高遷移率族蛋白1在重癥急性胰腺炎中的作用

蘆照青 任愛民

高遷移率族蛋白1在重癥急性胰腺炎中的作用

蘆照青 任愛民

近年來(lái)研究證明高遷移率族蛋白1(high mobility group box chromosomal protein-1，HMGB1)具有晚期炎癥介質(zhì)的作用。HMGB1的升高可促進(jìn)多種炎癥因子釋放。近年研究發(fā)現(xiàn)，重癥急性胰腺炎(sever acute pancreatitis，SAP)發(fā)病過(guò)程中亦有HMGB1參與，且HMGB1水平與疾病的嚴(yán)重程度及預(yù)后相關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示應(yīng)用抗HMGB1治療可以降低急性壞死性胰腺炎(ANP)大鼠死亡率，由此我們推論，在臨床上應(yīng)用抗HMGB1治療SAP可能具有廣闊的前景。

一、高遷移率族蛋白1

HMGB1是一組非組蛋白的核蛋白，于1973年由Goodwin等[1]首次在牛胸腺中被提取和鑒定，因其在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的高遷移能力而得名。 HMGB家族有3個(gè)成員，即HMGB1(以前稱為amphoterin或HMG1)、HMGB2(以前稱為HMG2)和HMGB3(以前稱為HMG4或HMG2b)，三者在氨基酸序列上有85%的一致性。HMGB1廣泛分布于各種細(xì)胞中，除在肝、腦組織中主要存在于胞質(zhì)外，在大多數(shù)組織中存在于胞核[1-2]。在進(jìn)化過(guò)程中，HMGB1的氨基酸序列高度保守，嚙齒類動(dòng)物與人的氨基酸序列同源性高達(dá)98%以上[3]。

HMGB1約30 000大小，包含兩個(gè)同源的帶正電的DNA結(jié)合區(qū)——A box、B box，以及一個(gè)帶負(fù)電的C末端。在細(xì)胞內(nèi)HMGB1可與DNA分子以及一些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，參與DNA 重組、修復(fù)、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞復(fù)制及分化成熟等生命活動(dòng)。1999年Wang等[4]首次報(bào)道了細(xì)胞外HMGB1在膿毒癥的發(fā)病中具有晚期炎癥介質(zhì)作用，在給予內(nèi)毒素刺激后6～8 h開始由單核巨噬細(xì)胞分泌，并在16～32 h維持血清高水平。膿毒癥患者血清HMGB1水平與膿毒癥的嚴(yán)重程度及病死率呈正相關(guān)。除膿毒癥外，HMGB1還可在其他多種疾病中表達(dá)增高，如急性肺損傷[5]、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[6]、出血性休克[7]等，由此提示，HMBG1作為一種晚期炎癥介質(zhì)可與早期炎癥因子共同作用，參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展。

二、HMGB1與SAP

2004年楊智勇等[8]檢測(cè)ANP大鼠血清HMGB1水平，結(jié)果顯示ANP組血清HMGB1水平在建模后12 h開始明顯升高,至建模后48 h仍維持在高水平。朱峰等[9]報(bào)道ANP大鼠胰腺組織HMGB1 mRNA水平在建模后12 h明顯升高,至24 h仍維持在較高水平，且與血清HMGB1水平呈平行關(guān)系。2006年Segersv?rd等[10]報(bào)道胰管逆行注射重組HMGB1可造成胰腺腺泡壞死及淀粉酶升高，但較胰管逆行注射?；悄懰徕c的損害較輕，若兩者聯(lián)合注射則可明顯增加腺泡壞死數(shù)量，提示HMGB1與?；悄懰徕c有協(xié)同作用。

2006年Yasuda等[11]檢測(cè)發(fā)病72 h內(nèi)的46例SAP患者血清HMGB1水平，結(jié)果顯示較正常人顯著升高，且在入院后呈逐漸下降趨勢(shì)。血清HMGB1與LDH、CRP及血清總膽紅素水平呈明顯正相關(guān)，而與年齡、性別、病因無(wú)關(guān)；與JSS評(píng)分(Japanese Severity Score)以及Glasgow評(píng)分有很好的正相關(guān)性，而與APACHEⅡ評(píng)分、Ranson評(píng)分無(wú)明顯相關(guān)；另外，發(fā)生臟器衰竭、感染或病死的患者，分別較未發(fā)生臟器衰竭、無(wú)感染或存活患者體內(nèi)HMGB1水平增高，但兩者未見顯著性差異，這可能與病例數(shù)較少有關(guān)。

三、HMGB1在SAP發(fā)病中的可能作用機(jī)制

體外試驗(yàn)顯示，TNF-α、IL-1β、INF-γ等促炎因子可以與單核巨噬細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)NF-κB、MAPKs、鈣調(diào)蛋白、鈣調(diào)磷酸酶等多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活組蛋白乙?；福瑥亩辜?xì)胞核內(nèi)HMGB1的賴氨酸殘基高度乙?；?，使其從細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞質(zhì)內(nèi)，隨著HMGB1濃度在胞質(zhì)內(nèi)逐漸增高，而進(jìn)入次級(jí)溶酶體內(nèi)儲(chǔ)存，其后在其他因子(如磷溶血磷脂酰膽堿，LPC)刺激下從細(xì)胞內(nèi)釋放至胞外[12]。除炎癥因子外，細(xì)胞氧化應(yīng)激過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)氧化氫亦可通過(guò)類似途徑刺激HMGB1主動(dòng)釋放[13](圖1)。

主動(dòng)分泌及被動(dòng)釋放的HMGB1可進(jìn)一步誘導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞趨化、浸潤(rùn)，并釋放炎癥因子，如TNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-1Ra，IL-6、IL-8、MIP-1α、MIP-1β等[14]。HMGB1可以與單核巨噬細(xì)胞表面的晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation end product，RAGE)結(jié)合，通過(guò)Ras-MAPK途徑激活NF-κB或與Toll樣受體(Tool like receptor，TLR)2、4結(jié)合[15]通過(guò)MyD88-IRAK-MAPK途徑激活NF-κB[16]，使其發(fā)生核轉(zhuǎn)移，從而使IL-1β、IL-8、TNF-α的表達(dá)明顯增高(圖2)；另外，HMGB1還可通過(guò)Cdc42-Rac途徑引起細(xì)胞骨架重排，從而促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞的變形和滲出[17]。

圖1單核巨噬細(xì)胞釋放HMGB1的主要過(guò)程(引自Bonaldi T.EMBO J,2003,22:5551-5560)

此外，HMGB1還可以通過(guò)RAGE及Mac-1受體的協(xié)同作用激活中性粒細(xì)胞MAPK通路，其中主要激活p38，從而使TATA結(jié)合蛋白磷酸化，進(jìn)一步促進(jìn)NF-κB活化以增加IL-1β、IL-8、TNF-α等細(xì)胞因子的表達(dá)[18]；另外，HMGB1還可以通過(guò)上述受體誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞伸出偽足并促進(jìn)其與上皮細(xì)胞黏附[19]。

同時(shí)，HMGB1可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)FBG、ICAM-1、VCAM-1等黏附分子，促進(jìn)炎細(xì)胞的黏附及游出。

除上述作用外,HMGB1還可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)tPA(tissue plasminogen activator)及PAI-1(plasminogen activator inhibitor 1), 影響纖維蛋白溶解酶原的產(chǎn)生和水解，造成凝血及微循環(huán)障礙，從而導(dǎo)致胰腺內(nèi)外組織的損害[2,20]。HMGB1還可以在血小板胞質(zhì)內(nèi)表達(dá)，并在血小板活化時(shí)胞吐至表面[21]，其作用可能與微血栓形成有關(guān)。

圖2HMGB1誘導(dǎo)炎癥因子形成的主要過(guò)程(引自Yang H,Wang H,Czura CJ,et al.The cytokine activity of HMGB1.J Leukoc Biol,2005,78:1-8)

總之，HMGB1可能通過(guò)影響炎細(xì)胞、炎癥因子、凝血系統(tǒng)、微循環(huán)以及腸黏膜屏障功能等途徑，在急性胰腺炎的發(fā)病及進(jìn)展過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。

四、HMGB1的治療應(yīng)用前景及存在問題

目前認(rèn)為，炎癥因子的過(guò)度釋放是導(dǎo)致SAP發(fā)生多器官功能障礙綜合征(MODS)的重要原因[22]，因此針對(duì)于炎癥因子的治療似乎是防治MODS的有效方法。但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，早期炎癥因子(如TNF-α、IL-1β等)在建模后即迅速上升， 4～6 h即達(dá)高峰,其后又快速下降,在建模后12 h已降至接近正常水平[8]，因此針對(duì)于早期炎癥因子的治療很難在臨床上實(shí)際應(yīng)用。而HMGB1作為一種晚期炎癥介質(zhì)，在急性胰腺炎發(fā)生后12 h才開始升高，可持續(xù)至發(fā)病后72 h[8]，這為SAP的治療提供了較寬時(shí)間窗，使得臨床上以HMBG1為靶點(diǎn)治療SAP成為可行。

目前的實(shí)驗(yàn)主要采用HMGB1抑制劑，如丙酮酸乙酯(Ethyl Pyruvate，EP)、正丁酸鈉等，以及HMGB1單克隆抗體、HMGB1 A box[9,23-25]等進(jìn)行干預(yù)[23,26-27]。在建模前2 h及建模后12、18、24、30 h給予EP治療均可使治療組大鼠的血清HMGB1水平及遠(yuǎn)處臟器(肝、肺、腎)損害較對(duì)照組顯著降低，并進(jìn)一步使治療組大鼠死亡率顯著下降。應(yīng)用抗HMGB1抗體封閉HMGB1可以減輕ANP大鼠胰腺病理?yè)p害[22]。應(yīng)用正丁酸鈉治療ANP大鼠，能明顯下調(diào)ANP大鼠胰腺HMGB1 mRNA 表達(dá)水平, 而且顯著減輕胰腺損傷程度[9]。另外亦有研究顯示HMGB1的A box具有HMGB1競(jìng)爭(zhēng)拮抗劑的作用，用于治療ANP大鼠可減少外周器官損害并減低死亡率[25]。

但有臨床研究提示，病死的SAP患者血清HMGB1水平的增高并不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[11]；感染或膿毒癥患者體內(nèi)血清HMGB1水平與感染的嚴(yán)重程度并無(wú)相關(guān)性，病死組患者血清HMGB1水平甚至低于存活組患者[28-30]，這些結(jié)果與目前認(rèn)為的膿毒癥“免疫麻痹(Immune paresis)”理論[31]相吻合。該理論認(rèn)為膿毒癥患者的致死原因主要在于早期的免疫抑制，因此重癥患者體內(nèi)HMGB1水平呈下降趨勢(shì)。而對(duì)于SAP患者，是否存在相同免疫機(jī)制尚未可知。

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2008-10-10)

(本文編輯：呂芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2009.02.025

100050 北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院感染暨急救醫(yī)學(xué)科

任愛民，Email: julie444@126.com