周霞，凌斌，孫潔，修光輝，朱義超，熊偉

(昆明醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院，昆明650021)

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·綜述·

HMGB1-RAGE/TLRs-NF-κB信號通路與膿毒癥關(guān)系的研究進展

周霞，凌斌，孫潔，修光輝，朱義超，熊偉

(昆明醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院，昆明650021)

高遷移率族蛋白B1(HMGB1)作為晚期炎癥因子可促進早期炎癥因子釋放，不斷觸發(fā)并維持下游炎癥反應，其受體主要有晚期糖基化終產(chǎn)物受體和Toll樣受體，受體活化后可激活各種信號通路，并激活NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路樞紐，進而上調(diào)各種炎癥因子，促進炎癥級聯(lián)反應，進一步促進膿毒血癥發(fā)展。本文對HMGB1介導的信號通路HMGB1-RAGE/TLRs-NF-κB與膿毒癥關(guān)系的研究進展作一綜述。

膿毒癥；高遷移率族蛋白B1；高遷移率族蛋白B1-晚期糖基化終產(chǎn)物受體/Toll樣受體-核轉(zhuǎn)錄因子κB信號通路；炎癥調(diào)控

膿毒癥的發(fā)生與炎癥介質(zhì)的不可控釋放、免疫功能障礙有關(guān)[1]。膿毒癥的最新定義為感染引起的宿主反應失調(diào)所導致的致命性器官功能障礙[2]。由于感染的病原體毒素釋放，激活機體免疫系統(tǒng)，多種炎癥因子序貫性激活，導致機體細胞、組織器官、免疫系統(tǒng)發(fā)生不可逆性損害[3]。一旦機體對炎癥調(diào)節(jié)失衡，將導致組織器官損傷，誘發(fā)全身各系統(tǒng)、多臟器的廣泛損傷及功能障礙[4]。臨床采用生物反應調(diào)節(jié)劑抑制早期炎癥并未取得明顯效果[5]。高遷移率族蛋白B1(HMGB1)作為膿毒癥下游炎癥反應中重要的晚期炎癥因子，在膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用，有望成為新的治療靶點。在小鼠膿毒癥模型實驗中，應用HMGBl抗體或特異性拮抗劑可有效提高小鼠的存活率，甚至在造模24 h后給藥，仍可有效降低其血液中HMGB1的水平[6]。本文就HMGB1介導的HMGB1-晚期糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)/Toll樣受體(TLRs)-核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)信號通路與膿毒癥關(guān)系的研究進展作一綜述，為膿毒癥的治療提供新的思路。

1 HMGB1概述

HMGB1是HMGB亞族中含量豐富的核蛋白，在多種器官中均有表達。人HMGB1位于染色體13q12，由215個氨基酸殘基組成，相對分子質(zhì)量約24 894 Da[7]。人與多種生物的HMGB1氨基酸序列具有高度同源性。在細胞內(nèi)，HMGB1參與核小體構(gòu)建，DNA復制、修復,細胞分化，基因表達與調(diào)節(jié)等多種細胞生命活動；在細胞外，HMGB1可介導炎癥反應、促進腫瘤生長等，具有廣泛的生物學效應。

HMGB1經(jīng)兩種途徑釋放：主動分泌和被動釋放。其主要由活化的單核-巨噬細胞主動分泌，也可通過壞死細胞被動釋放。HMGB1作為損傷相關(guān)分子模式可促進炎癥反應[8]。研究發(fā)現(xiàn)，在某些細胞因子、病原相關(guān)分子模式(PAMP)等多種因素作用下，自然殺傷細胞、樹突狀細胞、內(nèi)皮細胞等也分泌HMGB1。Sun等[1]發(fā)現(xiàn)，在脂多糖狗膿毒癥模型中，HMGB1作為晚期炎癥因子可促進早期炎癥因子(TNF-α和IL-6)釋放，不斷觸發(fā)并維持下游炎癥反應，促進膿毒癥進一步發(fā)展。

2 HMGB1-RAGE/TLRs-NF-κB信號通路與膿毒癥的關(guān)系

HMGB1分泌到細胞外發(fā)揮促炎作用，其主要通過與其受體結(jié)合，激活下游信號通路，促進NF核內(nèi)轉(zhuǎn)移發(fā)揮其炎癥調(diào)控作用。HMGB1的受體主要有RAGE和TLRs，如TLR2和TLR4。受體活化后可激活各種信號通路，如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路，并激活NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路樞紐，進而上調(diào)各種炎癥因子，促進炎癥級聯(lián)反應。

2.1 RAGE及其信號通路 RAGE是免疫球蛋白超家族中一種具有多配體的跨膜受體，主要分兩類：可溶性RAGE(sRAGE)和膜性RAGE，其主要功能是與配體結(jié)合后進行信號轉(zhuǎn)導[9]。RAGE表達范圍廣泛，如在心肌細胞、神經(jīng)細胞、中性粒細胞中均有表達。其與膿毒癥的發(fā)病機制主要是在炎癥的發(fā)病及持續(xù)過程中，傳遞從病原體到活化細胞的信號。

Liliensiek等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在盲腸結(jié)扎穿孔小鼠膿毒癥模型中，與野生型小鼠相比，RAGE缺失型小鼠的動脈氧合升高，生存率顯著改善。RAGE是HMGB1最主要的高親和力受體，RAGE與其配體相互作用激活各種過程，如炎癥、增生、細胞凋亡、細胞遷移等。Lee等[11]發(fā)現(xiàn)，胞外HMGB1與細胞表面受體RAGE結(jié)合是觸發(fā)相關(guān)炎癥疾病的主要信號通路。HMGB1與RAGE結(jié)合，引發(fā)的一系列信號轉(zhuǎn)導級聯(lián),可直接通過NF-κB途徑或間接通過Ras-Jun-氨基端激酶/磷脂酰肌醇-3激酶途徑或MAPKs途徑使NF-κB易位，促進促炎因子、趨化因子、黏附分子的產(chǎn)生，從而導致炎癥；也可通過CDc42-Rac1途徑誘導細胞骨架重排、調(diào)節(jié)軸突生長[12]。Brodsk等[13]臨床研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者28 d的病死率與sRAGE的增加有關(guān)，sRAGE預測預后的敏感度優(yōu)于降鈣素原、C反應蛋白和乳酸等生化指標。Ingels等[14]研究也發(fā)現(xiàn)，外科ICU患者入院時sRAGE的升高與不良預后有關(guān)。以上研究表明，sRAGE有望作為預測膿毒癥患者預后的早期生物標記物。

2.2 TLRs及其信號通路 Bangert等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在心肌炎患者中，局部和全身的HMGB1、sRAGE表達水平升高；在敲除RAGE基因的小鼠中，TLR4水平升高，這說明HMGB1的致炎作用并不只依賴RAGE，TLRs也可能參與炎癥性疾病的發(fā)病機制。TLRs屬于固有免疫中的模式識別受體，廣泛分布于大多數(shù)細胞，胞外結(jié)構(gòu)域可識別PAMP；胞內(nèi)段參與啟動信號轉(zhuǎn)導。TLRs也是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁。TLR4不但可以識別外源的病原體，而且可以識別內(nèi)源性物質(zhì)及降解物。

TLR4/髓樣分化因子88(My D88)信號轉(zhuǎn)導通路主要誘導促炎因子的表達。Gao等[16]研究發(fā)現(xiàn)，TLR2通過募集Toll樣IL-l受體相關(guān)蛋白及My D88，與Toll樣IL-1受體結(jié)構(gòu)域結(jié)合,進而激活NF-κB及MAPKs，調(diào)控促炎及抗炎反應；還通過抑制TLR4介導的炎癥反應及氧化應激，減輕胸腹部手術(shù)導致的肺損傷。此外，Kim等[17]研究證明，HMGB1需要通過TLR4和輔助受體CD14誘發(fā)單核細胞趨化蛋白1、γ干擾素誘導蛋白10和巨噬細胞炎癥蛋白1α的釋放。Sodhi等[18]研究證實，創(chuàng)傷后的腸道上皮細胞TLR4激活會導致HMGB1釋放，進一步引發(fā)腸道及肺的損傷，使用新型小分子TLR4抑制劑可減少腸道內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應激，降低循環(huán)中的HMGB1，保留創(chuàng)傷后肺的結(jié)構(gòu)。

3 HMGB1-RAGE/TLRs-NF-κB信號通路對膿毒癥的調(diào)控機制

NF-κB是重要的核轉(zhuǎn)錄因子，通常與其抑制蛋白IκBα結(jié)合以非活性狀態(tài)存在于大部分類型細胞的胞質(zhì)中，只有在各種活化因素(如應激性刺激、病毒、細胞因子、氧自由基)的作用下才會被激活，使其從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)到細胞核。NF-κB參與炎癥因子調(diào)控、細胞凋亡、免疫細胞的活化、淋巴細胞的發(fā)育及應激反應等多種細胞活動。NF-κB及其下游靶向基因的轉(zhuǎn)錄在RAGE的激活后得到啟動，而激活的NF-κB亦能調(diào)控RAGE的轉(zhuǎn)錄。

NF-κB可觸發(fā)細胞因子上調(diào)，如TNF-α、IL-6，啟動炎癥反應和細胞凋亡的過程。Zhang等[19]研究表明，壞死細胞被動釋放HMGB1，可刺激TLR4自分泌，這可能引發(fā)“無菌炎癥”，產(chǎn)生不同的疾病狀態(tài)。氧化劑主要通過TLR4激活NF-κB以增強HMGB1的促炎作用。Lee等[20～22]研究表明，胞外HMGB1作為關(guān)鍵性促炎因子，與單核細胞表面的RAGE/TLR結(jié)合，促進TNF-α、IL-1及IL-6等促炎因子的合成與釋放，活化NF-κB的信號傳導途徑，促進NF-κB核內(nèi)轉(zhuǎn)移；這些促炎因子又會導致反應性氧化產(chǎn)物增多，參與血管內(nèi)皮細胞的損傷、各種組織細胞的凋亡等病理生理過程。同時NF-κB可能直接參與HMGB1誘生的信號調(diào)控過程[23]。Li等[24]研究發(fā)現(xiàn)，對于ConA介導的肝炎小鼠，槲皮素可顯著降低其血清中炎癥因子，降低HMGB1和TLR2、TLR4的表達，槲皮素預處理可顯著抑制IκBα的降解和調(diào)制NF-κB肝核轉(zhuǎn)位,這表明槲皮素可抑制HMGB1-TLRs-NF-κB信號通路，起到抗炎作用。

膿毒癥治療未取得重大突破的關(guān)鍵在于缺乏精準度高的預警診斷指標和標準化的治療方案。應用HMGB1抗體及抑制劑，抑制RAGE、TLR4活性，基因敲除相應基因，阻斷這些分子的信號轉(zhuǎn)導途徑對于膿毒癥具有正面作用，如抑制炎癥反應、改善器官功能障礙、顯著提高生存率等。而且臨床研究表明，sRAGE有望成為預測膿毒癥患者預后的生化指標。因此，探討HMGB1-RAGE/TLRs-NF-κB信號通路在膿毒癥中的作用，對完善膿毒癥發(fā)病的分子機制及其治療有重要意義。然而對于復雜的系統(tǒng)性炎癥，很難成功地將動物研究轉(zhuǎn)化為臨床應用。我們可通過針對不同靶點的組合療法進行膿毒癥的治療。這將為認識膿毒癥的發(fā)病機制、改善膿毒癥預后提供新的思路。

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國家自然科學基金資助項目(81360289)。

凌斌(E-mail：lingbin02@yahoo.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.37.035

R631.1

A

1002-266X(2016)37-0101-03

2016-06-12)