高遷移率族蛋白B1及其天然藥物抑制劑的研究進(jìn)展

王金海，歐陽越，謝深霞

（華僑大學(xué) 分子藥物學(xué)研究所，福建 泉州 362021）

高遷移率族蛋白（High Mobility Group，HMG）是一種幾乎存在于所有真核細(xì)胞核內(nèi)的非組蛋白染色體結(jié)合蛋白。該族蛋白最早由Goodwin、Johns及其同事于1973年在小牛胸腺中發(fā)現(xiàn)，并以其在蛋白分離凝膠中的高遷移率而命名［1］。通常該蛋白家族分子量在30kDa以下，且含有很高百分率的帶電荷氨基酸。HMG蛋白在幾乎所有類型的細(xì)胞均有表達(dá)，相比較來說在胚胎組織中含量較更為豐富。HMG以一種與內(nèi)容相關(guān)但與序列無關(guān)的方式結(jié)合在DNA上［2］，對(duì)染色體重組非常重要并具有很多其他功能。

1 HMG1的結(jié)構(gòu)特征及生物學(xué)特性

HMGB1是一個(gè)由215個(gè)氨基酸組成的高度保守的蛋白質(zhì)，在幾乎所有的哺乳動(dòng)物細(xì)胞均有表達(dá)，具有兩個(gè)被C-端酸性尾巴和四聯(lián)賴氨酸序列所分開的富含賴氨酸的DNA結(jié)合域（A-box／B-box）［3］。（如圖1）

圖1 HMGB1的結(jié)構(gòu)

HMGB1可由受刺激的巨噬細(xì)胞在HMGB1賴氨酸殘基乙酰化后由細(xì)胞核內(nèi)主動(dòng)分泌到細(xì)胞間質(zhì)，也可以因自體細(xì)胞壞死、裂解而被動(dòng)釋放出來［4］。HMGB1的被動(dòng)釋放來自壞死細(xì)胞而非凋亡細(xì)胞，但有說法認(rèn)為是凋亡細(xì)胞的氧化還原改變或組氨酸的乙?；蛔闼鶎?dǎo)致。盡管如此，也仍有研究認(rèn)為凋亡細(xì)胞亦可分泌 HMGB1［5］。HMGB1是RAGE目前已知的唯一的HMG結(jié)合域配體。其他的核內(nèi)HMG族蛋白沒有任何一個(gè)顯示出可激活RAGE的活性。HMGB1和RAGE的表達(dá)水平在很多腫瘤類型中均發(fā)生上調(diào)。

2 HMGB1在癌癥中的表現(xiàn)

HMGB1在癌癥中的作用是復(fù)雜的。細(xì)胞核內(nèi)的、核外的以及細(xì)胞外的HMGB1均與腫瘤的形成、演化、轉(zhuǎn)移及對(duì)化療藥物的反應(yīng)有著復(fù)雜的聯(lián)系。HMGB1的高表達(dá)現(xiàn)象在多種實(shí)體瘤模型中均有發(fā)現(xiàn)，包括黑色素瘤、結(jié)腸癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌（如表1所示）。更重要的是HMGB1與癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移直接相關(guān)［6］。HMGB1具有調(diào)節(jié)細(xì)胞的粘接性能，并改變其細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成的作用而可以促細(xì)胞遷移。HMGB1在轉(zhuǎn)移酶的生成過程中有重要作用，這導(dǎo)致了一些如前列腺腫瘤、乳腺瘤、胰腺腫瘤等很難預(yù)測(cè)。HMGB1可激活纖維蛋白酶，還能誘導(dǎo)金屬蛋白酶（MMP-2、MMP-9）的活化，這樣HMGB1就能直接地誘導(dǎo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和間接地促進(jìn)ECM降解，從而有利于細(xì)胞遷移。

腫瘤生長(zhǎng)和演變的一個(gè)重要的限速步驟是血管生成。HMGB1作為一種細(xì)胞因子，在體外實(shí)驗(yàn)中可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、出芽及新生血管形成。這個(gè)途徑已通過體外對(duì)大鼠肺癌模型中HMGB1和RAGE的阻斷從而抑制了腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移而得到證實(shí)［9］?？笻MGB1的抗體也成功抑制了雞胚絨毛尿囊膜上新生血管的生成［10］。目前的數(shù)據(jù)已充分證實(shí)了HMGB1是一個(gè)促進(jìn)血管生成的細(xì)胞因子，并以此促進(jìn)了腫瘤的生長(zhǎng)和演變。針對(duì)HMGB1和自噬信號(hào)靶點(diǎn)的研究可能會(huì)成為一種提高抗癌藥效的新方法。

表1 HMGB1及 RAGE在癌癥中的表達(dá)［6-13，37，38］

3 HMGB1的天然藥物抑制劑

目前，HMGB1的拮抗劑正在用于對(duì)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）、全身性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病的治療性研究中。在LPS誘導(dǎo)的敗血癥中，給予HMGB1抗體，可以明顯降低死亡率。Ulloa等［11］在盲腸穿刺（CLP）模型研究中證實(shí)，在CLP后24h給HMGB1抗體可以有效抑制炎癥反應(yīng)，比以往的TNF-α抗體和IL-1抗體效果更好。關(guān)節(jié)內(nèi)微注射皮質(zhì)類固醇可降低RA患者滑膜細(xì)胞外HMGB1的表達(dá)。RA的傳統(tǒng)治療手段，金鹽（Gold Salts）抑制了巨噬細(xì)胞釋放出的HMGB1而非TNF-α［12］。在風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的研究中，HMGB1的單克隆抗體取得了成功［13］，但在抗HMGB1單克隆抗體的生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的問題是：如何讓雜交瘤細(xì)胞的內(nèi)源性HMGB1的釋放量減至最少。因?yàn)閮?nèi)源性HMGB1可能阻礙抗體的結(jié)合位點(diǎn)。

除了目前已知的抗HMGB1單克隆抗體這樣的有效抑制劑外，近年來siRNA、shRNA等靶向沉默技術(shù)和天然藥物抑制劑被廣泛重視，并應(yīng)用到與HMGB1這一靶點(diǎn)密切相關(guān)的各種疾病的研究中。這其中來自中國(guó)傳統(tǒng)藥物的天然藥物不僅對(duì)HMGB1具有很好的抑制作用，同時(shí)還能調(diào)整機(jī)體的免疫功能，改善患者的癥狀與體征，減輕放化療對(duì)癌癥患者造成的毒副作用，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。部分天然藥物抑制劑的結(jié)構(gòu)式。（如圖2所示）

圖2 部分天然藥物抑制劑的結(jié)構(gòu)式

3.1 黃酮類

唐道林等［14］通過對(duì) Hsp72及槲皮素（Quercetin）對(duì)HMGB1的釋放及促炎功能的研究表明：槲皮素抑制了LPS誘導(dǎo)的Ⅱ型微管相關(guān)蛋白1A／1B-輕鏈3的合成和聚集及HMGB1的轉(zhuǎn)移和釋放，從而有效地防治小鼠致死性敗血癥。

水溶性的丹參酮II A［15］磺酸鈉鹽衍生物 （TSN II ASS）還可選擇性地廢除LPS誘導(dǎo)的HMGB1向胞漿的轉(zhuǎn)位和釋放。

甘草素（Glycyrrhizin）［16］與其他CRID不同，甘草素可以直接與HMGB1結(jié)合，有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)-HMG的A盒和B盒，通過與HMGB1的直接結(jié)合而阻止其釋放到胞外。

3.2 生物堿類

小檗堿（Berberine）［17］明顯抑制內(nèi)毒素脂多糖激活后小鼠腹腔巨噬細(xì)胞HMGB1的mRNA的表達(dá)和HMGB1的釋放，但對(duì)TNF-α釋放無明顯影響。

煙堿（Nicotine）［18］通過與 α7nAChR 特異結(jié)合而影響HMGB1的核內(nèi)向核外的轉(zhuǎn)移。

3.3 醇、酸、酯類

表沒食子兒茶素（EGCG）［19］是從綠茶中提取的一種成分，它是綠茶主要的活性和水溶性成分，是兒茶素中含量最高的組分。Wei Li等人的研究表明在盲腸結(jié)扎穿刺導(dǎo)致的小鼠敗血病模型中，EGCG抑制了HMGB1的表達(dá)，提高了小鼠的存活率。其作用機(jī)理一方面削弱了促炎癥介質(zhì)（HMGB1）及其標(biāo)志物IL-6、KC的聚集，另一方面通過抑制外源性HMGB1在巨噬細(xì)胞表面的粘連從而中斷了HMGB1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。

常蘊(yùn)青等［20］通過芍藥苷對(duì)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的小鼠單核／巨噬細(xì)胞株（RAW264.7）的保護(hù)作用研究，免疫細(xì)胞化學(xué)法檢測(cè)各組培養(yǎng)細(xì)胞HMGB1的表達(dá)水平。結(jié)果：LPS刺激RAW 264.7細(xì)胞20h后，LPS組細(xì)胞核HMGB1特異性染色變淡，胞漿染色加深，表明HMGB1從胞核轉(zhuǎn)移到胞漿；芍藥苷組大部分細(xì)胞核HMGB1特異性染色深，而胞漿染色淺，表明芍藥苷抑制HMGB1從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到胞漿。從而證實(shí)了芍藥苷可能通過抑制HMGB1的核轉(zhuǎn)位及釋放，從而對(duì)LPS誘導(dǎo)的肝損傷起保護(hù)作用。

雙環(huán)醇（Bicyclol）是中藥五味子的主要活性成分之一，Ying Luo［21］在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了在急性肺損傷模型中，雙環(huán)醇抑制了TNF-α，IL-1β和HMGB1的釋放，同時(shí)顯著上調(diào)的IL-10的表達(dá)。此外，對(duì)NF-κB，p65的磷酸化水平有顯著下調(diào)作用。

3.4 蒽醌類

陳國(guó)千等［22］通過大黃素對(duì)脂多糖激活后巨噬細(xì)胞株RAW264.7中 HMGB1的釋放、HMGB1mRNA表達(dá)和HMGB1核漿轉(zhuǎn)移的作用，以及對(duì)內(nèi)毒素血癥小鼠血清HMGB1水平和存活率的研究，證實(shí)了大黃素可明顯抑制脂多糖激活后巨噬細(xì)胞HMGB1的基因表達(dá)、核漿轉(zhuǎn)移和胞外釋放，降低內(nèi)毒素血癥小鼠血清HMGB1水平，使內(nèi)毒素血癥小鼠的存活率由35%提高到55%。

3.5 其他類

其他一些HMGB1藥物抑制劑及其作用機(jī)理如表2所示。

表2 近年來出現(xiàn)的HMGB1藥物抑制劑［23-38］

4 展望

HMGB1在99%的哺乳動(dòng)物中都是相同的，所以該類相關(guān)藥物的臨床前與臨床研究的時(shí)間必定會(huì)大大縮短。目前，在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭凶畛晒Φ腍MGB1特異性拮抗劑是重組A-box蛋白及三個(gè)不同的抗HMGB1的特異性單克隆抗體。相對(duì)于細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路來講，作為一種細(xì)胞外炎癥因子，HMGB1接受藥物干擾的難度系數(shù)要低很多。鑒于HMGB1及其復(fù)合物與機(jī)體氧化應(yīng)激、促凋亡反應(yīng)及細(xì)胞轉(zhuǎn)移中不置可否的密切聯(lián)系，將對(duì)在各種臨床狀態(tài)下減輕氧化損傷尤其是那些與慢性炎癥相關(guān)的疾病、癌癥提供一個(gè)新的治療策略。

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