热休克蛋白与创伤性颅脑损伤的研究进展与临床应用

Research Progress and Clinical Applications of Heat Shock Protein in Traumatic Brain Injury

摘要: 创伤性颅脑损伤(TBI)是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一，其病理生理机制复杂，涉及原发性损伤后的继发性级联反应，包括氧化应激、神经炎症、血脑屏障破坏及细胞凋亡等。热休克蛋白(HSPs)作为一类高度保守的分子伴侣，在细胞应激反应中发挥关键作用，其通过调控蛋白质稳态、抑制炎症反应及抗凋亡等机制参与TBI的病理过程。近年来，HSPs在TBI中的作用机制、诊断价值及治疗潜力成为研究热点。本综述系统梳理了HSPs的生物学特性与功能，TBI的病理生理机制，HSPs在TBI中的作用机制、流行病学相关性、诊断技术、治疗策略、争议点及未来展望。通过整合现有研究证据，本综述旨在阐明HSPs在TBI中的核心作用，为TBI的精准诊断与靶向治疗提供理论依据。

Abstract: Traumatic brain injury (TBI) ranks among the foremost causes of mortality and disability globally, characterized by intricate pathophysiological mechanisms that encompass secondary cascades subsequent to the primary injury. These cascades include oxidative stress, neuroinflammation, disruption of the blood-brain barrier, and apoptosis. Heat shock proteins (HSPs), a class of highly conserved molecular chaperones, are integral to the cellular stress response and are implicated in the pathological processes of TBI through mechanisms such as the regulation of proteostasis, suppression of inflammatory responses, and anti-apoptotic effects. In recent years, the mechanistic roles, diagnostic value, and therapeutic potential of HSPs in TBI have garnered significant research interest. This review systematically synthesizes the biological properties and functions of HSPs, the pathophysiological mechanisms of TBI, and the mechanistic roles, epidemiological correlations, diagnostic techniques, therapeutic strategies, controversies, and future perspectives of HSPs in TBI. By integrating existing research evidence, this review aims to elucidate the central role of HSPs in TBI, thereby providing a theoretical foundation for precision diagnosis and targeted therapy.

1. 热休克蛋白与创伤性颅脑损伤的基础理论

1.1. 热休克蛋白的生物学特性与功能

热休克蛋白(HSPs)是一类在进化上高度保守的蛋白质家族，广泛存在于原核生物和真核生物中，其表达水平在细胞受到热应激、氧化应激、缺血缺氧等刺激时显著升高[1]。根据分子量大小，HSPs可分为小分子HSPs (如HSP27、HSP30)、HSP40、HSP60、HSP70、HSP90及HSP100等亚家族，不同亚家族具有独特的细胞定位与生物学功能[2]。例如，HSP70家族作为分子伴侣的核心成员，主要定位于细胞质、线粒体及内质网，通过ATP依赖的方式参与新生肽链折叠、错误折叠蛋白降解及蛋白质转运等过程[3]。此外，HSP90作为一种关键的分子伴侣，参与调控多种信号蛋白的折叠与稳定性，如EGFR、Akt及类固醇激素受体等，其抑制剂已在癌症治疗中显示出潜力[4]。

HSPs的功能不仅局限于蛋白质稳态调控，还参与免疫调节、细胞凋亡及氧化应激应答等过程。例如，HSPB3在运动神经元中特异性表达，其过表达可显著抑制损伤诱导的运动神经元凋亡[5]。在氧化应激条件下，ERK介导的BIS磷酸化可调控HSF1的核转位，进而影响HSP70的表达，最终调节细胞对氧化应激的敏感性[6]。此外，ARD1介导的Hsp70乙酰化在应激反应中发挥关键作用：应激早期，Hsp70在K77位点被ARD1乙酰化，与共伴侣Hop结合促进蛋白质重折叠[7]；应激后期，Hsp70去乙酰化并与泛素连接酶CHIP结合，启动蛋白质降解过程[7]。这一动态调控机制确保了细胞在应激条件下的蛋白质稳态平衡，对细胞存活至关重要。

1.2. 创伤性颅脑损伤的病理生理机制

创伤性颅脑损伤(TBI)是指头部受到外力作用导致的脑组织损伤，其病理生理过程可分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。原发性损伤是外力直接作用于脑组织导致的即时损伤，包括脑挫伤、颅内血肿、弥漫性轴索损伤及颅骨骨折等。继发性损伤则是在原发性损伤基础上，通过一系列级联反应逐步发展的病理过程，包括血脑屏障破坏、氧化应激、神经炎症、细胞凋亡及兴奋性毒性等[8]。研究表明，TBI后血脑屏障的破坏可导致血管通透性增加，血浆蛋白及炎症细胞浸润，进一步加重脑组织水肿与神经损伤[9]。

TBI后的神经炎症反应是继发性损伤的核心环节之一。损伤后小胶质细胞迅速激活，释放促炎细胞因子如IL-1β、TNF-α及IL-6，同时星形胶质细胞增生形成胶质瘢痕[10]。在未成年小鼠TBI模型中，损伤后3天胶质纤维酸性蛋白(GFAP)及小胶质细胞标志物Iba1的表达显著升高[11]。此外，氧化应激在TBI中也发挥重要作用：损伤后线粒体功能障碍导致活性氧(ROS)大量产生，进而引发脂质过氧化、蛋白质氧化及DNA损伤[12]。研究发现，20-羟二十碳四烯酸(20-HETE)可通过GPR75激活Src/EGFR/NF-κB信号通路，促进小胶质细胞活化及炎症因子释放，加重未成年小鼠TBI后的神经损伤[10]。

TBI后的细胞死亡形式包括凋亡、坏死及焦亡等，其中凋亡是主要的细胞死亡途径之一。损伤后，促凋亡蛋白Bax表达升高，抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低，Bax/Bcl-2比值失衡导致线粒体膜电位下降，细胞色素C释放，最终激活caspase级联反应[11]。例如，在小鼠TBI模型中，损伤后7天海马CA1区神经元凋亡显著增加，而HSP70的过表达可通过抑制Bax/Bcl-2比值降低神经元凋亡率[13]。此外，TBI后的兴奋性毒性也是导致神经元死亡的重要原因：谷氨酸大量释放导致NMDA受体过度激活，钙离子内流增加，引发细胞内钙超载及蛋白酶激活[12]。

1.3. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤中的作用机制

热休克蛋白(HSPs)在创伤性颅脑损伤(TBI)中的作用机制主要涉及蛋白质稳态调控、炎症抑制、抗凋亡及血脑屏障保护等方面。研究表明，TBI后HSPs的表达水平显著升高，且其表达模式与损伤严重程度及预后密切相关[14]。在大鼠控制性皮质撞击(CCI)模型中，损伤后24小时至4周，海马组织中HSP90、HSC70及HOP的表达显著升高，且形成异常的分子伴侣复合物，导致蛋白质折叠异常及降解障碍[14]。这一复合物的形成可能是TBI后蛋白质稳态失衡的关键机制之一。

HSP70是TBI中研究最为广泛的HSPs成员，其通过多种途径发挥神经保护作用。首先，HSP70可直接与错误折叠的蛋白质结合，促进其重折叠或降解，维持蛋白质稳态[7]。其次，HSP70可抑制炎症反应：在TBI模型中，HSP70的过表达可显著降低IL-1β、TNF-α及IL-6等促炎细胞因子的表达。17-AAG作为HSP70的诱导剂，可通过激活HSP70表达减轻TBI后的脑水肿及神经功能缺损[15]。此外，HSP70还可通过抑制凋亡通路发挥保护作用：在小鼠TBI模型中，HSP70转基因小鼠的脑损伤体积显著减小，出血程度降低，且MMPs的表达与激活受到抑制，相反，HSP70敲除小鼠的损伤体积显著增大，神经功能预后更差[16]。

小分子HSPs如HSP27在TBI中也发挥重要作用。HSP27可通过抑制actin聚合稳定细胞骨架，保护血脑屏障完整性[17]。研究发现，内皮细胞特异性过表达HSP27可显著减轻缺血再灌注损伤后的血脑屏障破坏，减少中性粒细胞浸润[17]。此外，HSP27还可通过调控MAPK通路抑制细胞凋亡：在TBI模型中，HSP27的磷酸化可结合凋亡信号调节激酶1 (ASK1)，阻止其激活JNK/p38通路，进而抑制神经元凋亡[18]。

HSP90在TBI中的作用较为复杂，其既可通过调控客户蛋白(如EGFR、Akt)参与损伤后的修复过程，也可能通过促进炎症反应加重损伤。HSP90抑制剂17-DA可显著降低TBI小鼠的脑水肿、Evans蓝渗出及紧密连接蛋白的丢失，同时抑制ROS生成及MMP-2/9的激活[19]。这表明HSP90的抑制可能通过减轻血脑屏障破坏及炎症反应发挥神经保护作用。

研究表明，在TBI后，坏死的细胞会释放大量内容物，比如：HSP70、HSP90，进入细胞外空间成为eHSPs，与TBI后的炎症反应相关[20]。此时，eHSPs扮演损伤相关分子模式(DAMPs)的角色，可被小胶质细胞、星形胶质细胞等表面的模式识别受体(如Toll样受体2/4，TLR2/4)识别[21]，TLR4的激活会进一步触发下游髓样分化因子88 (MyD88)依赖的信号通路，导致核因子κB (NF-κB)等关键促炎转录因子的活化，进而大量诱导肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、白介素-1β (IL-1β)等促炎因子的表达[22] [23]。这种eHSPs介导的神经炎症是一把“双刃剑”：在损伤初期，适度的炎症有助于清除碎片；但持续或过度的炎症则会加重血脑屏障破坏、导致神经元继发性死亡。

线粒体HSP60：主要定位于线粒体基质，负责线粒体蛋白的折叠和组装[24]。TBI导致的钙超载和氧化应激会严重损害线粒体功能[25]。HSP60通过维持线粒体蛋白稳态，对保障细胞能量代谢和抑制线粒体途径的凋亡至关重要[26]。

内质网GRP78 (HSPA5/BiP)：作为内质网应激的核心调控因子，GRP78在内质网未折叠蛋白反应(UPR)中起核心作用[27]。TBI引起的细胞内环境紊乱会导致未折叠/错误折叠蛋白在内质网中聚集，从而诱发内质网应激[28]。此时，GRP78从内质网跨膜蛋白(如PERK，IRE1α)上解离，激活UPR通路以恢复蛋白质稳态。然而，持续且强烈的内质网应激会促使GRP78参与凋亡信号的激活[29]。因此，GRP78的表达水平和活性动态平衡，是决定TBI后神经元存活与死亡的关键节点之一。

1.4. 热休克蛋白表达与创伤性颅脑损伤的相关性

在临床研究中，血清HSP70水平与TBI患者的预后显著相关。一项针对84例急性重度TBI患者的研究发现，患者血清HSP70水平在损伤后第3天达到峰值(约为健康对照组的3倍)，且HSP70水平与患者的死亡率显著相关[30]。ROC曲线分析显示，血清HSP70诊断TBI患者死亡的曲线下面积(AUC)为0.721 (95% CI: 0.611~0.829)，具有中等诊断价值[30]。此外，HSP70的表达还与TBI后的认知功能恢复相关：在小鼠TBI模型中，β受体阻滞剂普萘洛尔可通过上调HSP70表达改善认知功能，减少海马CA1区神经元凋亡[13]。

HSPs的表达还与TBI后的神经修复过程相关。研究发现，运动康复可通过激活HSP20/BDNF/TrkB信号通路促进TBI后的认知功能恢复[31]。例如，在大鼠TBI模型中，运动训练可显著提高海马及皮质中HSP20、BDNF及TrkB的表达并改善认知功能[31]。此外，HSPs的表达与TBI后的血脑屏障修复密切相关：HSP27可通过抑制actin聚合稳定内皮细胞骨架，减少血脑屏障通透性。在小鼠TBI模型中，内皮细胞特异性过表达HSP27可显著减轻血脑屏障破坏，减少脑水肿[17]。

2. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤中的诊断技术

2.1. 热休克蛋白作为创伤性颅脑损伤的生物标志物

热休克蛋白(HSPs)作为创伤性颅脑损伤(TBI)的生物标志物具有重要的临床价值，其在血清、脑脊液及脑组织中的表达水平可反映损伤严重程度、病理过程及预后[13]。血清HSP70是TBI中研究最为广泛的生物标志物之一。一项针对84例急性重度TBI患者的研究发现，血清HSP70诊断TBI患者死亡的AUC为0.721 (95% CI: 0.611~0.829)，具有中等诊断价值[30]。此外，血清HSP70水平还与TBI后的神经功能缺损显著相关：HSP70水平越高，患者的Glasgow昏迷量表评分越低，血清HSP70可用于急诊室中TBI的快速筛查，帮助区分高危患者与低危患者[30]。

脑脊液HSPs也可作为TBI的生物标志物。研究发现，TBI患者脑脊液中HSP70水平显著升高，且与损伤严重程度及预后密切相关[32]。在大鼠TBI模型中，脑脊液HSP70水平在损伤后24小时达到峰值，且与脑挫伤体积显著相关[32]。此外，HSPs还可与其他生物标志物联合使用，提高诊断准确性：在穿透性TBI模型中，血清HSP70与pNF-H、NF-L联合检测可显著提高TBI的诊断敏感性及特异性[33]，血清HSP70与GFAP、UCH-L1联合检测可显著提高TBI的诊断敏感性及特异性[34]。此外，HSPs还可与其他生物标志物联合使用，以提高诊断准确性[33]。将血清HSP70与GFAP、UCH-L1等新兴血液标志物联合检测，是提高TBI诊断敏感性与特异性的潜在策略。

2.2. 热休克蛋白检测技术的现状

热休克蛋白(HSPs)的检测技术主要包括免疫印迹(Western blot)、酶联免疫吸附试验(ELISA)、免疫组织化学(IHC)及实时定量PCR (qPCR)等，这些技术在TBI的基础研究及临床诊断中得到广泛应用[35]。Western blot是检测HSPs表达的经典方法，可通过特异性抗体检测不同分子量的HSPs亚型，如HSP27、HSP70及HSP90等[3]。ELISA则具有高通量、高灵敏度的特点，适用于血清、脑脊液等体液样本中HSPs的定量检测[30]。免疫组织化学(IHC)可用于检测HSPs在脑组织中的定位与表达，帮助阐明其在TBI中的细胞特异性作用[5]。例如，HSPB3在运动神经元中特异性表达，其过表达可抑制损伤诱导的运动神经元凋亡[5]。qPCR则可用于检测HSPs基因的转录水平，反映其表达调控机制[3]。此外，新兴的检测技术如质谱分析(MS)也逐渐应用于HSPs的检测：质谱分析可用于鉴定HSPs的翻译后修饰，如乙酰化、磷酸化等[7]。然而，目前HSPs检测技术仍存在一些局限性：例如，Western blot及IHC的操作较为繁琐，且结果易受实验条件影响；ELISA虽然灵敏度高，但存在交叉反应的风险；qPCR则无法反映蛋白质的翻译后修饰及亚细胞定位[35]。因此，开发更灵敏、特异的HSPs检测技术是未来的研究方向之一。

2.3. 创伤性颅脑损伤中热休克蛋白的影像学诊断

热休克蛋白(HSPs)的影像学诊断技术主要包括磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)及单光子发射计算机断层扫描(SPECT)等，这些技术可用于检测HSPs在脑组织中的分布与表达，帮助评估TBI的严重程度及预后[35]。

MRI是TBI诊断的常用技术，其可通过检测脑组织的结构变化间接反映HSPs的表达。例如，TBI后HSP70的表达与脑挫伤体积显著相关，MRI可通过T2加权成像及弥散加权成像(DWI)检测脑挫伤体积[36]。此外，MRI还可用于检测HSPs相关的分子变化：例如，聚焦超声(pFUS)联合微泡可诱导血脑屏障破坏，进而激活HSP70的表达，MRI可通过动态对比增强(DCE-MRI)检测血脑屏障的通透性变化[37]。PET成像可通过特异性探针直接检测HSPs的表达，具有高灵敏度及特异性的特点[38]。一种基于HSP90抑制剂的近红外荧光探针(GSAO)可用于检测TBI后的细胞死亡：GSAO可与HSP90结合，标记凋亡及坏死细胞，通过荧光强度反映细胞死亡程度[38]。在小鼠TBI模型中，GSAO的荧光信号与损伤体积显著相关，且在损伤后3小时即可检测到[38]。SPECT成像也可用于检测HSPs的表达，但其灵敏度及特异性较PET更低。

然而，目前HSPs的影像学诊断技术仍存在一些局限性。例如，PET探针的开发较为困难，且存在辐射暴露的风险；MRI虽然无辐射，但对HSPs的直接检测能力有限。因此，开发更安全、特异的HSPs影像学探针是未来的研究方向之一。

3. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤中的治疗策略

3.1. 热休克蛋白作为治疗靶点的药物研发

热休克蛋白(HSPs)作为治疗靶点的药物研发主要集中在HSP70诱导剂、HSP90抑制剂及HSP27调节剂等方面，这些药物在TBI的动物模型中显示出潜在的神经保护作用。

HSP70诱导剂是目前研究最为广泛的药物类型，其可通过激活HSF1通路促进HSP70的表达，进而发挥神经保护作用[39]。例如，17-AAG是一种HSP90抑制剂，可通过抑制HSP90的活性间接激活HSF1，促进HSP70的表达[34]。与此同时HSP90抑制剂也具有潜在的神经保护作用。HSP90是一种关键的分子伴侣，其可调控多种信号蛋白的稳定性，如EGFR、Akt及NF-κB等。在小鼠TBI模型中，HSP90抑制剂17-DA可显著降低脑水肿，减少Evans蓝渗出，保护血脑屏障完整性[17]。此外，17-DA还可抑制ROS生成及caspase-3激活，减少神经元凋亡[17]。机制研究表明，17-DA可通过抑制HSP90/NF-κB通路减少促炎细胞因子释放，进而减轻神经炎症[17]。HSP27调节剂也逐渐成为研究热点：HSP27可通过抑制actin聚合稳定细胞骨架，保护血脑屏障完整性[17]。例如，一种细胞穿透性HSP27融合蛋白(TAT-HSP27)可通过血脑屏障进入脑组织，显著减轻缺血再灌注损伤后的血脑屏障破坏[17]。在TBI模型中，TAT-HSP27可显著减少脑挫伤体积，改善神经功能预后[17]。此外，HSP27的磷酸化调节剂如PKD抑制剂也可通过调控HSP27的磷酸化状态发挥神经保护作用[18]。

然而，目前HSPs靶向药物的研发仍面临一些挑战：HSP90抑制剂的毒副作用较大，如肝毒性及胃肠道反应等；HSP70诱导剂的特异性有待提高，可能激活其他应激反应通路。因此，开发更安全、特异的HSPs靶向药物是未来的研究方向之一[39]。

3.2. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤康复中的作用

热休克蛋白(HSPs)在创伤性颅脑损伤(TBI)的康复过程中发挥重要作用，其可通过促进神经修复、抑制炎症反应及改善认知功能等方式促进患者康复[31]。运动康复是TBI康复的常用方法，其可通过激活HSPs通路促进神经修复：例如，在大鼠TBI模型中，运动训练可显著提高海马及皮质中HSP20、BDNF及TrkB的表达，减少脑挫伤体积，改善认知功能[31]。机制研究表明，HSP20可通过激活BDNF/TrkB通路促进神经元存活及突触可塑性，进而改善认知功能[31]。此外，运动训练还可通过上调HSP70表达抑制小胶质细胞激活，减少促炎细胞因子释放[32]。

药物康复也可通过调控HSPs的表达促进TBI康复。例如，普萘洛尔可通过上调HSP70表达减少海马CA1区神经元凋亡，改善认知功能[13]。在小鼠TBI模型中，普萘洛尔治疗组的认知功能显著优于对照组，且HSP70表达显著升高[13]。此外，一种新型的联合治疗策略(HSP70诱导剂PQ-29联合GAPDH聚集抑制剂RX624)可通过调控HSP70及GAPDH的表达，减少神经元凋亡，改善TBI后的认知功能[40]。在大鼠TBI模型中，联合治疗组的记忆功能及运动功能显著优于单一治疗组[40]。

此外，营养支持也可影响HSPs的表达，进而促进TBI康复。创伤性脑损伤患者在肠外营养支持下，严格控制血糖可显著降低血清HSP27抗体水平，减少应激反应[41]。在一项随机对照研究中，严格血糖控制组(IIT)患者的血清HSP27抗体水平显著低于常规血糖控制组(CGC) (0.47 ± 0.27 mg/dl vs 0.60 ± 0.15 mg/dl, P = 0.03) [41]。这表明营养支持可通过调控HSPs的表达促进TBI康复。

3.3. 热休克蛋白与创伤性颅脑损伤的联合治疗策略

热休克蛋白(HSPs)与创伤性颅脑损伤(TBI)的联合治疗策略主要包括药物联合、药物与手术联合等，这些策略可通过多靶点、多途径发挥神经保护作用[40]。药物联合治疗是目前研究的热点。例如，HSP70诱导剂PQ-29联合GAPDH聚集抑制剂RX624可通过调控蛋白质稳态及细胞凋亡，减少神经元死亡，改善TBI后的认知功能[40]。在大鼠TBI模型中，联合治疗组的记忆功能及运动功能显著优于单一治疗组，且脑挫伤体积显著减小[40]。机制研究表明，PQ-29可通过激活HSP70表达促进蛋白质重折叠，而RX624可抑制GAPDH聚集，减少氧化应激损伤[40]。药物与手术联合治疗也可用于严重TBI的治疗：例如，去骨瓣减压术联合HSP90抑制剂17-DA可显著降低颅内压，保护血脑屏障完整性，改善神经功能预后[19]。

此外，新兴的治疗策略如干细胞移植联合HSPs诱导剂也逐渐应用于TBI的治疗。例如，温度敏感型干细胞(tsUCSMCs)联合亚低温治疗可显著提高干细胞存活率，促进神经修复[42]。在大鼠TBI模型中，tsUCSMCs联合亚低温治疗组的神经功能预后显著优于单一治疗组，且脑挫伤体积显著减小[42]。机制研究表明，亚低温可通过激活HSP70表达保护干细胞免受氧化应激损伤，而tsUCSMCs可分化为神经元及胶质细胞，促进神经修复[42]。

4. 热休克蛋白与创伤性颅脑损伤研究的争议点

4.1. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤中的保护作用争议

热休克蛋白(HSPs)在创伤性颅脑损伤(TBI)中的保护作用存在一定争议，部分研究表明HSPs的过度表达可能加重TBI后的神经损伤[43]。例如，在鱼类热应激模型中，HSP70的过度表达可导致生殖细胞凋亡，抑制生殖功能[43]。这提示HSPs的表达可能存在一个最佳表达范围，过度表达可能产生毒性作用。在TBI模型中，HSP90的过度表达可通过激活NF-κB通路促进炎症反应，加重神经损伤[19]。此外，HSP70的过度表达还可能导致蛋白质折叠异常，形成不溶性聚集体，进而加重神经元损伤[16]。

然而，多数研究表明HSPs在TBI中发挥神经保护作用。HSP70的过表达可显著降低脑挫伤体积，减少出血，改善神经功能预后[17]。此外，HSP27的过表达可保护血脑屏障完整性，减少脑水肿[17]。这些研究表明，HSPs的保护作用可能取决于其表达水平、细胞定位及损伤阶段：在损伤早期，适度的HSPs表达可促进蛋白质重折叠及炎症抑制；而在损伤后期，过度的HSPs表达可能导致蛋白质聚集体形成及炎症反应加重[14]。

争议的另一个焦点是HSPs的细胞特异性作用。例如，HSP70在神经元中的表达可发挥神经保护作用，而在小胶质细胞中的表达可能促进炎症反应[39]。在小鼠TBI模型中，17-AAG主要诱导小胶质细胞中HSP70的表达，而神经元中HSP70的表达变化较小[39]。这提示HSPs的细胞特异性表达可能影响其保护作用。因此，深入研究HSPs的细胞特异性作用及表达调控机制是解决争议的关键。

4.2. 热休克蛋白表达水平与创伤性颅脑损伤预后的关系

热休克蛋白(HSPs)的表达水平与创伤性颅脑损伤(TBI)的预后关系存在一定争议，部分研究表明HSPs的高表达与良好预后相关，而另一些研究则表明HSPs的高表达与不良预后相关[30]。例如，一项针对84例急性重度TBI患者的研究发现，血清HSP70水平在损伤后第3天达到峰值，且HSP70水平与患者的死亡率显著相关(OR = 2.3, 95% CI: 1.2~4.5, P < 0.05) [30]。这表明HSP70的高表达可能与不良预后相关。然而，另一项研究发现，HSP70的高表达可显著改善TBI后的认知功能，减少神经元凋亡[13]。在小鼠TBI模型中，HSP70转基因小鼠的认知功能显著优于野生型小鼠，且海马CA1区神经元凋亡率显著降低[13]。

争议的原因可能与HSPs的表达模式、检测时间点及患者的个体差异有关。HSP70的表达在损伤后早期(1~3天)可能与炎症反应及细胞凋亡相关，而在损伤后期(7~14天)可能与神经修复相关[11]。在未成年小鼠TBI模型中，HSP70的表达在损伤后7天达到峰值，且与神经修复显著相关[11]。此外，患者的年龄、性别及基础疾病也可能影响HSPs的表达与预后的关系：未成年患者TBI后HSP70的表达显著高于成年患者，且预后更好[11]。

此外，HSPs的亚型也可能影响其与预后的关系。HSP27的表达与TBI后的认知功能恢复显著相关，而HSP90的表达则与炎症反应及血脑屏障破坏相关[17] [19]。在大鼠TBI模型中，HSP27的过表达可显著改善认知功能，而HSP90的过表达则加重神经损伤[17] [19]。因此，深入研究不同HSPs亚型的表达模式与预后的关系是未来的研究方向之一。

5. 热休克蛋白与创伤性颅脑损伤研究的未来展望

5.1. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤研究中的新兴技术

热休克蛋白(HSPs)在创伤性颅脑损伤(TBI)研究中的新兴技术主要包括基因编辑技术、单细胞测序技术及纳米技术等，这些技术为HSPs的研究提供了新的手段[44]。基因编辑技术如CRISPR-Cas9可用于调控HSPs的表达：通过CRISPR-Cas9敲除HSP90基因可显著降低TBI后的炎症反应及神经损伤[44]。在大鼠TBI模型中，HSP90敲除组的脑挫伤体积显著小于对照组，且神经功能预后更好[44]。此外，CRISPR-Cas9还可用于修饰HSPs的翻译后修饰位点，如乙酰化、磷酸化等，深入研究其功能机制[7]。尽管CRISPR-Cas9在基础研究中展现出巨大潜力，但其临床转化面临重大障碍。首先，递送效率与安全性是关键瓶颈[45]。如何将编辑系统高效、特异性地递送至中枢神经系统的目标细胞(如神经元或胶质细胞)，同时避免脱靶效应和免疫原性反应，是必须解决的难题。

单细胞测序技术可用于研究HSPs的细胞特异性表达。通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)可检测TBI后不同细胞类型中HSPs的表达变化，如神经元、小胶质细胞及星形胶质细胞等[46]。在小鼠TBI模型中，scRNA-seq分析发现HSP70在小胶质细胞中的表达显著高于神经元，且与炎症反应密切相关[46]。此外，单细胞测序技术还可用于研究HSPs与其他基因的共表达网络，深入阐明其调控机制[46]。

纳米技术可用于开发HSPs靶向药物的递送系统。纳米颗粒可通过血脑屏障将HSPs诱导剂或抑制剂递送至脑组织，提高药物的疗效及安全性[47]。在小鼠TBI模型中，负载17-AAG的纳米颗粒可显著提高脑组织中17-AAG的浓度，减少脑挫伤体积，改善神经功能预后[47]。此外，基于HSPs的成像探针也在开发中，例如一种基于HSP90抑制剂的光学探针(GSAO)已用于TBI后细胞死亡的检测。[39]纳米载体在药物递送方面前景广阔，但其临床应用仍面临多重挑战。生物相容性与毒性是首要问题，纳米材料在体内的长期滞留可能产生未知毒副作用[48]。规模化生产(GMP生产)的质控标准难以统一，批次间差异可能影响疗效。此外，纳米颗粒穿过血脑屏障的效率、在脑组织中的分布以及靶向特异性仍需进一步优化，以避免对正常脑组织的脱靶效应[49]。

5.2. 热休克蛋白与创伤性颅脑损伤的个性化治疗前景与挑战

热休克蛋白(HSPs)在创伤性颅脑损伤(TBI)的个性化治疗中具有广阔的前景，其可通过检测患者的HSPs表达水平、基因型及病理特征，制定个体化的治疗方案[30]。HSPs表达水平的检测是个性化治疗的基础：从理论上看，血清HSP70水平较高的TBI患者可能对HSP70抑制剂更敏感，而水平较低的患者则可能需要HSP70诱导剂治疗。在一项针对TBI患者的研究中，血清HSP70水平高于中位数的患者使用17-AAG治疗后的预后显著优于对照组，而血清HSP70水平低于中位数的患者则无显著差异[39]。

基因型检测也是个性化治疗的重要组成部分。HSF1基因多态性可影响HSPs的表达水平，进而影响TBI的预[50]。在一项针对TBI患者的研究中，HSF1基因rs1061581位点的C等位基因携带者HSP70表达水平显著高于T等位基因携带者，且预后更好[50]。此外，HSPs基因的单核苷酸多态性(SNPs)还可影响药物的疗效：例如，HSP90基因rs10873538位点的A等位基因携带者对17-DA治疗的反应更好[19]。

病理特征的评估也可指导个性化治疗。TBI后的炎症反应程度可影响HSPs靶向药物的选择[11]。在炎症反应较重的患者中，HSP90抑制剂可能更有效，因为其可抑制NF-κB通路减少促炎细胞因子释放[19]。而在炎症反应较轻的患者中，HSP70诱导剂可能更有效，因为其可促进蛋白质重折叠及神经元存活[39]。

然而，实现真正的个性化治疗仍道阻且长。HSPs表达水平受多种因素影响，其作为稳定生物标志物的可靠性需大样本临床研究验证；基因多态性与表型的关联性需在不同人种和族群中进一步确认；基于多组学数据的治疗决策模型也亟待开发和完善。

5.3. 热休克蛋白在创伤性颅脑损伤研究中的潜在突破方向

热休克蛋白(HSPs)在创伤性颅脑损伤(TBI)研究中的潜在突破方向主要包括HSPs的翻译后修饰、细胞特异性作用及多靶点联合治疗等方面[7]。HSPs的翻译后修饰是未来的研究热点：ARD1介导的Hsp70乙酰化在应激反应中发挥关键作用，深入研究其调控机制可开发新的治疗靶点[7]。在TBI模型中，通过调控Hsp70的乙酰化状态可显著影响蛋白质稳态及细胞凋亡，进而改善神经功能预后[7]。此外，HSPs的磷酸化、泛素化等翻译后修饰也具有潜在的研究价值[6]。

HSPs的细胞特异性作用也是未来的研究方向。HSP70在神经元中的表达可发挥神经保护作用，而在小胶质细胞中的表达可能促进炎症反应[39]。深入研究HSPs在不同细胞类型中的功能机制，可开发细胞特异性的治疗策略：通过神经元特异性启动子驱动HSP70的表达，可在发挥神经保护作用的同时避免炎症反应的加重[39]。此外，HSPs在神经干细胞中的表达也具有潜在的研究价值：神经干细胞中的HSPs可促进其存活及分化，进而促进神经修复[42]。

多靶点联合治疗是HSPs研究的另一个潜在突破方向。HSP70诱导剂联合抗氧化剂可通过调控蛋白质稳态及氧化应激，发挥协同的神经保护作用[40]。在大鼠TBI模型中，PQ-29联合RX624治疗组的神经功能预后显著优于单一治疗组，且脑挫伤体积显著减小[40]。此外，HSPs靶向药物联合其他疗法的策略也值得探索。例如，在肿瘤治疗中，HSP90抑制剂联合PD-1抗体已显示出协同作用[47]。借鉴此思路，该联合策略未来或可应用于调控TBI后的神经炎症。

NOTES

^*通讯作者。