Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ứng của chuột đối với tình trạng siêu nhiệt thụ động kéo dài 5 ngày giống như thích nghi với nhiệt độ ở người
Tóm tắt
Việc tiếp xúc lặp lại với tình trạng siêu nhiệt ở người dẫn đến quá trình thích nghi với nhiệt (HA), một quá trình thích nghi đạt được thông qua việc tiếp xúc lặp đi lặp lại với tình trạng siêu nhiệt, được đặc trưng bởi việc cải thiện khả năng loại bỏ nhiệt và tăng cường khả năng tập luyện, và độ chịu nhiệt được thu nhận (ATT), một phản ứng tế bào có đặc điểm là tăng cường biểu hiện protein sốc nhiệt (HSP) cơ bản và giảm nhẹ sự gia tăng đột ngột trong biểu hiện HSP do tiếp xúc lại với căng thẳng nhiệt. Các nghiên cứu dịch tễ học ở nhân viên quân sự hoạt động trong môi trường nóng và các vận động viên xuất sắc cho thấy rằng việc tiếp xúc lặp lại với tình trạng siêu nhiệt cũng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe lâu dài. Các mô hình động vật cho thấy rằng việc tiếp xúc đồng thời với tình trạng siêu nhiệt nhẹ hoặc việc tiếp xúc trước đó với tình trạng siêu nhiệt nghiêm trọng có thể ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình nhiễm trùng và chấn thương trong thí nghiệm, nhưng những mô hình này không đại diện cho HA. Trong nghiên cứu này, chúng tôi chứng minh rằng chuột CD-1 liên tục tiếp xúc với tình trạng siêu nhiệt nhẹ (nhiệt độ môi trường khoảng 37°C gây tăng khoảng 2°C trong nhiệt độ cơ thể) trong 5 ngày và sau đó tiếp xúc với một căng thẳng nhiệt (nhiệt độ môi trường 42°C trong 40 phút) đã thể hiện một số đặc điểm nổi bật của HA ở người, bao gồm (1) làm ấm chậm hơn trong khi bị căng thẳng nhiệt và làm mát nhanh hơn trong quá trình phục hồi, và (2) hoạt động tăng cường trong khi bị căng thẳng nhiệt, cũng như một số đặc điểm của ATT, bao gồm (1) tăng biểu hiện cơ bản của HSP72 và HSP90 trong phổi, tim, lách, gan và não; và (2) giảm nhẹ sự gia tăng dần dần trong biểu hiện HSP72 sau khi gặp căng thẳng nhiệt cấp tính. Nghiên cứu này đề xuất rằng việc tiếp xúc liên tục 5 ngày của chuột CD-1 với tình trạng siêu nhiệt nhẹ tạo ra một trạng thái tương tự như các phản ứng sinh lý và tế bào của HA ở người. Mô hình này có thể hữu ích để phân tích các cơ chế phân tử của HA và những hậu quả của nó lên khả năng phản ứng của vật chủ đối với các căng thẳng tiếp theo.
Từ khóa
#Thích nghi với nhiệt #siêu nhiệt #protein sốc nhiệt #mô hình động vật #phản ứng tế bào.Tài liệu tham khảo
Atkinson KA (1989) An introduction to numerical analysis. Wiley, New York
Buckley BA, Owen ME, Hofmann GE (2001) Adjusting the thermostat: the threshold induction temperature for the heat-shock response in intertidal mussels (genus Mytilus) changes as a function of thermal history. J Exp Biol 204:3571–3579
Chen Q, Fisher DT, Clancy KA, Gauguet JM, Wang WC, Unger E, Rose-John S, von Andrian UH, Baumann H, Evans SS (2006) Fever-range thermal stress promotes lymphocyte trafficking across high endothelial venules via an interleukin 6 trans-signaling mechanism. Nat Immunol 7:1299–1308
Christians ES, Yan LJ, Benjamin IJ (2002) Heat shock factor 1 and heat shock proteins: critical partners in protection against acute cell injury. Crit Care Med 30:S43–S50
Chu EK, Ribeiro SP, Slutsky AS (1997) Heat stress increases survival rates in lipopolysaccharide-stimulated rats. Crit Care Med 25:1727–1732
Dietz TJ, Somero GN (1992) The threshold induction temperature of the 90-kDa heat shock protein is subject to acclimatization in eurythermal goby fishes (genus Gillichthys). Proc Natl Acad Sci U S A 89:3389–3393
Ellis G, Carlson D, Hester L, Bagby G, Singh IS, Hasday J (2005) G-CSF, but not corticosterone mediates circulating neutrophilia induced by febrile-range hyperthermia. J Appl Physiol 98:1799–1804
Esher RJ, Wolfe JL (1979) The effects of temperature and housing on water balance in a burrowing mouse, Peromyscus polionotus. J Comp Physiol B 133:241–245
Evans SS, Wang WC, Bain MD, Burd R, Ostberg JR, Repasky EA (2001) Fever-range hyperthermia dynamically regulates lymphocyte delivery to high endothelial venules. Blood 97:2727–2733
Fitzgerald L (1991) Overtraining increases the susceptibility to infection. Int J Sports Med 12 Suppl 1:S5–S8
Flanagan SW, Ryan AJ, Gisolfi CV, Moseley PL (1995) Tissue-specific HSP70 response in animals undergoing heat stress. Am J Physiol 268:R28–R32
Gleeson M, McDonald WA, Cripps AW, Pyne DB, Clancy RL, Fricker PA (1995) The effect on immunity of long-term intensive training in elite swimmers. Clin Exp Immunol 102:210–216
Hasday JD, Bannerman D, Sakarya S, Cross AS, Singh IS, Howard D, Drysdale B-E, Goldblum SE (2001) Exposure to febrile temperature modifies endothelial cell response to tumor necrosis factor-α. J Appl Physiol 90:90–98
Hasday J, Garrison A, Singh I, Standiford T, Ellis G, Rao S, He J-R, Rice P, Frank M, Goldblum S, Viscardi R (2003) Febrile-range hyperthermia augments pulmonary neutrophil recruitment and amplifies pulmonary oxygen toxicity. Am J Pathol 162:2005–2017
Herman CP (1993) Effects of heat on appetite. In: Marriott BM (ed) Nutritional needs in hot environment. National Academy Press, Washington, pp 187–213
Horowitz M, Meiri U (1993) Central and peripheral contributions to control of heart rate during heat acclimation. Pflugers Arch 422:386–392
Horowitz M, Eli-Berchoer L, Wapinski I, Friedman N, Kodesh E (2004) Stress-related genomic responses during the course of heat acclimation and its association with ischemic-reperfusion cross-tolerance. J Appl Physiol 97:1496–1507
Javadpour M, Kelly CJ, Chen G, Stokes K, Leahy A, Bouchier-Hayes DJ (1998) Thermotolerance induces heat shock protein 72 expression and protects against ischaemia–reperfusion-induced lung injury. Br J Surg 85:943–946
Jiang Q, DeTolla L, Kalvakolanu I, Fitzgerald B, Hasday JD (1999a) Fever upregulates expression of pyrogenic cytokines in endotoxin-challenged mice. Am J Physiol 276:R1653–R1660
Jiang Q, DeTolla L, Kalvakolanu I, Van Roojien N, Singh IS, Fitzgerald B, Cross AS, Hasday JD (1999b) Febrile range temperature modifies early systemic TNFα expression in mice challenged with bacterial endotoxin. Infect Immun 67:1539–1546
Jiang Q, Cross AS, Singh IS, Chem TT, Viscardi RM, Hasday JD (2000) Febrile core temperature is essential for optimal host defense in bacterial peritonitis. Infect Immun 68:1265–1270
Linde F (1987) Running and upper respiratory tract infections. Scand J Sport Sci 9:21–23
Lund SG, Ruberte MR, Hofmann GE (2006) Turning up the heat: the effects of thermal acclimation on the kinetics of hsp70 gene expression in the eurythermal goby, Gillichthys mirabilis. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 143:435–446
Magalhaes F, Amorim FT, Passos RL, Fonseca MA, Oliveira KP, Lima MR, Guimaraes JB, Ferreira-Junior JB, Martini AR, Lima NR, Soares DD, Oliveira EM, Rodrigues LO (2010) Heat and exercise acclimation increases intracellular levels of Hsp72 and inhibits exercise-induced increase in intracellular and plasma Hsp72 in humans. Cell Stress Chaperones 15:885–895
Maloyan A, Palmon A, Horowitz M (1999) Heat acclimation increases the basal HSP72 level and alters its production dynamics during heat stress. Am J Physiol 276:R1506–R1515
Manthous C, Hall J, Olson D, Singh M, Chatila W, Pohlman A, Kushner R, Schmidt G, Wood L (1995) Effect of cooling on oxygen consumption in febrile critically ill patients. Am J Respir Crit Care Med 151:10–14
Marshall H, Campbell S, Roberts C, Nimmo M (2007) Human physiological and heat shock protein 72 adaptations during the initial phase of humid-heat acclimation. J Therm Biol 32:341–348
McClung JP, Hasday JD, He JR, Montain SJ, Cheuvront SN, Sawka MN, Singh IS (2008) Exercise-heat acclimation in humans alters baseline levels and ex vivo heat inducibility of HSP72 and HSP90 in peripheral blood mononuclear cells. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 294:R185–R191
Meyer TN, da Silva AL, Vieira EC, Alves AC (2000) Heat shock response reduces mortality after severe experimental burns. Burns 26:233–238
Nielsen B, Hales JR, Strange S, Christensen NJ, Warberg J, Saltin B (1993) Human circulatory and thermoregulatory adaptations with heat acclimation and exercise in a hot, dry environment. J Physiol 460:467–485
Ostberg JR, Taylor SL, Baumann H, Repasky EA (2000) Regulatory effects of fever-range whole-body hyperthermia on the LPS-induced acute inflammatory response. J Leukoc Biol 68:815–820
Ostberg JR, Gellin C, Patel R, Repasky EA (2001) Regulatory potential of fever-range whole body hyperthermia on langerhans cells and lymphocytes in an antigen-dependent cellular immune response. J Immunol 167:2666–2670
Peters EM, Bateman ED (1983) Ultramarathon running and upper respiratory tract infections. An epidemiological survey. S Afr Med J 64:582–584
Peters EM, Goetzsche JM, Grobbelaar B, Noakes TD (1993) Vitamin C supplementation reduces the incidence of postrace symptoms of upper-respiratory-tract infection in ultramarathon runners. Am J Clin Nutr 57:170–174
Rice P, Martin E, He J-R, Frank M, DeTolla L, Hester L, O’Neill T, Manka C, Singh I, Hasday J (2005) Febrile-range hyperthermia augments neutrophil accumulation and enhances lung injury in experimental gram-negative bacterial pneumonia. J Immunol 174:3676–3685
Riddle MS, Halvorson HA, Shiau D, Althoff J, Monteville MR, Shaheen H, Horvath EP, Armstrong AW (2007) Acute gastrointestinal infection, respiratory illness, and noncombat injury among US military personnel during Operation Bright Star 2005, in Northern Egypt. J Travel Med 14:392–401
Roop SA, Niven AS, Calvin BE, Bader J, Zacher LL (2007) The prevalence and impact of respiratory symptoms in asthmatics and nonasthmatics during deployment. Mil Med 172:1264–1269
Sawka MN, Young AJ (2005) Physiological systems and their responses to conditions of heat and cold. In: Tipton CM, Sawka MN, Tate CA, Trejung RL (eds) ACSM’s advanced exercise physiology textbook. Lippincott, Williams & Wilkins, Baltimore, pp 535–563
Sawka MN, Young AJ, Cadarette BS, Levine L, Pandolf KB (1985) Influence of heat stress and acclimation on maximal aerobic power. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 53:294–298
Sawka MN, Wenger CB, Pandolf KB (1996) Thermoregulatory responses to acute exercise-heat stress and heat acclimation. In: Fregly MJ, Blatteis CM (eds) Handbook of physiology section 4, environmental physiology. Oxford University Press, New York, pp 157–185
Sawka MN, Latzka WA, Montain SJ, Cadarette BS, Kolka MA, Kraining KK, Gonzalez RR (2001) Physiologic tolerance to uncompensable heat: intermittent exercise, field vs laboratory. Med Sci Sports Exerc 33:422–430
Schumacker P, Rowland J, Saltz S, Nelson D, Wood L (1987) Effects of hyperthermia and hypothermia on oxygen extraction by tissues during hypovolemia. J Appl Physiol 63:1246–1252
Shein NA, Grigoriadis N, Horowitz M, Umschwief G, Alexandrovich AG, Simeonidou C, Grigoriadis S, Touloumi O, Shohami E (2008) Microglial involvement in neuroprotection following experimental traumatic brain injury in heat-acclimated mice. Brain Res 1244:132–141
Singh IS, Gupta A, Nagarsekar A, Cooper Z, Manka C, Hester L, Benjamin IJ, He J-E, Hasday JD (2008) Heat shock co-activates interleukin-8 transcription. Am J Respir Cell Mol Biol 39:235–242
Slutsky AS (2002) Hot new therapy for sepsis and the acute respiratory distress syndrome. J Clin Invest 110:737–739
Sonna LA, Wenger CB, Flinn S, Sheldon HK, Sawka MN, Lilly CM (2004) Exertional heat injury and gene expression changes: a DNA microarray analysis study. J Appl Physiol 96:1943–1953
Spielman RS, Lyman CP (1971) Thermal bradycardia in the mildly stressed rat. Am J Physiol 221:948–951
Tomanek L, Somero GN (2002) Interspecific- and acclimation-induced variation in levels of heat-shock proteins 70 (hsp70) and 90 (hsp90) and heat-shock transcription factor-1 (HSF1) in congeneric marine snails (genus Tegula): implications for regulation of hsp gene expression. J Exp Biol 205:677–685
Villar J, Edelson JD, Post M, Mullen JB, Slutsky AS (1993) Induction of heat stress proteins is associated with decreased mortality in an animal model of acute lung injury. Am Rev Respir Dis 147:177–181
Yamada PM, Amorim FT, Mosley PL, Robergs RR, Schneider SM (2007) Effect of heat acclimation on heat shock protein 72 and interleukin-10 in humans. J Appl Physiol 103:1196–1204