鐘 港，孫雨婷，王夢(mèng)恬，袁婷婷，盧瑤瑤，馮瑞玲，梁景巖

(揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院 江蘇省中西醫(yī)結(jié)合老年病防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225001)

高遷移率族蛋白(high mobility group protein,HMG)是一類普遍存在的DNA結(jié)合因子，因在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的高遷移率而得名[1]。其中HMGB1被證明是一種在真核生物體內(nèi)廣泛表達(dá)的雙功能型蛋白質(zhì)。在細(xì)胞內(nèi)起核蛋白的作用，在胞外空間主要作為炎癥介質(zhì)，通過靶細(xì)胞的模式識(shí)別受體，如晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation end products，RAGE)和Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)，傳遞相關(guān)細(xì)胞信號(hào)，引起機(jī)體炎癥細(xì)胞因子的釋放來介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[2]。研究表明，在動(dòng)脈粥樣硬化形成過程中，血管內(nèi)皮細(xì)胞、內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞大量表達(dá)HMGB1，并一直伴隨著脂質(zhì)沉積到纖維斑塊形成等動(dòng)脈粥樣硬化的病理過程[3]。除此之外，研究證實(shí)細(xì)胞外HMGB1能夠促進(jìn)肺動(dòng)脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH)模式大鼠的疾病進(jìn)展，抑制HMGB1的活性，還可明顯提高大鼠的存活率[4]。并且相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)在其他動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病，如冠心病、缺血性腦卒中、高血壓患者的血清及其病變組織中HMGB1也顯著高表達(dá)，提示HMGB1可能在動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病進(jìn)程中扮演重要角色?，F(xiàn)對(duì)HMGB1在動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病的研究進(jìn)展予以綜述。

1 HMGB1主要結(jié)構(gòu)和功能

HMGB1是影響人類許多細(xì)胞活動(dòng)過程的一種非組蛋白核因子，由高度保守的位于N端的A box、C端的B box以及30個(gè)重復(fù)的天冬氨酸和谷氨酸構(gòu)成的酸性末端[5-6]三個(gè)部分組成。A box主要誘發(fā)炎癥反應(yīng)，并且與TLR-4親和力較高。He等[7]通過阻斷HMGB1與TLR-4的信號(hào)交流，發(fā)現(xiàn)可以限制HMGB1發(fā)揮其促炎功能，提示TLR-4在A box介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。白細(xì)胞介素(interleukin,IL)是炎癥反應(yīng)中的調(diào)節(jié)因子，研究表明A box通過抑制IL-1β介導(dǎo)的HMGB1釋放，能夠在腦損傷模式小鼠中逆轉(zhuǎn)腦水腫和神經(jīng)系統(tǒng)功能的惡化[8]，揭示A box在大腦炎癥反應(yīng)過程中的雙重效應(yīng)。B box主要產(chǎn)生抑制炎癥的作用，基本功能與A box相反。Bandala-Sanchez等[9]證實(shí)，糖蛋白52可結(jié)合B box，并與T細(xì)胞上的Siglec-10受體結(jié)合，抑制T細(xì)胞的部分免疫功能，提示B box也可能參與機(jī)體免疫抑制功能的產(chǎn)生。而酸性末端則主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)HMGB1與DNA分子以及HMGB1與TLR-2受體的結(jié)合[10]。

HMGB1往往由壞死的細(xì)胞釋放，也可以由受到刺激的炎細(xì)胞如巨噬細(xì)胞或單核細(xì)胞等主動(dòng)分泌。細(xì)胞內(nèi)的HMGB1經(jīng)分子乙?；螅瑥募?xì)胞核轉(zhuǎn)移到溶酶體，再以胞外溶血磷脂酰膽堿或腺苷三磷酸為載體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外[11]。Park等[12]通過降解細(xì)胞內(nèi)組蛋白去乙?；?，發(fā)現(xiàn)HMGB1在脂多糖活化的巨噬細(xì)胞中的乙酰化得到促進(jìn)，表明組蛋白去乙酰化酶4可能介入HMGB1分子乙?；倪^程并調(diào)控HMGB1的表達(dá)。

HMGB1在細(xì)胞核內(nèi)主要作為核蛋白，通過分子識(shí)別功能發(fā)揮調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和穩(wěn)定DNA的功能。鼠類肉瘤病毒癌基因(KRAS)啟動(dòng)子元件負(fù)責(zé)細(xì)胞大部分的轉(zhuǎn)錄過程，Amato等[13]發(fā)現(xiàn)，HMGB1可以結(jié)合并穩(wěn)定KRAS啟動(dòng)子元件的G四鏈體，而且抑制HMGB1能夠增加KRAS的表達(dá)，提示HMGB1可能經(jīng)G四鏈體調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。此外，F(xiàn)unayama等[14]證實(shí)細(xì)胞核內(nèi)過表達(dá)HMGB1可以通過抑制DNA的損傷，阻止心力衰竭模式小鼠的心肌肥厚和心力衰竭的發(fā)展，這也體現(xiàn)了HMGB1在心力衰竭過程中的兩面性。

而HMGB1在胞外可作為炎癥介質(zhì)，與神經(jīng)內(nèi)分泌、免疫應(yīng)答的監(jiān)管、血管的無菌性炎癥反應(yīng)等過程密切相關(guān)[15]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，胞外HMGB1還可能通過單核細(xì)胞趨化蛋白1誘導(dǎo)細(xì)胞自噬引起內(nèi)皮細(xì)胞缺血再灌注損傷，并通過炎癥小體增加血管平滑肌細(xì)胞IL-1β表達(dá)量，進(jìn)而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的產(chǎn)生和發(fā)展[16-17]。

2 HMGB1主要受體和相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

RAGE和TLRs是HMGB1信號(hào)傳遞的主要受體。普遍認(rèn)為，HMGB1通過RAGE和TLRs之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可以在組織損傷區(qū)募集炎癥細(xì)胞介導(dǎo)炎癥反應(yīng)并通過上調(diào)血管黏附分子等細(xì)胞因子的表達(dá)促進(jìn)血管損傷。

RAGE在單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中活化的內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞以及許多腫瘤細(xì)胞中表達(dá)水平較高。細(xì)胞外HMGB1可能主要通過RAGE介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入溶酶體內(nèi)，之后與其他胞外促炎分子結(jié)合，破壞溶酶體膜的穩(wěn)定性，再經(jīng)激活細(xì)胞分裂周期蛋白/Rho鳥苷三磷酸酶通路和促分裂原活化的蛋白激酶/核因子κB途徑引起溶酶體滲漏，最終促進(jìn)活性氧類的生成和細(xì)胞黏附因子等炎癥因子的分泌[18]。在干細(xì)胞的分化和血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖過程中，RAGE也扮演重要角色。經(jīng)RAGE引發(fā)的溶酶體發(fā)生滲漏后，細(xì)胞內(nèi)迅速生成的活性氧類具有強(qiáng)大的氧化作用，能夠解除HMGB1對(duì)多能血管干細(xì)胞向平滑肌細(xì)胞分化的抑制作用，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增生[19]。同時(shí)HMGB1還通過與RAGE相互作用，誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和分化[20]。Zhou等[21]研究發(fā)現(xiàn)，放射線輻射可以促進(jìn)HMGB1和RAGE的表達(dá)，激活促分裂原活化的蛋白激酶信號(hào)通路，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白9表達(dá)并降低緊密連接蛋白中胞質(zhì)附屬蛋白1的表達(dá)，進(jìn)而損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞屏障，這也提示RAGE信號(hào)通路引起的血管損傷可能是多方面的。在某些情況下，可溶性RAGE還能夠競(jìng)爭(zhēng)性降低RAGE配體的結(jié)合，從而降低體內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生率[22]，表明RAGE不同的存在狀態(tài)也可能具有不同的生理功能。

HMGB1在與TLRs有關(guān)的信號(hào)傳遞過程中，可能主要通過TLR-2和TLR-4經(jīng)Ras相關(guān)C3肉毒桿菌毒素底物-1/磷脂酰肌醇-3-羥激酶/細(xì)胞分裂周期蛋白42通路和Toll-IL-1受體域接頭蛋白/IL-1受體相關(guān)激酶/髓樣分化因子88依賴的核因子κB激活通路傳遞HMGB1信號(hào)，刺激骨髓和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞等分泌IL-6、IL-12、腫瘤壞死因子等細(xì)胞因子[23]。因此，HMGB1與RAGE以及TLRs之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是HMGB1誘導(dǎo)血管炎癥反應(yīng)的重要環(huán)節(jié)。

3 HMGB1與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病

3.1HMGB1與PAH PAH是臨床常見的疾病之一，以內(nèi)皮功能障礙、成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的活化、血管壁內(nèi)皮細(xì)胞間的相互作用以及循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞參與的肺血管重構(gòu)為主要特征[24]，其中動(dòng)脈粥樣硬化是PAH的重要誘因。同時(shí)有關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)HMGB1可能通過激活TLR-4和RAGE信號(hào)通路參與肺動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的功能障礙以及實(shí)驗(yàn)性PAH的發(fā)生[25]。研究證實(shí)，在PAH病理過程中，HMGB1刺激蛋白激酶p38、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶、c-Jun氨基端激酶的磷酸化以及下游轉(zhuǎn)錄激活蛋白1中c-Fos和c-Jun的活化[26]，促進(jìn)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，引發(fā)肺血管的重構(gòu)。此外Li等[27]也發(fā)現(xiàn)在肺動(dòng)脈血管平滑肌細(xì)胞中，HMGB1可能主要通過激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2和p38促分裂原活化的蛋白激酶途徑，增加肺動(dòng)脈細(xì)胞外基質(zhì)沉積，促進(jìn)細(xì)胞缺氧，最終導(dǎo)致PAH。HMGB1還調(diào)節(jié)內(nèi)皮祖細(xì)胞，觸發(fā)其歸巢，并通過RAGE激活細(xì)胞凋亡的方式活躍真核翻譯起始因子2α通路，引起內(nèi)皮祖細(xì)胞的凋亡。同時(shí)血小板經(jīng)凝血酶活化并分泌HMGB1，激活中性粒細(xì)胞，并通過P選擇素刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生能夠氧化胞外HMGB1、可溶或相關(guān)的血小板膜或血小板源微粒的活性氧類，從而顯著提高胞外HMGB1激活血液中白細(xì)胞的能力，進(jìn)一步加強(qiáng)PAH血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷以及白細(xì)胞等細(xì)胞的浸潤(rùn)[28-29]。此外，Bauer等[30]證實(shí)HMGB1還可通過TLR-4和干擾素3產(chǎn)生抑制肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞遷移的作用，影響肺臟動(dòng)脈血管的再生。上述因素的相互疊加，誘導(dǎo)了動(dòng)脈粥樣硬化的出現(xiàn)，增加了PAH的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

體外實(shí)驗(yàn)表明，甲氧芐啶可下調(diào)HMGB1的表達(dá)水平，抑制肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖[31]；甘草酸能夠抑制HMGB1的表達(dá)，延緩PAH的進(jìn)展[32]。兩者均能明顯減輕肺臟重構(gòu)，改善肺臟功能，具有很大的臨床應(yīng)用前景。

3.2HMGB1與冠心病 冠心病患者血清中HMGB1水平普遍升高，其中以急性心肌梗死患者升高程度最高，并且升高程度與10年內(nèi)發(fā)生冠心病的風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)[33]。Yao等[34]通過檢測(cè)冠心病患者血清中HMGB1、高敏C反應(yīng)蛋白、心肌肌鈣蛋白I的水平發(fā)現(xiàn)三者的變化趨勢(shì)具有很大的一致性。此外，Huang等[35]認(rèn)為血清HMGB1水平還可作為冠心病患者多環(huán)芳烴的生物標(biāo)志物，評(píng)估血管重塑程度。相關(guān)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)HMGB1參與冠狀動(dòng)脈粥樣斑塊的形成，并且在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞等驅(qū)動(dòng)斑塊重塑過程的細(xì)胞中高表達(dá)[36]。這些研究均明確了HMGB1與心肌損傷以及冠心病之間的緊密聯(lián)系。

HMGB1可能通過引起巨噬細(xì)胞極化、血小板活化和血管平滑肌的遷移等過程介導(dǎo)冠心病的形成和發(fā)展。Karuppagounder等[37]利用快速老化模型小鼠,發(fā)現(xiàn)HMGB1可通過TLR-2/TLR-4信號(hào)級(jí)聯(lián)誘導(dǎo)模型小鼠心臟中經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞極化、擴(kuò)大炎癥反應(yīng)、促進(jìn)心臟組織損傷，尤其是與TLR-2的相互作用，還可明顯抑制成纖維細(xì)胞自噬，導(dǎo)致心臟的纖維化[38]。血小板作為冠心病產(chǎn)生的核心要素，在由凝血酶激活后，與HMGB1結(jié)合并且上調(diào)血小板表面RAGE的表達(dá)，激發(fā)血小板的聚集黏附，促進(jìn)冠狀動(dòng)脈血栓的形成[39]。同時(shí)HMGB1還能夠通過提高RAGE在心外膜脂肪組織中的表達(dá)，減少脂聯(lián)素、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4和乙二醛酶1表達(dá)，增加TLR-4和髓樣分化因子88的表達(dá)，進(jìn)而增加心外膜脂肪組織厚度以及脂質(zhì)的沉積[40]。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶是細(xì)胞凋亡核心成員半胱天冬酶的切割底物，Li等[41]研究發(fā)現(xiàn)多腺苷二磷酸核糖聚合酶1可與HMGB1結(jié)合，加速HMGB1從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，最終引起心肌細(xì)胞肥大，這也提示心臟重塑過程也伴有心肌細(xì)胞核內(nèi)因素的參與。

此外，HMGB1還通過TLR-4依賴的磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號(hào)通路誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞遷移，參與血管損傷后新生血管內(nèi)膜的形成[42]。He等[43]經(jīng)過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，通過局部心內(nèi)注射HMGB1可誘導(dǎo)冠狀動(dòng)脈結(jié)扎大鼠的心肌細(xì)胞再生，同時(shí)降低心肌膠原蛋白的含量，減弱心肌重塑，改善心肌細(xì)胞的功能。這也體現(xiàn)了HMGB1在冠心病中的兩面性。

3.3HMGB1與缺血性腦卒中 腦卒中的主要原因是動(dòng)脈粥樣硬化，Le等[44]發(fā)現(xiàn)卒中患者循環(huán)血液中HMGB1水平越高病情越嚴(yán)重。研究也證實(shí)細(xì)胞外HMGB1參與卒中后損傷、血腦屏障破壞、外周免疫抑制等缺血性腦卒中的過程[45]。除此之外，相關(guān)研究也同時(shí)表明HMGB1還具有內(nèi)皮激活、神經(jīng)突生長(zhǎng)增強(qiáng)、神經(jīng)元存活等有益作用[46]，并證實(shí)這種雙相生物學(xué)特性與其半胱氨酸殘基的氧化還原修飾密切相關(guān)[47]。HMGB1在缺血性腦卒中疾病中，主要可能通過與血小板、巨噬細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞中TLRs和RAGE的相互作用，誘導(dǎo)IL和基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)，引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的炎癥以及腦部動(dòng)脈血管中血栓的形成。

另外，壞死的腦細(xì)胞還可以釋放過氧化物酶家族蛋白，激活TLR-2和TLR-4，刺激巨噬細(xì)胞中致炎因子如IL-23的表達(dá)，繼而促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞死亡。IL-23還可進(jìn)一步激活巨噬細(xì)胞刺激γδT細(xì)胞釋放IL-17，加重血管栓塞和腦缺血的程度[48-49]。

腦缺血后的炎癥反應(yīng)也可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路，發(fā)揮細(xì)胞外HMGB1的保護(hù)作用[50]。缺血腦組織中瀕死的少突膠質(zhì)細(xì)胞釋放HMGB1，經(jīng)TLR-2受體，在缺血條件下還能夠?qū)ι偻荒z質(zhì)細(xì)胞和髓鞘產(chǎn)生自分泌營(yíng)養(yǎng)作用[51]，促進(jìn)缺血區(qū)神經(jīng)細(xì)胞存活。miR-381作為細(xì)胞增殖分化以及凋亡的調(diào)控因子，可以下調(diào)HMGB1的表達(dá)，減少肌肉組織的炎癥和巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)[52]，有數(shù)據(jù)表明，miR-381還能夠通過HMGB1產(chǎn)生抑制神經(jīng)性疼痛發(fā)生的作用[53]。所以，HMGB1和miR-381在缺血性腦卒中的有益一面對(duì)下一步的疾病研究有重要意義。

Hu等[54]發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病大鼠中注射骨髓基質(zhì)細(xì)胞可顯著降低HMGB1和RAGE的表達(dá)，減少血腦屏障滲漏，改善卒中后功能預(yù)后。重組人可溶性溶栓調(diào)節(jié)素通過HMGB1抑制機(jī)制改善大腦中動(dòng)脈閉塞小鼠模型梗死面積和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性等腦缺血損傷，且無出血并發(fā)癥，提出了新的治療可能性[55]。迷走神經(jīng)刺激術(shù)可抑制缺血誘導(dǎo)的免疫激活，并減輕大鼠組織損傷和功能缺損的程度，對(duì)腦卒中動(dòng)物模型具有一定的保護(hù)作用[56]。因此，注射骨髓基質(zhì)細(xì)胞、重組人可溶性溶栓調(diào)節(jié)素以及迷走神經(jīng)刺激術(shù)也可能作為未來臨床治療缺血性腦卒中的新方法。

3.4HMGB1和高血壓 研究發(fā)現(xiàn)，血管緊張素Ⅱ能夠增強(qiáng)巨噬細(xì)胞中HMGB1的乙?；歪尫牛⒄答伡訌?qiáng)血管緊張素Ⅱ的上調(diào)[57]，促進(jìn)血壓的升高，提示高血壓發(fā)生的其他可能機(jī)制。Masson等[58]研究發(fā)現(xiàn)，抑制HMGB1-TLR-4信號(hào)通路可以明顯減輕血管誘導(dǎo)效應(yīng)以及核因子κB和活性氧類介導(dǎo)腎上皮細(xì)胞的炎癥。因而，HMGB1-TLR-4信號(hào)通路有可能作為高血壓伴腎功能障礙研究的其他思路。

4 小 結(jié)

大量研究表明，HMGB1與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病密切相關(guān)。HMGB1與相關(guān)受體的相互作用，激活特定的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過誘發(fā)血管的炎癥反應(yīng)，介導(dǎo)動(dòng)脈的粥樣硬化，參與PAH、冠心病、缺血性腦卒中等動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病的產(chǎn)生和進(jìn)展過程。然而除上述主要的作用外，HMGB1還能改善冠心病中的心肌細(xì)胞的損傷，并可以促進(jìn)缺血性腦卒中病程中的神經(jīng)細(xì)胞存活，但上述作用具體的產(chǎn)生機(jī)制尚不十分明確。因而HMGB1在動(dòng)脈粥樣硬化形成過程中詳細(xì)的信號(hào)傳遞、細(xì)胞遷移、脂質(zhì)沉積以及在某些情況下雙重的生物學(xué)效應(yīng)，將是未來探索研究的重點(diǎn)。