高遷移率族蛋白B1與腫瘤治療抵抗相關(guān)機制的研究進(jìn)展

林 宇，賀思佳，黃 倩

1. 上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)院，上海 201620；

2.上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院腫瘤中心，上海201620

腫瘤是一種嚴(yán)重危害人類健康的疾病，近年來腫瘤的發(fā)病率和腫瘤患者的死亡率也逐漸增高［1］。手術(shù)切除、化學(xué)藥物治療、放射治療、靶向治療、內(nèi)分泌治療和免疫治療是常用的治療手段，然而，治療效果并不理想。其中，腫瘤治療抵抗被認(rèn)為是腫瘤治療失敗的重要原因。腫瘤治療抵抗是指腫瘤細(xì)胞對治療的敏感性降低，包括對化療藥物的耐受性增加，對內(nèi)分泌治療的敏感性降低，對放療敏感性的降低和對免疫治療的耐受性增加等［2］。

高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1，HMGB1)是一種核蛋白，它作為DNA伴侶分子能參與細(xì)胞核內(nèi)的多種生理活動，包括DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，DNA的修復(fù)和核小體的組裝等［3］。HMGB1還能通過免疫細(xì)胞主動分泌或者經(jīng)死亡細(xì)胞被動釋放到細(xì)胞外，參與炎性反應(yīng)、免疫、遷移、侵襲、增殖、分化和組織再生等病理生理活動［4］。研究表明，HMGB1與腫瘤治療抵抗有著密切聯(lián)系，它能通過參與調(diào)節(jié)腫瘤自噬、抗凋亡等病理生理活動而引起腫瘤治療抵抗［5-6］。本文就近年來對HMGB1與腫瘤治療抵抗相關(guān)機制的研究進(jìn)展作一綜述。

1 HMGB1的基本結(jié)構(gòu)與功能

HMGB1由215個氨基酸所構(gòu)成，含有兩個DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(A盒和B盒)和一個酸性末端(C末端)［7］。B盒能夠發(fā)揮HMGB1誘導(dǎo)細(xì)胞因子的功能，同時B盒還是HMGB1促進(jìn)炎性反應(yīng)作用的主要參與者，而A盒起著抑制和拮抗B盒促炎活性的作用［8］。C末端富含酸性氨基酸，包括天冬氨酸和谷氨酸，它能在HMGB1從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)的過程中起到保護(hù)A盒和B盒的作用［4］。

HMGB1是一種典型的損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular pattern，DAMP)，在炎性反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用［9］。研究表明，HMGB1能通過與晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(the receptor of advanced glycation end products，RAGE)和Toll樣受體4(Toll-like receptor 4，TLR4)等受體結(jié)合而促進(jìn)免疫細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和IL-10等細(xì)胞因子，進(jìn)而參與炎性反應(yīng)［4］。此外，近年來，HMGB1還被證實與乳腺癌、肺癌、結(jié)腸癌等多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著密切聯(lián)系，在這些腫瘤中，HMGB1的表達(dá)顯著增加［10］。HMGB1的表達(dá)與腫瘤的無限增殖、血管生成、抵抗凋亡、增強炎性反應(yīng)等特性相關(guān)［11］。HMGB1的含量還與腫瘤局灶浸潤的深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤的大小和預(yù)后有關(guān)［11］。

2 HMGB1與腫瘤治療抵抗

腫瘤治療抵抗是導(dǎo)致腫瘤治療失敗的重要原因，而HMGB1在其中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，與對治療敏感的腫瘤細(xì)胞相比，產(chǎn)生治療抵抗的腫瘤細(xì)胞HMGB1表達(dá)水平往往較高，例如胰腺癌、直腸癌和泌尿上皮癌［12-14］。HMGB1可能通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞DNA損傷修復(fù)、自噬、凋亡、增殖、腫瘤血管生成、腫瘤免疫逃逸和炎性腫瘤微環(huán)境形成等病理生理過程，參與腫瘤細(xì)胞治療抵抗。

2.1 HMGB1與腫瘤細(xì)胞DNA損傷修復(fù)

細(xì)胞的DNA修復(fù)功能對于生物的生存和遺傳穩(wěn)定性的維持具有重要意義。Lai等［15］發(fā)現(xiàn)過表達(dá)或者敲除對順鉑耐藥的食管癌細(xì)胞中的14-3-3σ基因，會引起HMGB1的表達(dá)相應(yīng)的增加或減少，表明14-3-3σ蛋白能通過與HMGB1發(fā)生相互作用而促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，進(jìn)而引起食管鱗癌細(xì)胞對順鉑的耐藥。Ke等［16］使用X射線對敲除HMGB1基因的乳腺癌細(xì)胞進(jìn)行照射，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中端粒酶的激活受到抑制，端粒的長度縮短，DNA損傷增加，腫瘤細(xì)胞對放療的敏感性也增加，表明HMGB1可能通過調(diào)節(jié)端粒酶的活性而參與DNA損傷修復(fù)，進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對放療敏感性降低。這些研究表明，HMGB1能夠通過參與DNA損傷修復(fù)而引起腫瘤治療抵抗。

2.2 HMGB1與腫瘤細(xì)胞自噬

自噬是一種細(xì)胞自身分解代謝的生物學(xué)行為，細(xì)胞發(fā)生自噬能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)利用，并能幫助細(xì)胞維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定［17］。

Huang等［18］的研究發(fā)現(xiàn)將MG-63骨肉瘤細(xì)胞中的Ⅲ型磷脂酰肌醇-3激酶(class Ⅲphosphoinositide 3-kinase，PI3KC3)、Beclin-1和Atg7基因敲除后，能抑制LC3-Ⅱ的產(chǎn)生和SQSTM1/sequestosome 1 (p62)的降解，并抑制腫瘤治療抵抗的發(fā)生。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1是ULK1–mAtg13–FIP200復(fù)合物的下游信號分子，能通過促進(jìn)Beclin-1-PI3KC3復(fù)合物的形成而促進(jìn)自噬［18］。Huang等［19］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)耐藥的骨肉瘤細(xì)胞中Kruppel樣因子4 (Kruppellike factor 4，KLF4)的表達(dá)增加，而KLF4則能夠與HMGB1基因的啟動子結(jié)合，促進(jìn)HMGB1基因的轉(zhuǎn)錄，繼而使骨肉瘤細(xì)胞對治療的敏感性降低，表明HMGB1基因能通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞自噬而導(dǎo)致腫瘤治療抵抗。

2.3 HMGB1與腫瘤細(xì)胞凋亡

凋亡是細(xì)胞的一種程序性死亡方式，凋亡對于消除損傷細(xì)胞，參與機體的免疫防御和維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)都具有重要意義［20］。分泌型叢生蛋白(secretory/cytoplasmic clusterin，sCLU)是一種強有力的抗凋亡蛋白，它能抑制Bax蛋白向線粒體的轉(zhuǎn)移所引起的細(xì)胞色素c的釋放，進(jìn)而抑制caspase-3所引起的細(xì)胞凋亡。Zhou等［21］的研究發(fā)現(xiàn)在對多西他賽耐藥的前列腺癌細(xì)胞中，sCLU的表達(dá)顯著增加。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1能夠通過激活NF-κB信號通路而促進(jìn)sCLU的合成，并能通過HMGB1-TLR4/RAGE-sCLU信號通路的激活促使前列腺癌細(xì)胞抗凋亡，進(jìn)而對多西他賽產(chǎn)生治療抵抗。該研究結(jié)果表明HMGB1能通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞抗凋亡而引起腫瘤治療抵抗［21］。

2.4 HMGB1與腫瘤細(xì)胞增殖

腫瘤細(xì)胞的無限增殖是腫瘤的重要特性之一，能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。Guo等［22］的研究發(fā)現(xiàn)耐藥的骨肉瘤細(xì)胞HMGB1的表達(dá)增加，通過過表達(dá)miR-22抑制HMGB1的表達(dá)后，骨肉瘤細(xì)胞的增殖受到抑制。Chen等［23］的研究發(fā)現(xiàn)，敲除HMGB1基因的卵巢癌細(xì)胞的增殖受到抑制，此外，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白——增殖細(xì)胞核抗原和cyclin D1的表達(dá)也下降。Pellegrini等［24］使用丙酮酸乙酯(ethyl pyruvate，EP)處理惡性間皮瘤細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)其HMGB1的表達(dá)下降，RAGE的表達(dá)和NF-κB信號通路的激活也被削弱。用EP處理異體移植惡性間皮瘤的小鼠模型后，測得小鼠血清中HMGB1的含量增加，同時腫瘤的生長也受到了抑制。這些研究表明，HMGB1能通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖而導(dǎo)致腫瘤治療抵抗。

2.5 HMGB1與腫瘤血管生成

腫瘤血管能為腫瘤細(xì)胞提供氧、營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子，對促進(jìn)腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移起著重要作用。Pistoia等［25］的研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1的表達(dá)增加能促進(jìn)神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞分化轉(zhuǎn)化為腫瘤源性血管內(nèi)皮細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤血管生成而導(dǎo)致神經(jīng)母細(xì)胞瘤對抗CD31單克隆抗體的治療敏感性降低。van Beijnum等［26］的研究發(fā)現(xiàn)使用血管源性生長因子誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞激活后，內(nèi)皮細(xì)胞中HMGB1的表達(dá)增加。再使用siRNA敲降HMGB1基因后，發(fā)現(xiàn)HMGB1促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達(dá)的作用會受到抑制。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1能通過與RAGE或者TLR4結(jié)合而激活ERK 1/2、p38和NF-κB信號通路，從而促進(jìn)VEGF和血小板源生長因子的表達(dá)，以促進(jìn)腫瘤血管的生成。這些研究表明，HMGB1能通過促進(jìn)腫瘤血管生成而誘發(fā)腫瘤治療抵抗。

2.6 HMGB1與腫瘤免疫逃逸

腫瘤細(xì)胞能通過干擾抗原提呈過程及減少樹突狀細(xì)胞的數(shù)量等多種機制來逃避機體免疫系統(tǒng)的監(jiān)控、識別與攻擊而繼續(xù)分裂生長，這被稱為腫瘤免疫逃逸［27］。Parker等［28］在使用HMGB1抑制劑處理的荷瘤小鼠后，發(fā)現(xiàn)其髓系抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cell，MDSC)的數(shù)量會減少。該結(jié)果表明HMGB1可能與MDSC所參與的促進(jìn)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸過程有關(guān)，其可能機制為：HMGB1促進(jìn)骨髓祖細(xì)胞分化為MDSC；促進(jìn)MDSC釋放IL-10；促進(jìn)MDSC抑制初始T細(xì)胞產(chǎn)生L-選擇素的作用。Liu等［29］的研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Foxp3+CD4+CD25+regulatory T cells，Treg)釋放的IL-10對于抑制CD8+T細(xì)胞抗腫瘤免疫有著重要作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，使用抗HMGB1中和抗體處理小鼠乳腺癌細(xì)胞所構(gòu)建的荷瘤小鼠來源的Treg細(xì)胞后，其IL-10的表達(dá)下降。再用siRNA敲降小鼠乳腺癌細(xì)胞中的HMGB1基因，接著將這些細(xì)胞注入BALB/c-WT小鼠體內(nèi)，然后用抗CD8的抗體抑制CD8的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)小鼠的生存率增加，表明腫瘤細(xì)胞所釋放的HMGB1能通過促進(jìn)Treg細(xì)胞表達(dá)IL-10，而抑制獲得性CD8+T細(xì)胞所介導(dǎo)的抗腫瘤免疫。Kovar等［30］的研究發(fā)現(xiàn)CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤免疫被抑制后，白血病對B1單克隆抗體靶向綴合物的敏感性會降低。這些研究表明，HMGB1能通過促進(jìn)腫瘤免疫逃逸而造成腫瘤治療抵抗。

2.7 HMGB1與腫瘤炎性微環(huán)境

在腫瘤炎性微環(huán)境中存在著大量的免疫細(xì)胞、生長因子和炎性反應(yīng)因子，能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展［31］。對吉西他濱耐藥的胰腺癌細(xì)胞中HMGB1的表達(dá)增加［32］。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage，TAM)是胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)炎性微環(huán)境中分布最為廣泛的免疫細(xì)胞，它能促進(jìn)PDAC對吉西他濱的耐藥［33］。Xian等［33］的研究發(fā)現(xiàn)，辛伐他汀能抑制TAM釋放TGF-β1，進(jìn)而導(dǎo)致PDAC細(xì)胞表達(dá)Gfi-1增加，Gfi-1能抑制HMGB1的表達(dá)，進(jìn)而增加耐藥的PDAC對吉西他濱的敏感性。Stat3和IL-6與炎性反應(yīng)和肝細(xì)胞癌的發(fā)生有著密切聯(lián)系［34］。Chen等［35］的研究發(fā)現(xiàn)HMGB1的表達(dá)增加能通過激活I(lǐng)L-6/Stat3炎性反應(yīng)信號通路而促進(jìn)miR-21的表達(dá)，miR-21表達(dá)增加則會通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的抑制劑——伴有Kazal基序富含半胱氨酸的逆轉(zhuǎn)誘導(dǎo)蛋白(reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs precursor，RECK)和組織金屬蛋白酶抑制劑3(tissue inhibitors of metalloproteinases 3，TIMP3)的表達(dá)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，這說明HMGB1能通過促進(jìn)腫瘤炎性反應(yīng)微環(huán)境的形成而導(dǎo)致腫瘤治療抵抗。

3 結(jié)語

近年來，腫瘤治療手段越來越多樣化，但其治療的有效性卻面臨著腫瘤治療抵抗所帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。HMGB1是一種參與腫瘤免疫逃逸、腫瘤微環(huán)境形成、促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移、促進(jìn)腫瘤血管生成的重要蛋白，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著密切的聯(lián)系。HMGB1與腫瘤治療抵抗有著密切的聯(lián)系，HMGB1主要是通過參與腫瘤細(xì)胞自噬、DNA損傷修復(fù)、凋亡、增殖、腫瘤血管生成、免疫逃逸和炎性反應(yīng)而促進(jìn)腫瘤治療抵抗。然而，現(xiàn)有的研究并未對HMGB1所介導(dǎo)的腫瘤治療抵抗具體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制做出明確的闡述。因此，對這些問題的進(jìn)一步探討與解決，將為克服腫瘤治療抵抗和增強腫瘤治療效果提供新的治療方案。

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