高遷移率族蛋白B1與惡性血液病

劉艷娟，鄭 方，孫志強(qiáng)

(1．貴州醫(yī)科大學(xué)研究生院;2．貴州醫(yī)科大學(xué)附屬白云醫(yī)院血液科;

3．貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院血液科，貴州貴陽(yáng) 550004)

高遷移率族蛋白(high mobility group protein，HMG)是一種DNA結(jié)合蛋白，30多年前首次由英國(guó)科學(xué)家Goodwin［1]于牛胸腺細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，因其分子量低，并且在凝膠中遷移率高，所以將其命名為高遷移率族蛋白。根據(jù)HMG分子量大小、結(jié)構(gòu)相似性以及與DNA相結(jié)合的特性，人們將HMG分為HMGA、HMGB和 HMGN，而HMGB又分為 HMGB1和HMGB2，其中HMGB1是含量最豐富的HMG［2]。

目前，已有各種臨床實(shí)驗(yàn)及研究表明，HMGB1在多數(shù)惡性腫瘤中呈高表達(dá)狀態(tài)，如乳腺癌、胃癌、肝癌、宮頸癌，在惡性血液系統(tǒng)疾病中，HMGB1也逐漸被更多的人所關(guān)注。

1 HMGB1的結(jié)構(gòu)及功能

人類HMGB1基因位于13q12染色體上，包括5個(gè)外顯子和4個(gè)內(nèi)含子，其TATA盒啟動(dòng)子包括數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，如激活蛋白1(AP1)，此外還包含一個(gè)沉默元件［3]。HMGB1基因編碼 HMGB1蛋白，該蛋白是一種高度保守的核蛋白，由215個(gè)氨基酸組成，其分子量約為30 KD，從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，HMGB1分為三個(gè)功能區(qū):HMGB1A盒、HMGB1B盒和酸性C末端［4]，A盒和B盒各由80～90個(gè)氨基酸殘基組成，中間有相似的氨基酸重復(fù)序列，主要作用是與DNA非特異性結(jié)合;B盒是引起炎癥反應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)區(qū)，而A盒對(duì)B盒又有一定的拮抗作用;酸性C末端含天門(mén)冬氨酸和谷氨酸，主要參與調(diào)節(jié)HMGB1與DNA結(jié)合的親和力，也可介導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄和染色體解旋。

HMGB1是一種非組蛋白，廣泛分布于哺乳動(dòng)物細(xì)胞，正常情況下HMGB1主要存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中，與DNA相結(jié)合，維持核小體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定并參與基因的重組、復(fù)制等，當(dāng)正常細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞在受到細(xì)胞外一些刺激因素［例如缺氧、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)]作用或細(xì)胞損傷壞死時(shí)可以釋放HMGB1至細(xì)胞外，另外，某些細(xì)胞也可以類似自分泌或旁分泌的方式分泌HMGB1，分泌至細(xì)胞外的HMGB1可通過(guò)多種途徑介導(dǎo)機(jī)體的炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、組織再生及腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移等［4－5]。

目前，已有各種臨床實(shí)驗(yàn)及研究表明，HMGB1在多數(shù)惡性腫瘤中呈高表達(dá)狀態(tài)，如乳腺癌［6]、胃癌［7]、肝癌［8－10]、宮頸癌［11]，在惡性血液系統(tǒng)疾病中，HMGB1也逐漸被更多的人所關(guān)注。

2 HMGB1與惡性血液病

2．1 HMGB1與淋巴瘤 淋巴瘤是惡性血液疾病的一大類型，其發(fā)病機(jī)制尚未闡明。HMGB1對(duì)淋巴瘤的作用可能是由于細(xì)胞壞死，HMGB1可以一種旁分泌的方式釋放至細(xì)胞外并支持淋巴瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和血管形成，Meyer等［12]通過(guò)實(shí)時(shí)定量 RTPCR的方法發(fā)現(xiàn)11/18原發(fā)性淋巴瘤表達(dá)HMGB1mRNA水平超過(guò)了正常淋巴結(jié)的平均水平。另外還發(fā)現(xiàn)，HMGB1的表達(dá)與分期無(wú)明顯相關(guān)性，但相當(dāng)大一部分淋巴瘤表達(dá)這種危險(xiǎn)信號(hào)蛋白。Meyer等雖然報(bào)道了HMGB1在人類非霍奇金淋巴瘤中呈高表達(dá)狀態(tài)，但并未闡明其機(jī)制，Sterenczak等［13]通過(guò)實(shí)時(shí)PCR的方法和犬的β-葡萄糖醛酸酶基因(GUSB)對(duì)22例犬淋巴瘤和3例對(duì)照樣品作內(nèi)對(duì)照分析，同樣發(fā)現(xiàn)HMGB1在腫瘤樣品中表達(dá)上調(diào)，HMGB1在犬淋巴瘤中的這種高表達(dá)強(qiáng)調(diào)了犬和人類淋巴瘤中存在著類似的HMGB1相關(guān)機(jī)制，在腫瘤進(jìn)展的過(guò)程中，腫瘤微環(huán)境缺氧和壞死可促進(jìn)血管生成因子如HMGB1、RAGE和VEGF分泌，最終導(dǎo)致新血管形成，另外，在這項(xiàng)研究中也闡明了TLR2和TLR4也參與了HMGB1介導(dǎo)的信號(hào)途徑，TLR2和TLR4基因序列的多態(tài)性可能與濾泡淋巴瘤和黏膜相關(guān)組織淋巴瘤有關(guān)，HMGB1不僅可通過(guò)RAGE，還可通過(guò)TLR2和TLR4以及其之間廣泛的相互作用發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。因此，對(duì)于犬淋巴瘤，闡明HMGB1是否與各自受體相互作用參與了淋巴瘤的發(fā)生和發(fā)展有重大意義，作為一個(gè)模型系統(tǒng)對(duì)人類非霍奇金淋巴瘤的治療方法的發(fā)展也具有重要參考價(jià)值。Ni等［14]發(fā)現(xiàn)棉酚作為一種天然的抗凋亡Bcl-2蛋白抑制劑，具有有效的抗腫瘤活性，可顯著抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，在Burkitt淋巴瘤疾病中可誘導(dǎo)淋巴瘤細(xì)胞的自噬作用，部分原因是是由于棉酚可通過(guò)活性氧(reactive oxygen species，ROS)促進(jìn)HMGB1從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)易位?？寡趸瘎㎞-乙酰半胱氨酸(NAC)預(yù)處理后可減弱棉酚誘導(dǎo)的這種自噬。此外，棉酚治療可增加高遷移率族蛋白B1(HMGB1)從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)易位，這也可以通過(guò)NAC預(yù)處理抑制。另外，NAC預(yù)處理還可顯著提高棉酚誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和細(xì)胞死亡。這些結(jié)果表明，棉酚誘導(dǎo)Burkitt淋巴瘤細(xì)胞產(chǎn)生自噬，部分原因是由于ROS誘導(dǎo)HMGB1胞漿移位?？寡趸瘎┛梢酝ㄟ^(guò)阻斷棉酚誘導(dǎo)的自噬從而作為有效的化療增敏劑促進(jìn)細(xì)胞死亡。2012年，Mao等［15]采用免疫組化染色的方法，研究了102例T細(xì)胞淋巴瘤患者(60例男性，42例女性，年齡在14～81歲之間)和40例反應(yīng)性淋巴增生的患者組織中HMGB1的表達(dá)水平，最后發(fā)現(xiàn)HMGB1和生存素在T細(xì)胞淋巴瘤組織中的表達(dá)(65/102)明顯高于反應(yīng)性淋巴增生(16/40)。他們還發(fā)現(xiàn)，HMGB1在T細(xì)胞淋巴瘤中的表達(dá)雖然與性別、年齡和腫瘤位置沒(méi)有關(guān)系，但與惡性腫瘤及臨床分期卻存在明顯相關(guān)性。HMGB1和生存素在G2/M期參與調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，HMGB1可通過(guò)上調(diào)生存素促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，并且HMGB1和生存素在T細(xì)胞淋巴瘤中呈正相關(guān)，這表明了生存素可能是HNGB1的一個(gè)下游靶點(diǎn)。HMGB1和生存素表達(dá)的檢測(cè)將有助于我們確定T細(xì)胞淋巴瘤的惡性程度及分期。Shen等［16]采用ELISA方法檢測(cè)了37例非霍奇金淋巴瘤患者和35例健康體檢者血清中HMGB1的水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)非霍奇金淋巴瘤患者血清中HMGB1水平顯著高于健康對(duì)照組。HMGB1呈遞減趨勢(shì)的非霍奇金淋巴瘤患者的生存時(shí)間較HMGB1呈遞增趨勢(shì)的非霍奇金淋巴瘤患者明顯延長(zhǎng)。HMGB1通過(guò)p53和p73基因的轉(zhuǎn)錄參與腫瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展，此外，釋放至細(xì)胞外的HMGB1通過(guò)與其受體結(jié)合并激活下游信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。血清HMGB1水平與非霍奇金淋巴瘤的發(fā)病和發(fā)展密切相關(guān)，檢測(cè)血清HMGB1水平有助于了解患者的病情變化及轉(zhuǎn)歸。

2．2 HMGB1與白血病 在白血病中，HMGB1是否也呈現(xiàn)了一個(gè)高表達(dá)狀態(tài)呢，2012年付娟等［17]通過(guò)ELISA法檢測(cè)了40例初診未治白血病患者(白血病組)、50例良性血液病患者(良性血液病組)及50例健康志愿者(對(duì)照組)血漿中HMGB1的水平，發(fā)現(xiàn)白血病組化療前HMGB1濃度顯著高于化療后及良性血液病組、對(duì)照組，最后得出結(jié)論血漿HMGB1水平變化與白血病患者病情進(jìn)展及臨床療效存在一定相關(guān)性，有望成為白血病治療及病情轉(zhuǎn)歸的參考因素，在這項(xiàng)研究中，學(xué)者僅闡明了HMGB1在白血病血清中呈高表達(dá)狀態(tài)，但并未提出其相關(guān)機(jī)制。自噬被認(rèn)為是白血病發(fā)病的一種重要機(jī)制，Jia等［18]通過(guò)比較36例慢性淋巴細(xì)胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)患者(22例未治療和14例曾經(jīng)治療過(guò)的)和14例年齡相仿的健康對(duì)照組血漿中HMGB1及其DNA的濃度，發(fā)現(xiàn)未治療過(guò)的和復(fù)發(fā)患者同健康對(duì)照組相比較，其血漿HMGB1及其DNA的濃度明顯增高，另外還發(fā)現(xiàn)，血漿HMGB1及其DNA的濃度與慢性淋巴細(xì)胞白血病中絕對(duì)淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)有關(guān)，在這項(xiàng)研究中，他們首次證明了在CLL微環(huán)境中包含大量呵護(hù)樣細(xì)胞(nurse－like cell，NLC)，HMGB1 通過(guò) RAGE/TLR信號(hào)通路可誘導(dǎo)NLC分化，相反，阻斷HMGB1－RAGE/TLR信號(hào)通路可阻止NLC分化，而NLC可縮短CLL生存期。可見(jiàn)釋放至細(xì)胞外的HMGB1依賴RAGE/TLR信號(hào)通路調(diào)節(jié)NLC的分化，從而參與CLL微環(huán)境的調(diào)節(jié)，最終由NLC實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)效應(yīng)。細(xì)胞外HMGB1的濃度是慢性淋巴細(xì)胞白血病不良預(yù)后的血清標(biāo)志物，細(xì)胞外HMGB1將是治療慢性淋巴細(xì)胞白血病的一個(gè)有前途的治療靶點(diǎn)。Yang等［19]發(fā)現(xiàn)HMGB1在各種白血病中過(guò)度表達(dá)，其表達(dá)與兒童白血病的臨床狀況呈正相關(guān)，在白血病細(xì)胞，HMGB1通過(guò)磷脂酰肌醇3－激酶/AKT/雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(PI3K/AKT/mTORC)通路誘導(dǎo)自噬，這種自噬反應(yīng)可被HMGB1抑制劑所抑制，同樣，使用自噬抑制劑也可抑制這一反應(yīng)，并且可增加白血病細(xì)胞對(duì)化療的敏感性。由此他們推斷HMGB1可作為白血病治療新的研究方向。Zhao等［20]發(fā)現(xiàn)在人類髓系白血病中HMGB1可通過(guò)增加JNK和ERK的轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)自噬，可使髓系白血病細(xì)胞(K562細(xì)胞)對(duì)常規(guī)抗癌治療產(chǎn)生抵抗，相反抑制HMGB1的表達(dá)可增加白血病細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。因此他們認(rèn)為HMGB1可作為髓系白血病的干預(yù)治療的潛在藥物靶點(diǎn)。Yu等［21]發(fā)現(xiàn)兒童急性淋巴細(xì)胞白血病同健康對(duì)照組和完全緩解組相比較血清HMGB1是升高的，細(xì)胞內(nèi)HMGB1可與Beclin 1在白血病細(xì)胞中相互作用，導(dǎo)致自噬體的形成，從而促進(jìn)白血病細(xì)胞的增殖。耐藥的發(fā)生一直是白血病取得良好預(yù)后的一個(gè)重大障礙，Kong等［22]利用 Ulk1-ATG13-FIP200 復(fù)合體作用于HMGB1上游調(diào)節(jié)分子HMGB1-Beclin1和 PI3KC3－Beclin1復(fù)合體，從而促進(jìn)HMGB1釋放，這一機(jī)制在自噬中有著至關(guān)重要的作用，采用RT-qPCR檢測(cè)了骨髓單個(gè)核細(xì)胞中 HMGB1的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)HMGB1表達(dá)與急性淋巴細(xì)胞白血病的臨床狀態(tài)相關(guān)，因此，針對(duì)自噬體復(fù)合物或HMGB1移位可以抑制自噬，從而克服白血病的耐藥性。Dahlhaus等［23]在2013年發(fā)現(xiàn)miR-181a的表達(dá)在各種白血病細(xì)胞和成熟血細(xì)胞中的表達(dá)不同，而miR-181a的表達(dá)又可引起HMGB1表達(dá)的變化，隨后LU等［24]在2014年也研究了miR-181a與HMGB1之間的關(guān)系，首次證明了在人類多重耐藥白血病細(xì)胞和復(fù)發(fā)/難治性AML患者樣本中miR-181b表達(dá)明顯下降。miR-181b可抑制HMGB1的表達(dá)，其過(guò)度表達(dá)可增加白血病細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。此外，HMGB1在復(fù)發(fā)/難治性急性髓細(xì)胞白血病患者中表達(dá)水平升高，通過(guò)RNA干擾抑制HMGB1的表達(dá)可增加多藥耐藥白血病細(xì)胞對(duì)化療的敏感性。

2．3 HMGB1與骨髓增生異常綜合征 骨髓增生異常綜合征(Myelodysplastic syndrome，MDS)病因尚不明確。Velegraki等［25]通過(guò)流式細(xì)胞儀評(píng)估了27例骨髓增生異常綜合征患者和25例健康對(duì)照者的骨髓單核細(xì)胞中Toll樣受體的表達(dá)并且評(píng)估了各自的信號(hào)活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同對(duì)照組相比MDS患者骨髓單核細(xì)胞中Toll樣受體4呈過(guò)度表達(dá)，而HMGB1就是一種Toll樣受體4配體。另外Toll樣受體4抑制劑還可抑制患者的單核細(xì)胞產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子。他們還發(fā)現(xiàn)同對(duì)照組相比患者血漿及骨髓培養(yǎng)上清液中不僅HMGB1水平升高，其巨噬細(xì)胞吞噬凋亡細(xì)胞的能力也受損，該缺陷與死亡的細(xì)胞過(guò)度釋放HMGB1有關(guān)。這一研究結(jié)果說(shuō)明了Toll樣受體及其內(nèi)源性配體參與了骨髓增生異常綜合征的炎癥過(guò)程，進(jìn)而推斷出HMGB1參與了骨髓增生異常綜合征的炎癥過(guò)程。Charoonpatrapong等［26]發(fā)現(xiàn)樹(shù)突狀細(xì)胞(DC)釋放的HMGB1作為一種免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，可進(jìn)入骨髓微環(huán)境，作為潛在的免疫調(diào)節(jié)因子與T細(xì)胞表面的RAGE相結(jié)合介導(dǎo)樹(shù)突狀細(xì)胞和T細(xì)胞之間的相互作用，經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程最終參與骨髓增生異常綜合征的發(fā)生發(fā)展。

3 總結(jié)與展望

HMGB1已成為了惡性血液疾病研究方面的一個(gè)新的熱點(diǎn)，其與多種惡性血液疾病都存在一定相關(guān)性，不僅可作為評(píng)價(jià)疾病的指標(biāo)，在治療上使用HMGB1中和抗體還可增加惡性血液病對(duì)化療藥物的敏感性，從目前研究狀況來(lái)看，HMGB1是一個(gè)很值得研究的分子，但由于各種疾病的發(fā)病機(jī)制、臨床表現(xiàn)復(fù)雜多變，我們還需對(duì)HMGB1做更多、更詳細(xì)的研究，從而為惡性腫瘤包括惡性血液疾病開(kāi)僻更加廣闊的診斷和治療方法，HMGB1有望成為惡性血液疾病干預(yù)治療的潛在藥物靶點(diǎn)。

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