蔡嫵揚(yáng) 蔣駿航 錢峰

摘 要 高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1）廣泛存在于各種細(xì)胞中，作為一種DNA結(jié)合蛋白參與調(diào)控細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄。免疫細(xì)胞受到刺激后分泌HMGB1到胞外，可發(fā)揮促炎癥因子和趨化因子的作用，誘導(dǎo)炎癥發(fā)生。隨著對(duì)HMGB1研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其可作為多項(xiàng)疾病診斷和預(yù)后治療的生物新標(biāo)志。本文結(jié)合HMGB1研究現(xiàn)狀，就其在炎癥、腫瘤中的作用以及其抗體應(yīng)用作一綜述。

關(guān)鍵詞 HMGB1 炎癥 腫瘤 抗體

中圖分類號(hào)：R364 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1533（2019）03-0060-04

Research Advances of HMGB1*

CAI Wuyang**， JIANG Junhang***， QIAN Feng

（Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 201100， China）

ABSTRACT HMGB1 （high mobility group box 1） is widely present in various kinds of cells. As a DNA-binding protein， HMGB1 regulates the cell transcription in the body. After the stimulation of immune cells， HMGB1 is released to the extracellular， acting as a pro-inflammatory cytokine and a chemokine， which induces the occurrence of inflammatory reaction. With the further study of HMGB1， it has been found that HMGB1 can be applied as a new bio-symbol for the diagnosis and treatment of many diseases. This paper focuses on the role of HMGB1 in inflammation， tumor and the antibody applications.

KEy WORDS HMGB1； inflammation； tumor； antibody

高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1）是一個(gè)具有顯著促炎效應(yīng)的細(xì)胞因子，其分布廣泛，在多種類型的細(xì)胞中均有表達(dá)，在多種炎癥疾病的病理生理過程中發(fā)揮重要作用，如內(nèi)毒素血癥、膿毒癥、關(guān)節(jié)炎、感染性休克、缺血-再灌注損傷、自身免疫性疾病以及其他炎癥性疾病[1]。由于HMGB1可作為多種疾病診斷及治療指導(dǎo)的生物新標(biāo)志，關(guān)于其的研究越來越受到關(guān)注，本文將闡述其在炎癥、腫瘤中的作用以及其抗體研究的最新進(jìn)展。

1 HMGB1結(jié)構(gòu)與釋放

HMGB1屬于高遷移率族蛋白超家族成員家族，是一條由215個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈多肽，普遍分布于哺乳細(xì)胞的組織內(nèi)，是細(xì)胞核內(nèi)重要的非組蛋白。HMGB1有兩個(gè)DNA結(jié)合區(qū)（A box和B box）和一個(gè)負(fù)性的C末端。HMGB1的細(xì)胞因子活性區(qū)域基因主要定位于B box，其中起始40個(gè)肽段能誘導(dǎo)TNF-α和IL-6等細(xì)胞因子產(chǎn)生，是引起炎性反應(yīng)的高度保守功能結(jié)構(gòu)域；而A box與其相反，具有拮抗HMGB1促炎癥的作用[2]；C末端能與RAGE結(jié)合發(fā)揮效應(yīng)。

在細(xì)胞內(nèi)，HMGB1是廣泛存在于真核生物細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的DNA結(jié)合蛋白，能與線性DNA結(jié)合以維持其螺旋結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和調(diào)控甾體類激素受體活性的作用[3]；除此之外胞內(nèi)HMGB1還能穩(wěn)定核小體，起到促進(jìn)DNA折疊、復(fù)制及修復(fù)、增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄等作用。細(xì)胞外HMGB1的來源主要有兩種方式，即細(xì)胞的主動(dòng)分泌和被動(dòng)釋放。當(dāng)單核/巨噬細(xì)胞、組織細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、樹突細(xì)胞等受到刺激活化后能主動(dòng)分泌HMGB1至細(xì)胞外[4]；在細(xì)胞受到生物因素影響而導(dǎo)致細(xì)胞損傷、裂解或者死亡時(shí)，HMGB1就被動(dòng)釋放到胞外。主動(dòng)分泌和被動(dòng)釋放到胞外的HMGB1均可誘發(fā)局部炎癥的發(fā)生。

2 HMGB1與炎癥研究進(jìn)展

2.1 HMGB1與炎癥的信號(hào)通路

Todorova等[5]發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外的HMGB1與靶細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合后即可啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，激活核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2、p38絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、Src-家族激酶等信號(hào)分子，產(chǎn)生并釋放多種細(xì)胞因子，從而干擾細(xì)胞內(nèi)外的信號(hào)調(diào)節(jié)，這一過程會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的生物學(xué)效應(yīng)?，F(xiàn)認(rèn)為HMGB1的主要受體是糖基化終產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）、Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）。

RAGE受體是多配體受體，是免疫球蛋白超家族成員之一，可與許多種配體結(jié)合，廣泛表達(dá)于多種細(xì)胞[6]。目前研究認(rèn)為，HMGB1與RAGE結(jié)合誘導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的通路之一為MAPK途徑，誘導(dǎo)細(xì)胞因子和趨化因子產(chǎn)生，參與免疫細(xì)胞的成熟、遷移和表面受體表達(dá)，導(dǎo)致相關(guān)組織損傷，最終導(dǎo)致炎癥發(fā)生[7]。Liang等[8]用HMGB1刺激人支氣管上皮細(xì)胞后觀察該細(xì)胞表面受體的表達(dá)和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)HMGB1與RAGE結(jié)合可使p38 MAPK和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2通路活化，增強(qiáng)人支氣管上皮細(xì)胞分泌TNF、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞刺激素以及RAGE蛋白的表達(dá)。

TLR是固有免疫中天然的模式識(shí)別受體，表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等表面，在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的防御作用。NF-κB通路是TLR介導(dǎo)的研究比較明確的信號(hào)通路，HMGB1與TLR結(jié)合以后，胞內(nèi)段TLR結(jié)構(gòu)域與髓化分化蛋白MyD88羧基端的TLR結(jié)構(gòu)域相互作用，活化MyD88及其依賴性NF-κB，使炎癥因子IL-1、IL-6、TNF等大量釋放，促進(jìn)炎癥反應(yīng)[9]。He等[10]通過實(shí)驗(yàn)證明LPS在誘導(dǎo)滑液成纖維細(xì)胞類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的破壞性炎癥過程中，需要HMGB1協(xié)同作用上調(diào)成纖維細(xì)胞表面TLR4和RAGE表達(dá)水平，并且HMGB1協(xié)同脂多糖激活p38 MAPK和NF-κB信號(hào)通路來增加IL-6、MMP-3和MMP-13的表達(dá)，最終導(dǎo)致破壞性炎癥的發(fā)生。

2.2 HMGB1與炎癥反應(yīng)

HMGB1在炎癥反應(yīng)中的作用[11]主要可以分為以下幾點(diǎn)：①刺激細(xì)胞遷移，促進(jìn)免疫細(xì)胞定位損傷部位②促進(jìn)固有免疫細(xì)胞對(duì)細(xì)菌及其產(chǎn)物的識(shí)別；③激活固有免疫細(xì)胞，產(chǎn)生促炎因子、細(xì)胞因子等加重炎癥反應(yīng)；④抑制中性粒細(xì)胞凋亡，使凋亡的中性粒細(xì)胞累積隨后再次釋放細(xì)胞因子。

Haraba等[12]發(fā)現(xiàn)膽固醇等多種致動(dòng)脈粥樣硬化因素均能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞以及內(nèi)膜下平滑肌細(xì)胞表達(dá)和分泌HMGB1，導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移并進(jìn)一步促進(jìn)平滑肌細(xì)胞分泌HMGB1，同時(shí)高脂血癥誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生大量的HMGB1并在血液中累積，使單核細(xì)胞經(jīng)RAGE/ AKT信號(hào)通路產(chǎn)生大量炎性細(xì)胞因子，以此放大炎癥反應(yīng)。Kanellakis等[13]研究證實(shí)HMGB1在動(dòng)脈粥樣硬化病變內(nèi)膜中的表達(dá)水平明顯增高，不僅在胞漿中表達(dá)增加而且還能彌散到斑塊基質(zhì)內(nèi)，同時(shí)促進(jìn)巨噬細(xì)胞的遷移，并增加炎癥介質(zhì)MCP-1、VCAM-1等的釋放，還直接促進(jìn)CD4+細(xì)胞的聚集。

近年來研究表明，HMGB1在肺部炎癥發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。HMGB1可通過與促炎和纖維化細(xì)胞因子相結(jié)合，形成可溶解的絡(luò)合物，引起巨噬細(xì)胞TNF-α增加。Hou等[14]研究發(fā)現(xiàn)慢性阻塞性肺疾?。–OPD）患者痰液中HMGB1濃度升高，并且其升高程度與COPD患者嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。另外，俞蕾等[15]通過對(duì)40例重癥肺炎患者及55例普通肺炎患者的病情發(fā)展進(jìn)程研究發(fā)現(xiàn)，肺炎患者血清中HMGB1濃度與超敏C反應(yīng)蛋白、白細(xì)胞等炎性指標(biāo)呈正相關(guān)。

Tang等[16]研究發(fā)現(xiàn)在肝臟中，HMGB1通過TLR4和鈣調(diào)節(jié)通道調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。在肝臟的缺血及非缺血損傷中，由HMGB1誘導(dǎo)的TNF-α及IL-6的上調(diào)可促使炎癥反應(yīng)的級(jí)聯(lián)擴(kuò)大化，而細(xì)胞損傷引起的凋亡、壞死及巨噬細(xì)胞系統(tǒng)激活而產(chǎn)生的HMGB1則會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大下游的炎癥反應(yīng)。

HMGB1在多種因素引起的胃黏膜炎癥性損傷中具有重要作用。趙琪等[17]研究證明HMGB1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)與幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病密切相關(guān)，幽門螺桿菌所含的脂多糖成分及細(xì)胞空泡毒素蛋白可刺激胃上皮細(xì)胞或免疫細(xì)胞分泌HMGB1。Ye等[18]進(jìn)一步證明了異丙酚可抑制HMGB1表達(dá)及其下游分子TLR4和NF-κB等介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，阻礙細(xì)胞凋亡，從而減輕酒精誘導(dǎo)的胃黏膜損傷。

同時(shí)HMGB1作為晚期炎癥介質(zhì)與炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Vitali等[19]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，炎癥性腸病兒童患者的腸道及糞便中HMGB1含量顯著增高，其有望成為診斷腸道炎癥性疾病的生物新標(biāo)志。

3 HMGB1與腫瘤

3.1 HMGB1與細(xì)胞自噬與凋亡

在腫瘤的演變中，HMGB1具有對(duì)立的雙重作用。它既能夠促進(jìn)腫瘤的血管生成，也可以增強(qiáng)抗腫瘤的T細(xì)胞應(yīng)答。并且HMGB1對(duì)腫瘤細(xì)胞自噬及其凋亡和HMGB1自身的氧化還原狀態(tài)有關(guān)[20]。在研究HMGB1影響腫瘤細(xì)胞自噬和凋亡的實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)還原態(tài)的HMGB1能促進(jìn)Beclin1依賴的細(xì)胞自噬通路，抑制Pan2.03細(xì)胞的HMGB1釋放會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞自噬的減少以及凋亡的增加。

3.2 HMGB1與細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移

體外實(shí)驗(yàn)表明HMGB1對(duì)于腫瘤細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移有一定促進(jìn)作用。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)[21]表明，缺氧狀態(tài)下HMGB1與mtDNA的交互作用可以激活TLR9，從而誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞的增值。作為腫瘤發(fā)病過程中的一個(gè)可能的靶點(diǎn)，巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子MIF能通過激活HMGB1/TLR4/NF-κB信號(hào)軸促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移[22]。

在白血病的臨床實(shí)驗(yàn)中，Meyer等[23]檢測(cè)了18個(gè)病人原發(fā)淋巴瘤中的HMGB1表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)11個(gè)病人的HMGB1 mRNA水平高于正常淋巴結(jié)，免疫組化結(jié)果顯示HMGB1的表達(dá)升高僅存在于淋巴細(xì)胞。因此，針對(duì)HMGB1受體及其配體的靶向治療具有潛在的抗腫瘤應(yīng)用。

4 HMGB1抗體

4.1 HMGB1多克隆抗體

相較于在LPS刺激前30 min時(shí)單次注射抗HMGB1抗體，在LPS刺激前30 min以及LPS刺激12 h后雙次注射抗HMGB1抗體能夠增加小鼠的生存時(shí)間，該被動(dòng)免疫具有劑量依賴效應(yīng)[24]。Maeda等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，中和性的抗HMGB1抗體能通過阻斷細(xì)胞外的HMGB1從而抑制細(xì)胞TNF-a和IL-6的產(chǎn)生，但并不抑制HMGB1的產(chǎn)生，此外在結(jié)腸炎相關(guān)的腫瘤模型中抗HMGB1抗體還具有減少腫瘤發(fā)生和體積的作用。

4.2 HMGB1單克隆抗體

Qin等[26]制備了抗HMGB1單克隆抗體2G7，該抗體能與A box中的53～63氨基酸序列段結(jié)合，在敗血癥、胰臟器官移植、關(guān)節(jié)炎中具有較好的治療效果[27]。 Nakamura等[28]研究利用免疫大鼠制得了抗HMGB1單克隆抗體，在大鼠局部缺血模型中該抗體能夠緩解腦梗塞以及減少血腦屏障的滲透性；在帕金森疾病中該抗體還可以緩解神經(jīng)性疼痛，具有神經(jīng)保護(hù)性的作用。

5 總結(jié)和展望

HMGB1作為一種細(xì)胞核蛋白以及可分泌的蛋白，在細(xì)胞核內(nèi)不僅僅能使DNA彎曲以及促進(jìn)蛋白質(zhì)的組裝，在細(xì)胞外還能與RAGE具有較高的親和性，具有潛在的炎癥調(diào)控作用；HMGB1在腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中具有重要作用，通過RAGE-HMGB1信號(hào)通路可以加劇多數(shù)腫瘤的發(fā)展。因此，HMGB1配體及受體的抗體可以抑制腫瘤增長(zhǎng)和調(diào)控炎癥的發(fā)展，目前多種研究已表明在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，HMGB1抗體在炎癥、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等疾病中具有較好的治療效果，而關(guān)于HMGB1抗體的臨床實(shí)驗(yàn)尚未見報(bào)道，因此開發(fā)具有生物學(xué)活性并能用于臨床治療的HMGB1抗體是未來基于HMGB1研究的重要方向。

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