機能と全身の統合的反応、特に中枢神経系によって制御される機能との関連についての文献はほとんどありません。この章では、温熱療法の生理学的状況および慢性ストレス状況との重ね合わせにおいて、熱ストレス中の細胞保護剤として広く認識されている HSP70 スーパーファミリーのメンバーが果たす役割に焦点を当てます。孤束核では、HSP70 レベルが自律神経系の交感神経と副交感神経の感受性を高め、熱中症による脳虚血と低血圧を軽減します。ヒートショック反応を変化させる慢性的なストレス要因は、高温状態時の生理学的プロファイルに影響を与える可能性があります。加齢に伴い、腹側室傍核および側方大細胞核での HSP70 産生の大幅な低下が認められます。同様に、培養細胞の結果は、HSP70 発現の加齢に伴う低下は構成的であり、熱ショック因子 1 (HSF-1) の熱ショックエレメント (HSE) への結合の減少と HSP70 転写の減少によるものであることを示唆しています。これらの変化は、加齢による耐熱性の低下に関連している可能性がありますが、他のストレス因子に応答した HSP70 の産生には影響がありません。対照的に、熱順化 (AC) は、HSP70 の組織貯蔵量を増加させ、熱ショック反応を加速します。ACは、上皮の完全性、血管の反応性、細胞シグナル伝達ネットワークとの相互作用を保護し、保護を強化し、熱傷害を遅らせます。HSP70 と免疫系の関係については、運動に関して説明します。運動は、中枢および末梢構造での HSP72 の生成を介して免疫応答を強化します。脳における HSP72 の効果は、少なくとも部分的には、免疫応答を活性化する「危険信号」を提供する eHSP72 循環 HSP を介して媒介されます。要約すると、HSP は主に細胞保護成分であり、この章で説明する生理学的状況は、統合システムの中央制御における HSP の重要な役割を推測します。

The fundamental functions of heat shock proteins (HSPs) are molecular chaperoning and cellular repair. There is little literature on the association between the numerous functions of HSPs and systemic integrative responses, particularly those controlled by the central nervous system. This chapter focuses on the role played by members of the HSP70 superfamily, universally recognized as cytoprotectants during heat stress, within the physiological context of hyperthermia and with its superimposition on situations of chronic stress. In the nucleus tractus solitarius, HSP70 levels enhance the sensitivity of sympathetic and parasympathetic arms of the autonomic nervous system to attenuate heat stroke-induced cerebral ischemia and hypotension. Chronic stressors that alter the heat shock response may affect the physiological profile during hyperthermic conditions. Upon aging, significantly lower HSP70 production is noted in the ventral paraventricular and lateral magnocellular nuclei. Likewise, results from cultured cells suggest that the age-related decline in HSP70 expression is constitutive and is due to decreased binding of the heat shock factor 1 (HSF-1) to the heat shock element (HSE) and diminished HSP70 transcription. These changes may be associated with decreased thermotolerance upon aging, although HSP70 production in response to other stressors is not affected. Heat acclimation (AC), in contrast, increases tissue reserves of HSP70 and accelerates the heat shock response. AC protects epithelial integrity, vascular reactivity and interactions with cellular signaling networks, enhancing protection and delaying thermal injury. The link between HSP70 and the immune system is discussed with respect to exercise. Exercise enhances the immune response via production of HSP72 in central and peripheral structures. At least in part, the effects of HSP72 in the brain are mediated via eHSP72-circulating HSPs providing a "danger signal" to activate the immune response. In summary, HSPs are primarily cytoprotective components, the physiological situations described in this chapter infer their pivotal role in central control of integrative systems.