趙龍軍 靳衛(wèi)國

1 泰山醫(yī)學(xué)院研究生部（271000）

2 聊城市人民醫(yī)院婦產(chǎn)科（252000）

高遷移率族蛋白（high mobility group protein，HMG） 是一大類富含電荷的低分子非組蛋白染色體核蛋白，因其在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的高遷移能力而得名，HMGB1屬于HMG家族成員之一，廣泛存在于各種細(xì)胞中，人HMGB1基因定位于染色體13q12，在進(jìn)化過程中高度保守，含215個氨基酸殘基，N端富含賴氨酸，酸性尾端富含天冬氨酸和谷氨酸，2個 “L”型HMG box，分別是A box（1～85個殘基）和B box（88～162個殘基），是結(jié)合DNA的功能結(jié)構(gòu)域，與酸性尾端共同組成3個功能區(qū)。而B box具有細(xì)胞因子樣活性，誘導(dǎo)炎性細(xì)胞分泌促炎性細(xì)胞因子，這種細(xì)胞因子樣活性會被A box對抗。HMGB1與DNA的結(jié)合非常松散，經(jīng)常通過核孔游走于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間，參與DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及修飾過程，有“DNA伴侶”之稱，近年來的研究證實(shí)HMGB1在急慢性炎癥中均具有表達(dá)，特別是遲發(fā)型的炎性反應(yīng)。

1 HMGB1的產(chǎn)生

最初的研究表明，內(nèi)毒素可刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生HMGB1，且持續(xù)時間較長，其后發(fā)現(xiàn)多種促炎性因子如TNF-α、IL-1等均可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞分泌HMGB1[1]，并使HMGB1分子上的賴氨酸殘基乙?；鳫MGB1的乙?；瘯?dǎo)致核孔堵塞，使HMGB1在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)聚集，不能再進(jìn)入核內(nèi)，含有HMGB1的分泌性溶酶體與細(xì)胞膜融合，活化后即被分泌。另外，內(nèi)皮細(xì)胞在LPS和TNF-α刺激下能分泌HMGB1，壞死細(xì)胞可釋放HMGBl。

2 HMGB1的受體

晚期糖基化終產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）是一種膜受體，由400多個氨基酸組成，包括一個“V”樣域和2個“C”樣域，每個都含有一對保守的半胱氨酸殘基，“V”樣域上還含有2個與“N”耦連的糖基化位點(diǎn)，這些對于RAGE分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和特異識別配體的功能具有重要意義，RAGE的胞內(nèi)域主要與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。RAGE是HMGB1的主要受體，在正常組織中RAGE低表達(dá)[2]，在T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（DC）、巨噬細(xì)胞等炎性細(xì)胞中高表達(dá)，多數(shù)研究表明HMGB1的促炎效應(yīng)大部分是通過RAGE起作用的。

3 HMGB1介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

對HMGB1作用的信號通路的研究集中在核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB[3,4]和MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑兩個方面，其中MAPK信號通路最終通過活化NF-κB起作用。

3.1 NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

核因子κB（NF-κB）是Sen等于1986年從B細(xì)胞核提取物中發(fā)現(xiàn)的一種能與免疫球蛋白κ輕鏈的增強(qiáng)子κB序列特異結(jié)合的蛋白因子。在大多數(shù)細(xì)胞中，NF-κB與其抑制蛋白IκB家族成員結(jié)合，以無活性的方式存在于胞質(zhì)中。當(dāng)HMGB1與RAGE結(jié)合后，誘導(dǎo)發(fā)生氧化應(yīng)激，產(chǎn)生大量氧自由基，進(jìn)而激活I(lǐng)κB激酶，使IκB磷酸化，與NF-κB解離，使NF-κB具有活性[5]。NF-κB可與TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等多種細(xì)胞因子的基因啟動子或增強(qiáng)子發(fā)生特異性結(jié)合，促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，而其靶基因產(chǎn)物（如TNF-α和IL-1β）可正反饋激活NF-κB，誘發(fā)級聯(lián)放大效應(yīng)。

TNF-α與其受體TNF-R1結(jié)合，引起TNF-R1的三聚化，形成同源三聚體，通過同嗜性募集TRADD（含有死亡結(jié)構(gòu)域），TRADD再與TRAF2（TNF受體相關(guān)因子2）、絲氨酸/蘇氨酸磷酸化激酶RIP（receptor interacting protein）受體相互作用蛋白結(jié)合向細(xì)胞膜移動，發(fā)生多聚化，從而激活I(lǐng)κB激酶，活化NF-κB。在這個級聯(lián)反應(yīng)中，RIP起主要作用，TRAF2有協(xié)同作用[6]。IL-1與IL-1R結(jié)合后，活化的IL-1R與IL-1受體結(jié)合蛋白（IL-1RacP）形成復(fù)合物，通過接頭蛋白MyD88與下游絲氨酸/蘇氨酸磷酸化激酶IRAK/IRAK2作用，進(jìn)而與泛素連接酶TRAF6相互作用，促進(jìn)MEKK1活化，進(jìn)而激活I(lǐng)κB激酶，參與NF-κB的活化[5]。

3.2 MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是生物體內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，能被多種炎性刺激所激活，并對炎癥的發(fā)生、發(fā)展起重要調(diào)控作用。HMGB1與其受體RAGE的結(jié)合引發(fā)RAGE胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域變構(gòu)，誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生的氧自由基會激活Ras，進(jìn)而磷酸化MEK1，這種磷酸化是雙重的，大大增加了MEK1的活性，具有活性的MEK1作用于下游底物MAPK/ERK，使其具有活性，影響細(xì)胞因子、趨化因子、黏附因子等的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。在這個通路中，MAPK除有自身的生理病理作用外，還可以通過激活NF-κB起作用[7]。

3.3 HMGB1與TLRs結(jié)合后的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

TLRs是一種Ⅰ型跨膜蛋白，由緊密相連的3個部分組成，其中胞內(nèi)段被稱為TIR區(qū)，為所有 TLR及IL-1R分子胞內(nèi)段所共有。該結(jié)構(gòu)域可以與胞內(nèi)其他帶有相同TIR結(jié)構(gòu)域的分子發(fā)生相互作用，啟動信號傳遞，是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)域。HMGB1與TLRs的研究目前主要集中在TLR2、TLR4和TLR9上。TLRs識別上述相應(yīng) PAMPs及內(nèi)源性配體后，與胞質(zhì)區(qū)內(nèi)不同的受體接頭蛋白結(jié)合進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。大都通過MyD88依賴性途徑，介導(dǎo)下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。MyD88為TLRs信號途徑中普遍存在的接頭分子，它的C端含 TIR結(jié)構(gòu)域，與TILRs胞內(nèi)區(qū)的TIR結(jié)合，N端則是死亡結(jié)構(gòu)域。在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，MyD88一方面可通過C末端的TIR區(qū)域與TLR的TIR區(qū)直接相連，同時又可通過N末端區(qū)與IL-1受體相關(guān)激酶（IRAK）相互作用，形成TLR-MyD88-IRAK受體復(fù)合物，使信號下傳，可激活NF-κB和AP-1，控制炎性因子的分泌[8]。其通路主要有以下兩條：①TIR-MyD88/IRAK-NF-κB誘導(dǎo)激酶 （NIK）/NF-κB途徑；②TLR -MyD88/IRAK絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑。

4 HMGB1與免疫細(xì)胞

4.1 HMGB1與T淋巴細(xì)胞

T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫在機(jī)體的炎性反應(yīng)中有著舉足輕重的作用，研究表明HMGB1可以介導(dǎo)T細(xì)胞向各個亞群的分化，并呈現(xiàn)出劑量依賴關(guān)系[9]。后來進(jìn)一步的研究表明了低劑量HMGB1可增強(qiáng)淋巴細(xì)胞免疫功能，表現(xiàn)為Th1、Tc1占優(yōu)勢，同時會對淋巴細(xì)胞 IL-2分泌有促進(jìn)作用，而大量產(chǎn)生的IL-2將促使 Th0、Th2及 Tc0、Tc2 向Th1、Tc1漂移，同時，Th1和Tc1亞群增加會促進(jìn)IL-2產(chǎn)生，將在一定范圍內(nèi)形成正反饋[10]。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）可誘導(dǎo)自然殺傷性T細(xì)胞（NK細(xì)胞）、B細(xì)胞凋亡，下調(diào)樹突狀細(xì)胞表面分子CD80/CD86表達(dá)，抑制CD4+、CD8+功能等。CTLA-4是公認(rèn)的T細(xì)胞表面介導(dǎo)接觸抑制的重要膜分子。已有多項(xiàng)研究表明，阻斷 CTLA-4或其Fab段分子能夠明顯逆轉(zhuǎn)CD4+CD25+Treg的抑制效應(yīng)。同時，特異性表達(dá)于CD4+CD25+Treg上的 Foxp3，其基因及蛋白產(chǎn)物的表達(dá)狀況直接影響著Treg表型及功能活性發(fā)揮[11]。研究表明，HMGB1能誘導(dǎo)Treg CTLA-4表達(dá)弱，HMGB1可能通過下調(diào) Foxp3表達(dá)進(jìn)而影響Treg免疫調(diào)節(jié)活性，這種關(guān)系呈現(xiàn)出了時間-效應(yīng)關(guān)系和劑量-效應(yīng)[12]。

4.2 HMGB1與巨噬細(xì)胞

Andersson等[13]研究證實(shí)了HMGB1可誘導(dǎo)單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生多種炎性因子，如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8和巨噬細(xì)胞炎性蛋白1等，作用于內(nèi)皮細(xì)胞后可促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子1、血管細(xì)胞間黏附分子1的表達(dá)，并可增加平滑肌細(xì)胞的細(xì)胞骨架重構(gòu)及趨化，是感染、損傷和炎癥中關(guān)鍵的晚期因子。劉峰等[14]研究了HMGB1對離體小鼠腹腔巨噬細(xì)胞免疫活性的影響，通過對巨噬細(xì)胞的吞噬功能、殺傷活性、趨化活性及抗原呈遞能力的研究證實(shí)，一定濃度的HMGB1可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的免疫功能，這種效應(yīng)呈現(xiàn)出了劑量效應(yīng)關(guān)系，與時間的關(guān)系呈現(xiàn)出拋物線樣關(guān)系，這樣的效應(yīng)同是提示了HMGB1對巨噬細(xì)胞的免疫功能可能存在雙向調(diào)節(jié)效應(yīng)，高濃度HMGB1刺激后正向調(diào)節(jié)作用有所抑制。后續(xù)研究了HMGB1對巨噬細(xì)胞免疫功能影響的可能受體機(jī)制，通過分離培養(yǎng)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞，HMGB1刺激后，采用激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)檢測RAGE的表達(dá)，結(jié)果證實(shí)HMGB1可誘導(dǎo)RAGE表達(dá)增強(qiáng)[15]。巨噬細(xì)胞能否提呈抗原以及提呈抗原作用的強(qiáng)弱與I-A/-E抗原表達(dá)直接相關(guān)，低劑量HMGB1攻擊上調(diào)巨噬細(xì)胞I-A/-E的表達(dá)，究其原因可能與大劑量 HMGB1下調(diào)巨噬細(xì)胞MHC-Ⅱ類分子表達(dá)，而適度 HMGB1負(fù)載會增加IL-2的表達(dá)有關(guān)[16]。

4.3 HMGB1與樹突狀細(xì)胞

樹突狀細(xì)胞（dendritic ceils，DC）是迄今發(fā)現(xiàn)的功能最強(qiáng)的抗原遞呈細(xì)胞（APC），它作為免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞既有免疫激活作用，又可誘導(dǎo)免疫耐受，并與其成熟發(fā)育狀況密切相關(guān)[17]。在未成熟 DC表面可表達(dá)低水平的 CD80、CD86和MHC-Ⅱ分子，MHC-Ⅱ分子與T細(xì)胞表面T細(xì)胞受體，CD80及CD86可與 T細(xì)胞表面的CD28相互作用，提供激活 T細(xì)胞的協(xié)同刺激信號。徐姍等[18]研究表明，HMGB1可促進(jìn)大鼠脾臟DC細(xì)胞表面共刺激分子CD80、CD86和 MHC-Ⅱ的表達(dá)增強(qiáng)，證明HMGB1可直接誘導(dǎo) DC發(fā)生病理生理改變。然而當(dāng) HMGB1刺激劑量進(jìn)一步加大時，CD80、CD86和MHC-Ⅱ表達(dá)反而減弱，其確切原因尚不清楚，推測可能與HMGB1的毒性作用有關(guān)。另外發(fā)現(xiàn)HMGBl可以誘導(dǎo) DC高表達(dá)共刺激分子，分泌IL-12、TNF-α，促使DC成熟。

4.4 HMGB1與血管內(nèi)皮細(xì)胞

血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷是許多疾病發(fā)病的重要環(huán)節(jié)。別良峰等[19]研究了HMGB1誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌TNF-α的規(guī)律及其在膿毒癥中的作用，結(jié)果表明血管內(nèi)皮細(xì)胞TNF-α的分泌與HMGB1刺激濃度間有顯著的劑量依賴性關(guān)系，并且HMGB1誘生TNF-α的動力學(xué)特點(diǎn)與LPS明顯不同，LPS刺激細(xì)胞后TNF-α的分泌呈一過性增高，而HMGB1誘生的TNF-α則隨著時間的增加而增加，呈時間依賴性。血管內(nèi)皮細(xì)胞在HMGB1的刺激下，能誘導(dǎo)黏附分子的表達(dá)，如ICAM-1、VCAM-1等，還能刺激TNF-α、IL-8、MCP-1、PAI-1、t-PA等因子的產(chǎn)生。由血管內(nèi)皮細(xì)胞不是免疫系統(tǒng)中的成員，但其介導(dǎo)的免疫反應(yīng)和對細(xì)胞因子的釋放的影響具有舉足輕重的作用。

總之，作為晚期致炎細(xì)胞因子，HMGB1參與了許多炎癥性疾病的病理生過程，具體的作用機(jī)制有待于深入研究。另外，研究證實(shí)HMGB1單克隆抗體以及水楊酸鈉、丙酮酸乙酯、尼古丁、溶血磷脂膽堿、重組HMGB1 A box蛋白等可抑制HMGB1的釋放或抑制HMGB1的作用，相信HMGB1的深入研究對炎癥疾病的治療會開辟新的途徑。

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