高遷移率蛋白B1在嚴(yán)重?zé)齻械淖饔醚芯窟M(jìn)展

段建興 劉文軍 李曉慶 曾躍勤 王迪 張高飛

1昆明醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院燒傷科（昆明 650500）；2昆明醫(yī)科大學(xué)分子臨床醫(yī)學(xué)研究院（昆明 650500）

嚴(yán)重?zé)齻麑儆谝环N全身性疾病，可引起病理、生化、免疫等復(fù)雜變化，?？晌＜盎颊叩纳?。患者在經(jīng)過嚴(yán)重?zé)齻?，燒傷?chuàng)面的變性和壞死、缺血缺氧反應(yīng)、創(chuàng)面感染的發(fā)生及應(yīng)激反應(yīng)釋放大量的致炎因子，包括組胺、氧自由基、血小板活化因子、TNF-α和高遷移率族蛋白B1（high-mobility group box 1 protein，HMGB-1）等；它們與組織損傷及細(xì)胞再生或釋放炎性因子具有很強(qiáng)的相關(guān)性，這些炎癥因子進(jìn)一步活化導(dǎo)致膿毒血癥及多器官功能障礙綜合征（MODS）的發(fā)生。最近的研究［1］發(fā)現(xiàn)HMGB-1作為一種炎癥介質(zhì)在免疫、炎癥和癌癥等方面扮演著重要的角色，特別是在急性創(chuàng)傷、傷口修復(fù)、膿毒血癥的發(fā)生中有很強(qiáng)的警報(bào)作用［2-3］。鑒于HMGB-1對(duì)燒傷患者的相關(guān)性，近幾年來國(guó)內(nèi)外燒傷學(xué)者對(duì)這個(gè)炎癥因子進(jìn)行了深入的研究，意在為燒傷的治療及預(yù)后提供新的思路和方法?，F(xiàn)對(duì)HMGB-1在燒傷疾病演變的作用及現(xiàn)階段的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 HMGB-1的結(jié)構(gòu)及功能

HMGB-1是一種25 kDa的蛋白質(zhì)，表達(dá)分布廣泛，并且進(jìn)化上高度保守。HMGB-1在大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中大量表達(dá)，早在1973年，HMGB-1便從小牛胸腺染色質(zhì)中萃取并分離出來［4］，因具有高電泳遷移率的非組蛋白染色質(zhì)結(jié)合蛋白而得名。HMGB-1的主要結(jié)構(gòu)特征是兩個(gè)DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域A區(qū)、B區(qū)以及帶負(fù)電荷的C端酸性區(qū)。其中的B區(qū)被認(rèn)為是發(fā)揮炎癥效應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)，A區(qū)對(duì)B區(qū)具有拮抗作用，C末端尾部被認(rèn)為介導(dǎo)HMGB-1的三維結(jié)構(gòu)從塌陷到更線性構(gòu)象的變化，其最可能調(diào)節(jié)HMGB-1與其配體的結(jié)合［5］。HMGB-1含有兩個(gè)核定位序列（NLS），它們被核輸入復(fù)合物識(shí)別并導(dǎo)致HMGB-1在生理?xiàng)l件下進(jìn)行核定位［6］。

HMGB-1在細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外均有生物學(xué)作用，早期研究表明核內(nèi)HMGB-1具有穩(wěn)定染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、并通過彎曲DNA螺旋結(jié)構(gòu)促進(jìn)DNA損傷修復(fù)［7］，HMGB-1可以通過壞死和受損細(xì)胞被動(dòng)釋放，也可以通過免疫細(xì)胞激活時(shí)觸發(fā)的活性機(jī)制釋放［8］，釋放途徑主要可通過依賴于caspase-1的非典型分泌性囊泡途徑主動(dòng)分泌，也可以單獨(dú)或與RNA，DNA或與核小體復(fù)合從受損細(xì)胞中被動(dòng)釋放。一旦進(jìn)入細(xì)胞外空間，HMGB-1會(huì)以游離形式或與幾乎所有種類的核酸以及脂多糖（LPS）形成復(fù)合物，并與RAGE、TLRs等受體結(jié)合［9］。不管是游離的還是復(fù)合物形式，HMGB-1可引起單核巨噬細(xì)胞分泌TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8及NO等炎癥因子的產(chǎn)生，而這些炎癥因子又可加重HMGB-1的釋放，形成惡性循環(huán)。但它同時(shí)也可以促進(jìn)單核細(xì)胞，樹突細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的遷移、血管生成從而促進(jìn)創(chuàng)面的修復(fù)與重建［10-11］。

2 HMGB-1與燒傷創(chuàng)面

燒傷創(chuàng)面不同于其他傷口的創(chuàng)面，除了局部血管擴(kuò)征及液體外滲外，壞死和損傷細(xì)胞還可大量釋放HMGB-1，細(xì)胞因子誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖和遷移是組織修復(fù)的基本要素，如生長(zhǎng)因子、促炎因子、血小板衍生因子等，其中ERK1/2激活是細(xì)胞增殖的主要信號(hào)。體外研究表明在皮膚中HMGB-1主要位于成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核中，在添加H2O2誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞壞死后可導(dǎo)致HMGB-1釋放到細(xì)胞外介質(zhì)中，HMGB-1可通過激活ERK1/2途徑與RAGE受體結(jié)合而促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和遷移而使傷口愈合［12］。和其他細(xì)胞釋放的趨化因子一樣HMGB-1也趨化中性粒細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞向炎癥向創(chuàng)面遷移［10］，這些細(xì)胞反應(yīng)有助于吞噬和清潔燒傷組織釋放的壞死組織和毒素，同時(shí)HMGB-1可激活人微血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞上調(diào)ICAM-1和VCAM-1并作為促血管生成細(xì)胞因子的作用［11］。

研究發(fā)現(xiàn)HMGB-1與燒傷創(chuàng)面的愈合具有劑量相關(guān)性：小劑量（200～800 ng）的HMGB-1可促進(jìn)血管生成并刺激創(chuàng)面愈合，大劑量的HMGB-1則可加重炎癥反應(yīng)并促進(jìn)瘢痕的形成［13-15］。代蕾［16］通過將外源性的小劑量HMGB-1（400 ng）注射大鼠早期創(chuàng)面缺血區(qū)皮下后發(fā)現(xiàn)其可通過促VEGF和CD31的表達(dá)途徑來增加缺血區(qū)的血管生成。高小春［17］也研究發(fā)現(xiàn)小劑量的 HMGB-1（200 ng）能促進(jìn)HIF-1α因子的表達(dá)來降低創(chuàng)面淤血帶組織中的壞死面積從而延緩燒傷創(chuàng)面的早期進(jìn)展，而HIF-1α因子具有促進(jìn)細(xì)胞遷移及血管再生的作用。通常嚴(yán)重?zé)齻颊咝枰M(jìn)行皮膚移植，HOLMES等［18］研究發(fā)現(xiàn)那些移植皮膚出現(xiàn)壞死、感染與患者燒傷移植物供體皮膚及燒傷邊緣皮膚高表達(dá)HMGB-1和Caspase 3有關(guān)，而源頭又指向了患者表皮膽堿能介質(zhì)和炎性、凋亡分子的缺陷。

文獻(xiàn)報(bào)道HMGB-1與肝、腎、肺和心肌組織中的纖維化疾病的關(guān)系，這又暗示著HMGB-1與瘢痕形成有著緊密的聯(lián)系，故有學(xué)者對(duì)此研究：在無瘢痕形成的胚胎小鼠創(chuàng)面中注射小劑量重組HMGB-1（200或400 ng）時(shí)能促進(jìn)傷口愈合，隨著HMGB-1量的增加瘢痕也逐漸增加［14］。KIM等［19］進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)HMGB-1促進(jìn)正常和瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞遷移幾乎與TGF-β相當(dāng)，且通過晚期糖基化終產(chǎn)物（RAGE）-底物激活蛋白激酶（MAPK）和NF-κB相互作用信號(hào)通路的受體激活成纖維細(xì)胞。

3 HMGB-1與燒傷膿毒血癥

嚴(yán)重?zé)齻髩乃兰?xì)胞可首先釋放HMGB-1，參與組成損傷相關(guān)分子模式DAMPs（HMGB-1、mtDNA和ATP），其在先天免疫的激活中起關(guān)鍵作用，并通過Toll樣受體（TLR）介導(dǎo)激活單核細(xì)胞，活化的單核細(xì)胞能不受控制地釋放炎性介質(zhì)，很多研究表明DAMPs可指示或監(jiān)測(cè)疾病損傷嚴(yán)重程度并可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞的遷移和刺激該細(xì)胞釋放各種早期炎性細(xì)胞因子，如TNF-α、白介素、NO等［20-22］。肝臟里庫(kù)普弗細(xì)胞Kupffer被認(rèn)為燒傷后炎癥反應(yīng)因子的主要來源，CHEN等［23］研究發(fā)現(xiàn)大鼠重度燒傷24 h后，HMGB-1的mRNA在肝臟表達(dá)顯著增高，并持續(xù)升高至72 h。HMGB-1可上調(diào)KCs中TNF-α和IL-1β mRNA的表達(dá)和增強(qiáng)炎癥信號(hào)p38 MAPK、JNK和NF-κB。通過使用TLR2和TLR4抗體均能明顯抑制HMGB-1對(duì)KCs的激活作用。因此HMGB-1/TLRs依賴性的信號(hào)通路能夠誘導(dǎo)重度燒傷大鼠KCs釋放促炎細(xì)胞因子，加重?zé)齻蟮难装Y反應(yīng)。在另一方面嚴(yán)重?zé)齻?xì)胞缺血及缺氧等情況下，HMGB-1可結(jié)合C1q后以抗體非依賴性方式激活補(bǔ)體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑而加劇無菌炎癥［24］。

HMGB-1也可作為晚期炎癥因子介質(zhì)參與燒傷膿毒血癥的形成：嚴(yán)重?zé)齻颊呙娣e大、程度深，壞死的組織和蛋白可成為微生物的培養(yǎng)基，上皮屏障的破壞微生物病原體侵入且通過釋放病原體相關(guān)分子模式PAMPs（ds-RNA、CpG-DNA和LPS）引發(fā)先天免疫應(yīng)答。PAMPs與各自受體的結(jié)合引發(fā)單核/巨噬細(xì)胞的早期TNF-α、IL-1和IFN-γ和晚期HMGB-1促炎介質(zhì)的釋放，而HMGB-1又可再次刺激巨噬細(xì)胞分泌相關(guān)炎癥因子，形成惡性循環(huán)并進(jìn)一步放大細(xì)胞因子風(fēng)暴和細(xì)胞損傷［3］。因此HMGB-1是炎癥瀑布反應(yīng)的中心分子，能進(jìn)一步促進(jìn)和發(fā)展膿毒血癥。

肖錦華等［25］對(duì)嚴(yán)重?zé)齻颊叩难暹M(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)HMGB-1和TNF-α都異常升高，特別是在燒傷面積＞70%的特重度燒傷HMGB-1的升高更為突出，而且死亡組明顯高于生存組。最近COLEMAN等［26］研究發(fā)現(xiàn)HMGB-1除了參與形成損傷相關(guān)分子模式DAMPs，在大面積燒傷后HMGB-1和無活性的Pro-IL-1β（IL-1β的前體）結(jié)合形成復(fù)合物HMGB-1/IL-1β并儲(chǔ)存在血漿微泡（microvesicles）中并同時(shí)激活I(lǐng)L-1β，復(fù)合物可增強(qiáng)IL-6和IFNβ的反應(yīng)導(dǎo)致燒傷膿毒血癥的發(fā)生（IL-6是大面積燒傷后病死率相關(guān)，IFNβ可增加對(duì)細(xì)菌感染的易感性），而這些微泡被鑒定為這些免疫介質(zhì)的新型儲(chǔ)庫(kù)。大面積燒傷后由于應(yīng)激及免疫功能的紊亂，可破壞腸黏膜屏障造成正常菌群的移位，也可作為膿毒血癥的感染來源。研究顯示在HMGB-1結(jié)構(gòu)的B區(qū)可增加Caco-2腸細(xì)胞單層的通透性并損害小鼠的腸屏障功能［27］。同時(shí)過表達(dá)HMGB-1的A區(qū)可通過體外HMGB-1/TLR4信號(hào)通路降低脂多糖誘導(dǎo)的腸道炎癥［28］，這也進(jìn)一步論證了A區(qū)對(duì)B區(qū)的炎癥拮抗作用。韓亞龍等［29］研究發(fā)現(xiàn)在大鼠60%深度燒傷后腸組織內(nèi)的HMGB-1激活TLR4信號(hào)通路并釋放IFN-γ、IL-4和IL-10引起炎癥反應(yīng)，從而參與大鼠Th1細(xì)胞和Th2細(xì)胞介導(dǎo)的免疫功能障礙。

4 HMGB-1與燒傷MODS

MODS是導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)齻颊咚劳龅闹饕?，同時(shí)也是較為常見的并發(fā)癥。不同于其他創(chuàng)傷，燒傷患者由于血管通透性增加、組織灌注不足缺血缺氧、內(nèi)毒素、微血栓形成、大量炎癥因子的釋放造成全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）等，這些因素在MODS中的發(fā)生扮演著重要的角色。HMGB-1作為晚期炎癥介質(zhì)參與DAMPs的釋放，其結(jié)合多種受體如TLR并刺激先天免疫系統(tǒng)。一旦被激活，先天免疫反應(yīng)可導(dǎo)致炎癥、SIRS和炎癥并發(fā)癥，如急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）或 MODS［22］。李崢［30］觀察到嚴(yán)重?zé)齻颊進(jìn)ODS組傷后高表達(dá)HMGB-1，并通過降低T淋巴細(xì)胞增殖活性以及CD4+/CD8+損害MODS的患者細(xì)胞免疫功能。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)HMGB-1/RAGE增強(qiáng)多形核白細(xì)胞（PMNs）向受損組織的募集，并通過NF-κB轉(zhuǎn)錄因子激活擴(kuò)增炎癥反應(yīng)，HMGB-1還可以在缺血再灌注損傷期間通過結(jié)合TLR4或TLR7受體激活PMNs，而PMNs的激活會(huì)導(dǎo)致SIRS，心血管衰竭和遠(yuǎn)端器官損傷的發(fā)生［31］。

吸入性損傷造成的進(jìn)行性缺氧是MODS發(fā)生的重要原因，研究［32］發(fā)現(xiàn)大面積燒傷合并吸入性損傷的患者肺泡灌洗液中HMGB-1的水平可反映肺功能及肺損傷程度。不僅僅是吸入性損傷，在燒傷面積超過總體表面積（TBSA）的30%時(shí)便有可能發(fā)生急性肺損傷（ALI）及ARDS，有研究發(fā)現(xiàn)通過抑制HMGB-1的表達(dá)便可減少中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)和氧化應(yīng)激從而減輕大面積燒傷的肺部炎癥反應(yīng)［33］。血栓形成也可進(jìn)一步加快MODS的發(fā)生，STARK等［34］研究發(fā)現(xiàn)在小鼠靜脈血栓栓塞（VTE）模型中，HMGB-1可通過促進(jìn)RAGE依賴性NET形成和血小板活化，這在靜脈血栓形成的發(fā)展中起關(guān)鍵作用。血管通透性的增加造成燒傷病人液體的流失使組織灌注不足可惡化燒傷患者M(jìn)ODS，雖然沒有直接的文獻(xiàn)報(bào)道HMGB-1在燒傷患者血管通透性增加的相關(guān)性，但有研究發(fā)現(xiàn)通過拮抗DAMPs的受體TLR4可顯著降低DAMPs誘導(dǎo)的血管通透性［35］。

5 總結(jié)及展望

燒傷出現(xiàn)的大面積細(xì)胞壞死，一開始就釋放出HMGB-1參與炎癥反應(yīng)，特別是嚴(yán)重?zé)齻颊咚尫诺腍MGB-1甚至是不可估量的，HMGB-1參與著炎性因子的惡性循環(huán)不可控制的介導(dǎo)著炎癥反應(yīng)使燒傷創(chuàng)面加深、單核細(xì)胞激活，隨著病情的發(fā)展HMGB-1作為晚期炎癥介質(zhì)參與DAMPs導(dǎo)致SIRS并最后發(fā)展為膿毒血癥及MODS使病人走向死亡。故研究HMGB-1參與的損傷相關(guān)分子模式DAMPs對(duì)救治嚴(yán)重?zé)齻∪俗兊糜葹橹匾?，通過HMGB-1這一中心炎癥介質(zhì)快速有效的阻斷燒傷炎癥因子釋放的機(jī)制有待研究。少量的HMGB-1可促進(jìn)燒傷創(chuàng)面的愈合，臨床上對(duì)于嚴(yán)重?zé)齻颊哚尫诺拇罅縃MGB-1是否可以控制其適當(dāng)?shù)男?yīng)既能減少炎癥瀑布的發(fā)展又能促進(jìn)創(chuàng)面的愈合，并減少燒傷后瘢痕的形成值得探討。HMGB-1還可作為創(chuàng)面愈合、膿毒血癥及MODS預(yù)后的評(píng)價(jià)指標(biāo)，這對(duì)于燒傷救治方法的比較提供了新的理論依據(jù)。因此研究嚴(yán)重?zé)齻颊叩腍MGB-1對(duì)指導(dǎo)臨床的實(shí)踐及新藥的產(chǎn)生提供新的研究靶點(diǎn)，并有望使嚴(yán)重?zé)齻颊叩牟∷缆氏陆怠?/p>