高遷移率族蛋白B1在膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其機(jī)制研究

黃立基 黃卓彥 蘇鑲月 李思博 張麗娜

(1. 佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院,黑龍江 佳木斯 154007; 2. 大慶油田總醫(yī)院,黑龍江 大慶 163411)

膠質(zhì)瘤是病發(fā)于神經(jīng)上皮細(xì)胞的腫瘤，發(fā)病幾率在腦腫瘤中接近一半，且男性高于女性。高級別和低級別膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展規(guī)律不同，大多生長迅速，快速侵入周圍組織間隙，周圍的正常組織被淋巴管和血管破壞，與相鄰的正常組織沒有顯著清晰的邊界[1-2]。當(dāng)前膠質(zhì)瘤的治療以手術(shù)和化療為主，但病情發(fā)展非?？焖?，具有免疫逃逸功能，與正常腦組織沒什么太大差異，即使經(jīng)過長期治療，效果還是不太顯著，復(fù)發(fā)率高。患者5年生存率小于20%[3]。這種情況下，具體的疾病預(yù)后和治療的評估變得極為困難，目前，研究基因在膠質(zhì)瘤中的表達(dá)和突變成為學(xué)者探索膠質(zhì)瘤發(fā)生進(jìn)展與預(yù)后的一條非常重要的途徑，并渴望能夠?qū)ふ业交蛑委煹哪康幕騕4]。

19世紀(jì)，Virchow[5]第一次在實(shí)驗(yàn)中看到腫瘤細(xì)胞周圍有著很多炎性細(xì)胞的現(xiàn)象，由此推出腫瘤的演變可能和炎癥有關(guān)。后世其他學(xué)者對這一猜想進(jìn)行了一系列鉆研和論證。炎癥微環(huán)境的產(chǎn)生和維護(hù)在腫瘤惡性進(jìn)化中起著重要作用，而炎癥因子介導(dǎo)的信號路徑是調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞生成、形態(tài)結(jié)構(gòu)和自我更新的幕后因素，與腫瘤細(xì)胞的無限生長、遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移也有很大關(guān)系。

張志軍等人經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高遷移率族蛋白B1(HMGB1)的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移和血管系統(tǒng)生成等生物學(xué)行為聯(lián)系緊密[6]。且國外[7]已有研究報告稱HMGB1在腦膠質(zhì)瘤中有過表達(dá)現(xiàn)象。有學(xué)者經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)HMGB1與膠質(zhì)瘤細(xì)胞的演變有所關(guān)系，敲低HMGB1基因表達(dá)，膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長和增殖也隨之降低; 而過表達(dá)的HMGB1被證實(shí)對腫瘤的發(fā)展有好處[8]。

HMG在20世紀(jì)末才從一種動物的胸腺中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)表明它是存在于真核細(xì)胞中繼組蛋白之后最多的染色質(zhì)蛋白。因?yàn)榉肿淤|(zhì)量小而在聚丙烯酰胺凝膠電泳過程中快速移動，在學(xué)術(shù)上被稱為高遷移率族蛋白[9]。

許多學(xué)者研究表明HMGB1在胃癌、鼻咽癌等人類常見的惡性腫瘤中均有過度表達(dá)的情況，與多種不同腫瘤細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移及患者預(yù)后等都有關(guān)聯(lián)[10]。HMGB1表達(dá)異常是通過活化NF-Kb來上調(diào)NF-Kb目標(biāo)基因C-IAP2的表達(dá)水平，其產(chǎn)物是一種常見的抗凋亡蛋白，對腫瘤有保護(hù)作用還能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。另一方面，當(dāng)HMGB1過度表達(dá)時，則可以敲低調(diào)亡基因caspase-9和 capase-3的表達(dá),從而降低腫瘤組織細(xì)胞調(diào)亡的可能性。同時活化過來的NF-Kb能與MMP-9的關(guān)鍵位點(diǎn)反應(yīng)，能夠極快的加大MMP-9的表達(dá)，而MMP-9的極度活化則能夠更加明顯的上調(diào)腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力。Zhao等人經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)HMGB1在多種腫瘤中異常表達(dá)，在促炎因子TNF-α/IL-1等細(xì)胞因子的刺激下，可從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[11]。在細(xì)胞內(nèi)的TNF-α/IL-1等又可以被細(xì)胞外的促炎因子HMGB1上調(diào)激活。這種相互影響的關(guān)系維持著炎癥和腫瘤發(fā)生發(fā)展的過程。HMGB1與其RAGE受體相互結(jié)合形成復(fù)合物，從而啟動許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，如MAPK、NF-KB、PAI、Cdc42等，引起神經(jīng)腫瘤細(xì)胞的分化和侵襲[12]。Taguchi[13]等人實(shí)驗(yàn)表明HMGB1與RAGE特異性結(jié)合不但啟動了上述各種信號通路來促進(jìn)腫瘤的演變，且可以有效促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2以及MMP-9的過度活化，而這兩種物質(zhì)的效果則是可以增加細(xì)胞的通透性，結(jié)果是加速了腫瘤細(xì)胞向遠(yuǎn)處侵襲和生長。此外，HMGB1-RAGE信號傳導(dǎo)被阻斷之后，JNK、MAPK、P42/P44的活性被明顯的抑制了，其作用與干擾HMGB1-mRNA的表達(dá)相同。

有學(xué)者[14]實(shí)驗(yàn)證明HMGB1在腫瘤晚期的表達(dá)率高達(dá)五分之四，腫瘤早期的表達(dá)率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如。這與張元峰[15]等人通過免疫組化結(jié)果進(jìn)行比較分析的研究相同，還在病理分級中發(fā)現(xiàn)在較高級別的膠質(zhì)瘤中HMGB1的表達(dá)顯著高于較低級別的表達(dá)率。而這與郭丹[16]等人通過實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)論表明HMGB1可作為膠質(zhì)瘤病理分級診斷及預(yù)后如何的重要參考依據(jù)。這也為膠質(zhì)瘤發(fā)病機(jī)制、預(yù)后與醫(yī)治等提供新的思考方向。

1 晚期糖化終產(chǎn)物的受體(RAGE)

Tripathi[17]等人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤中的異常表達(dá)與腫瘤的演變和惡性程度和HMGB1和RAGE的特異性結(jié)合有關(guān)。HMGB1過度表達(dá)之后與細(xì)胞膜上的RAGE特異性反應(yīng)，能夠上調(diào)細(xì)胞增殖及再生的能力，并且有誘導(dǎo)遷移、自噬及損傷的功能[18]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)特異性siRNA或RAGE配體下調(diào)RAGE能夠使癌細(xì)胞增殖速度加快[19]。有學(xué)者經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)HMGB1和RAGE蛋白特異性反應(yīng)，以此來活化細(xì)胞內(nèi)的各種信號通路，從而影響腫瘤的演變，而此時的HMGB1來自細(xì)胞外[20]。He等人經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)HMGB1/RAGE信號通路可以和Rac/Cdc42途徑和MAPK/NF-KB途徑相互影響相互制約[21]。腫瘤細(xì)胞的侵襲力受p38，JNK，MAPK和p42/p44 MAPK途徑所影響，而這些途徑可以被HMGB1/RAGE復(fù)合物所活化。值得一提的是腫瘤細(xì)胞的增值、遷移和細(xì)胞中的線粒體功能有關(guān)，其可以產(chǎn)生ATP,而HMGB1與RAGE的結(jié)合可以上調(diào)ATP的生成來調(diào)控腫瘤細(xì)胞的演變，而一旦干擾HMGB1-RAGE軸的效果，我們可以很明顯的觀察到ATP生成速度減慢，隨之腫瘤的生長遷移被抑制[20]。

2 腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)

Yin等人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)外源性TNF-α可以調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞的活性，使膠質(zhì)瘤細(xì)胞滅活從而失去活性，卻不會影響正常的腦細(xì)胞功能，并提出使用TNF-α后能抑制p53突變型的活化來抑制腫瘤細(xì)胞，而可以促進(jìn)p53野生型活化來誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡，因此可以推測TNF-α強(qiáng)大的滅癌作用可能是和p53的改變來影響膠質(zhì)瘤細(xì)胞的滅活。因此很多人認(rèn)為TNF-α是最有前景和希望的抗癌藥物，但是因?yàn)樗兄钊穗y以解決卻致命的副作用，還沒有在臨床上大批量的使用。但由于其獨(dú)特的抗癌作用，使研究者們嘗試使用各種方法使用已達(dá)到治愈腫瘤的效果，比如聯(lián)合用藥等。Iwasaki[22]等發(fā)現(xiàn)TNF-α和Tamoxufen的聯(lián)合用藥對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤有更強(qiáng)的治療性，同時也避免了高劑量的毒副反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)HMGB1作用人內(nèi)皮細(xì)胞時，其粘性因子的表達(dá)量上調(diào)同時腫瘤壞死因子TNF-α的表達(dá)量也增加[23]。

近年來有研宄證明HMGB1通過改變P65/P50異源二聚體的結(jié)構(gòu)上調(diào)TNF-α及其它的一些炎性因子的表達(dá)[24]。HMGB1和TNF-α相互影響，延續(xù)調(diào)控炎癥反應(yīng)?？笻MGB1抗體能抑制巨噬細(xì)胞中TNF-α因子的合成[25]。別良峰[26]等經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在0.1～50 mg/L范圍內(nèi)單核細(xì)胞培養(yǎng)基內(nèi)的刺激增加分泌，而將濃度在50 mg/L以上HMGB1加入到單核細(xì)胞培養(yǎng)基內(nèi)時，THB1細(xì)胞則大量凋亡，致使分泌TNF-α大幅度減少。這此項(xiàng)研究實(shí)驗(yàn)里，在膠質(zhì)瘤中，TNF-α表達(dá)和HMGB1的表達(dá)量成反比，也就是說TNF-α表達(dá)一旦增高HMGB1的表達(dá)則會降低。

3 核因子激活的B細(xì)胞的K-輕鏈增強(qiáng)(NF-KB)

惡性腫瘤、炎癥反應(yīng)、自身免疫性疾病和病毒感染已被證明與NF-KB的異常和不受控制的表達(dá)有關(guān)[27]。NF-KB通過刺激活化一些細(xì)胞增殖、生存相關(guān)因子，如C-IAP-1、C-LAP-2、TRAF1等而抑制細(xì)胞的調(diào)亡。而這些抗凋亡細(xì)胞因子又可以刺激活化下游的caspase8，繼續(xù)發(fā)展發(fā)揮抗調(diào)亡的效果。NF-KB的激活可以促進(jìn)TNF-α、IL-1等細(xì)胞因子的表達(dá)增加，而這些因子的上調(diào)又負(fù)反饋的增加NF-KB的活性。NF-KB抗凋亡的主要機(jī)制也是通過調(diào)控抗凋亡基因及其表達(dá)產(chǎn)物來發(fā)揮效果的。BCL2、JNK、TNFR等因子都參加了NF-KB活化后抗細(xì)胞調(diào)亡過程，其機(jī)制可能與BCL2、JNK、TNFR基因的過表達(dá)能力有關(guān)[28]。HMGB1能夠刺激NF-KB的活性，NF-KB活性增加可以抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，機(jī)制大概是HMGB1過表達(dá)可抑制 caspase-9和caspase-3活性，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[29]。

現(xiàn)有證據(jù)表明HMGB1能通過RAGE激活NF-KB也能通過TLR-2和TLR4活化NF-KB[30]，但也不排除其他受體參與該途徑。深入研究表明，NF-KB 可多途徑介導(dǎo)HMGB1的誘導(dǎo)和調(diào)控過程，因而有研究中抑制NF-KB的表達(dá)及活性后，實(shí)驗(yàn)動物腦組織內(nèi)HMGB1基因的表達(dá)或活性不同程度的受到影響。HMGB1激活NF-KB蛋白，NF-KB促進(jìn)HMGB1，二者互相協(xié)同，促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展得到多方面的證實(shí)。

4 討論與展望

膠質(zhì)腫瘤已經(jīng)逐漸成為了一直困擾廣大腫瘤病人及其主治醫(yī)師的重要健康問題,它甚至嚴(yán)重威脅到人們的健康和日常生活質(zhì)量。本文總結(jié)了炎癥因子HMGB1與膠質(zhì)瘤演變之間的關(guān)系。綜述了HMGB1與RAGE結(jié)合,NF-KB與TNF-α等相互影響激活相關(guān)信號通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)演變的分子機(jī)制，并且HMGB1作為一種重要炎癥因子,其蛋白的異常表達(dá)及其下游信號通路的異常對于膠質(zhì)瘤細(xì)胞表觀基因組和生物學(xué)特性的影響是極為廣泛的,隨著對HMGB1研究的深入和技術(shù)的發(fā)展,有助于研發(fā)有效性更高、副作用更小的藥物,為膠質(zhì)瘤治療提供新的選擇。