高遷移率族蛋白B1在兒科疾病中的研究進(jìn)展

賴珊瑩，朱惠芳，羅開源

（1. 贛南醫(yī)學(xué)院2018級(jí)碩士研究生；2. 贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院兒童醫(yī)學(xué)中心，江西 贛州 341000）

高遷移率族蛋白B1（High mobility group protein box 1，HMGB1）是1973年發(fā)現(xiàn)的一種高度保守的進(jìn)化蛋白，是一種染色質(zhì)結(jié)合分子，具有很高的電泳遷移率［1］。HMGB1 廣泛分布于哺乳動(dòng)物組織的各種細(xì)胞中［2］，在胞內(nèi)可調(diào)節(jié)DNA 復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄，參與細(xì)胞自噬反應(yīng)，被分泌到細(xì)胞外環(huán)境中時(shí)，則作為炎癥的強(qiáng)大介質(zhì)，參與炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答。本文就HMGB1在相關(guān)兒科疾病中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 HMGB1的結(jié)構(gòu)和功能

HMGB1是一種多功能核蛋白，分子量約30 kD，定位于染色體13q12，是215個(gè)氨基酸組成的警報(bào)蛋白［3］，由2 個(gè)DNA 結(jié)合域N 端（A box 和B box）和一個(gè)帶負(fù)電荷的C 末端組成，B box 是HMGB1 發(fā)揮促炎作用的主要功能域，A box 對(duì)B box 有拮抗作用［4］。C末端既能調(diào)控A box、B box與DNA 結(jié)合的親和力，又能增強(qiáng)A box的抗炎作用［5］。

HMGB1 在細(xì)胞中位置不同其功能不同。在細(xì)胞核中高度表達(dá)，調(diào)節(jié)DNA 復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄及核小體結(jié)構(gòu)和數(shù)量［6］；在細(xì)胞質(zhì)中，胞內(nèi)的HMGB1 可參與細(xì)胞自噬反應(yīng)［7］。

此外，HMGB1 可由受損細(xì)胞迅速釋放，也可由免疫細(xì)胞主動(dòng)分泌。且HMGB1 可被凋亡細(xì)胞的濃縮染色質(zhì)所保留。與其他促炎細(xì)胞因子不同，分泌的HMGB1 是炎癥的延遲介質(zhì)，通過非經(jīng)典的分泌途徑被延遲釋放［6］。一旦釋放，HMGB1 可與可溶性或細(xì)胞結(jié)合形式的晚期糖基化終產(chǎn)物受體（Recep-tor for ad vanced glycation end products，RAGE）、Toll樣受體2（TLR2）和Toll樣受體4（TLR4）結(jié)合，通過核因子-κB（NF-κB）信號(hào)通路的正反饋環(huán)激活腫瘤壞死因子（TNF）和白介素6 等其他促炎細(xì)胞因子的表達(dá)和釋放［2］。細(xì)胞外HMGB1 通過與脂多糖（LPS）、細(xì)胞因子白介素1β 等炎癥介質(zhì)結(jié)合進(jìn)而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。一些危險(xiǎn)信號(hào)或促炎刺激可誘導(dǎo)HMGB1 高乙?；秃宿D(zhuǎn)位，同時(shí)伴有雙鏈RNA 依賴激酶（PKR）自磷酸化。激活的PKR 與炎性小體成分核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NLRP3）相互作用，并促進(jìn)炎性小體激活，最終通過焦亡作用驅(qū)動(dòng)HMGB1釋放［6］。

2 HMGB1主要的受體

據(jù)報(bào)道，至少有14種不同的受體系統(tǒng)被細(xì)胞外的HMGB1 所激活［8］。到目前為止，只有2 個(gè)受體系統(tǒng)，Toll 樣受體（Toll like family of receptors，TLRs）和RAGE，在分子系統(tǒng)中得到了廣泛的研究，并在大量研究中被證實(shí)是HMGB1重要的受體。

TLRs是參與宿主防御的跨膜分子家族，結(jié)構(gòu)相似，但亞細(xì)胞定位和配體不同［9］。據(jù)報(bào)道，TLR 家族中有3個(gè)成員參與了HMGB1信號(hào)通路：TLR2、TLR4和Toll 樣受體9（TLR9），它們可以激活NF-κB 和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，調(diào)節(jié)各種免疫和炎癥介質(zhì)的基因表達(dá)［10］。TLR2 和TLR4 與HMGB1相互作用，導(dǎo)致NF-κB 的核移位和中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。TLR2/HMGB1 軸促進(jìn)自然殺傷細(xì)胞和癌癥干細(xì)胞的激活［6］。TLRs也在腫瘤細(xì)胞上表達(dá)，死亡腫瘤細(xì)胞釋放的HMGB1激活Toll 樣受體-髓樣分化因子88（TLRs-MyD88）信號(hào)通路，產(chǎn)生抗癌或促癌作用［7］。Toll樣受體4-骨髓分化因子2（TLR4/MD-2）是巨噬細(xì)胞產(chǎn)生HMGB1誘導(dǎo)的細(xì)胞因子的強(qiáng)制性受體系統(tǒng)，當(dāng)HMGB1 單獨(dú)作用時(shí)，這種相互作用需要HMGB1 的二硫氧化還原亞型［8］。

RAGE 是一種多配體、促炎性受體，在多種細(xì)胞類型中均有表達(dá)，是一種在NF-κB 調(diào)控下在細(xì)胞活化過程中轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面的細(xì)胞內(nèi)分子［11］。研究表明，在HMGB1 中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)額外的結(jié)合表位位于A box（序列23-50），并與RAGE 相互作用逆轉(zhuǎn)了樹突狀細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)耐受性。HMGB1 與RAGE的結(jié)合介導(dǎo)了HMGB1 的動(dòng)力依賴內(nèi)吞作用，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞吞噬外源性HMGB1［8］。HMGB1 與RAGE的結(jié)合可通過激活NF-κB 和MAPK 通路，介導(dǎo)細(xì)胞增殖、生長、遷移、趨化和上調(diào)細(xì)胞表面受體［10］。有研究表明，細(xì)胞外HMGB1 與LPS 形成復(fù)合物，通過RAGE 進(jìn)入內(nèi)溶體系統(tǒng)，HMGB1 破壞了溶酶體膜，使LPS 能夠到達(dá)細(xì)胞質(zhì)半胱氨酸天冬氨酸酶-11（caspase-11），從而導(dǎo)致多個(gè)關(guān)鍵炎癥介質(zhì)的形成和細(xì)胞焦亡［11］。

3 HMGB1在兒科疾病中的研究進(jìn)展

3.1 HMGB1與感染性疾病

3.1.1 HMGB1 與兒童膿毒癥膿毒癥被認(rèn)為是一種失調(diào)性炎癥反應(yīng)，該綜合征在病理上是由免疫細(xì)胞釋放多種促炎細(xì)胞因子（如TNF 和HMGB1）介導(dǎo)的［2］。大量致死性膿毒癥的臨床研究提供了令人信服的證據(jù)，證明HMGB1 在最終常見的死亡途徑中起主要的致病作用，并且它可以作為治療的優(yōu)勢(shì)靶點(diǎn)［12-13］。許多研究表明，HMGB1 通過抑制中性粒細(xì)胞清除細(xì)菌的能力，從而誘發(fā)持續(xù)性炎癥，加重膿毒癥引起的器官功能障礙和死亡。TADIE 等［14］研究表明，HMGB1 通過RAGE 依賴機(jī)制，可減少中性粒細(xì)胞對(duì)細(xì)菌的殺滅及減少煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶的激活。另一則研究也得出相似的結(jié)論，HMGB1/RAGE 介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞NADPH氧化酶功能障礙，發(fā)生在膿毒癥小鼠和膿毒癥休克存活患者中。膿毒癥患者血漿HMGB1 的水平長期升高及中性粒細(xì)胞上的RAGE 產(chǎn)物和TLR4表達(dá)增加，而抗HMGB1 抗體治療可顯著減少膿毒癥小鼠引起的中性粒細(xì)胞NADPH 氧化酶活性障礙［15］。喬曉輝等［16］研究發(fā)現(xiàn)，兒童膿毒癥時(shí)血清HMGBl 水平明顯升高，且其水平與病情嚴(yán)重程度相關(guān)。這些結(jié)果表明，HMGB1在兒童膿毒癥發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，之后期待能開發(fā)出可以運(yùn)用于小兒臨床的抗HMGB1藥物。

3.1.2 HMGB1 與其他感染性疾病HMGB1 除了在膿毒癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用外，近年來，在其他感染性（如病毒、支原體）疾病中也有研究。有研究報(bào)道，在小鼠腺病毒肺炎模型中，HMGB1 通過TLR-4、TLR-9 和RAGE 受體促進(jìn)人腺病毒7 型的復(fù)制和信號(hào)，激活NF-κB，刺激炎癥介質(zhì)的釋放，促進(jìn)腺病毒的病理過程［17］。DING 等［18］研究發(fā)現(xiàn)在兒童肺炎支原體肺炎中，HMGB1是鑒別難治性肺炎支原體肺炎（RMPP）和非RMPP的良好生物標(biāo)志物；肺炎支原體的脂質(zhì)相關(guān)膜蛋白可通過TLR2 途徑誘導(dǎo)免疫細(xì)胞表達(dá)HMGB1。HOSAKOTE 等［19］研究表明，呼吸道合胞病毒感染引起的氣道上皮細(xì)胞釋放的HMGB1可能是一種旁分泌因子，啟動(dòng)氣道上皮細(xì)胞和單核細(xì)胞對(duì)炎癥刺激的反應(yīng)。另一則研究表明，通過對(duì)西尼羅病毒感染小鼠的大腦樣本進(jìn)行動(dòng)態(tài)蛋白組學(xué)研究，HMGB1分別在臨床癥狀出現(xiàn)之前和之后的腦水平上被觀察到上調(diào)，結(jié)果顯示HMGB1 可作為識(shí)別西尼羅病毒感染嚴(yán)重程度的候選生物標(biāo)志物［20］。HMGB1 在感染疾病中發(fā)揮著作用，在今后，需要在更多感染性疾病上深入研究，也許會(huì)有更多更大的發(fā)現(xiàn)。

3.2 HMGB1與兒童惡性腫瘤

3.2.1 HMGB1 與兒童白血病白血病是兒童腫瘤中是常見的惡性腫瘤。HMGB1 誘導(dǎo)自噬的研究表明了HMGB1 在白血病自噬中的重要性［21-22］。有研究報(bào)道，靶向自噬復(fù)合物的轉(zhuǎn)化或HMGB1 的易位，可能抑制自噬，從而克服白血病的化療耐藥性［23］。HMGB1 誘導(dǎo)的自噬與兒童急性髓系白血?。ˋML）有關(guān)，YASINSKA 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1 可能作為T細(xì)胞免疫球蛋白粘蛋白結(jié)構(gòu)域3（TIM-3）和其他免疫受體的配體，對(duì)AML 的進(jìn)展發(fā)揮至關(guān)重要的作用，支撐AML 細(xì)胞的存活或者增殖。ZHANG等［25］報(bào)道，miR-142-3P 可負(fù)性調(diào)節(jié)HMGB1 表達(dá)，通過靶向HMGB1，抑制AML自噬，提高AML的化療敏感性。急性早幼粒細(xì)胞白血病（APL）是AML 的一個(gè)亞型，具有獨(dú)特的形態(tài)學(xué)特征。YANG 等［26］研究報(bào)道，HMGB1是活性氧誘導(dǎo)細(xì)胞分化的重要調(diào)節(jié)因子，可能成為APL 治療干預(yù)的潛在藥物靶點(diǎn)。KONG等［23］研究納入30例B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血?。ˋLL）患兒和8 例非惡性血液病對(duì)照組，結(jié)果顯示，在所有的原發(fā)性、復(fù)發(fā)性或非緩解性白血病患者獲得的骨髓單個(gè)核細(xì)胞中，HMGB1 均表達(dá)上調(diào)，而所有表現(xiàn)為完全緩解的患者，其表達(dá)水平與非惡性血液病患者一樣低，得出HMGB1 的表達(dá)與ALL的臨床狀態(tài)相關(guān)。因此，HMGB1是兒童白血病研究的重要研究方向，抗HMGB1 抗體有望成為治療兒童白血病的靶向藥物。

3.2.2 HMGB1 與其他兒童惡性腫瘤近年來研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1 在兒童其他的惡性腫瘤上也有關(guān)聯(lián)。在MARI 等［27］研究中，結(jié)果顯示，HMGB1 通過受損細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞釋放，上調(diào)了兩種人神經(jīng)母細(xì)胞瘤衍生細(xì)胞系中的miR-221/222 致癌簇，與低致瘤性細(xì)胞系相比，未分化的細(xì)胞系更能表達(dá)致癌簇miRs 221/222，而外源性的HMGB1 能增加這種表達(dá)。SINGH等［28］研究表明，HMGB1 mRNA表達(dá)與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（Rb）分期、臨床分型、腫瘤分化差及視神經(jīng)侵犯等相關(guān)。HMGB1 在低分化腫瘤和有組織病理學(xué)高危因素的腫瘤中表達(dá)較多，HMGB1可能有助于腫瘤侵襲，并可作為Rb 預(yù)后不良的標(biāo)志物。因此，在兒童惡性腫瘤上的研究還有很大的探索空間，待進(jìn)一步深入研究后，期待能有更大的發(fā)現(xiàn)。

3.3 HMGB1與兒童缺氧缺血性疾病近年來，越來越多研究證實(shí)HMGB1 與缺氧缺血性疾病相關(guān)，在兒童中的研究也逐漸增多。趙菁等［29］研究表明，以出生1～3 天乳鼠腦細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，得出缺氧/復(fù)氧腦細(xì)胞內(nèi)HMGBl 和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）相關(guān)分子表達(dá)水平均顯著上調(diào)，而沉默HMGBl基因可明顯抑制上述分子的表達(dá)水平，缺血/再灌注-HMGB1-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（I/R-HMGBl-ERS）路徑可能參與腦缺血/再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制。SUN等［30］研究報(bào)道，HMGB1可能導(dǎo)致大腦皮層M1/M2 小膠質(zhì)細(xì)胞極化失衡，從而引起神經(jīng)元損傷，藥物阻斷HMGB1 信號(hào)可能減弱小膠質(zhì)細(xì)胞的這種不平衡極化，可以作為治療圍生期缺氧缺血性腦損傷的策略。圍產(chǎn)期窒息新生兒常出現(xiàn)持續(xù)性肺動(dòng)脈高壓（PPHN）；有研究報(bào)道，PPHN新生兒血清HMGB1 水平較健康對(duì)照組明顯升高，PPHN 消退后顯著降低，得出HMGB1 與缺氧誘導(dǎo)的PPHN 發(fā)病有關(guān)，HMGB1 的變化可作為診斷缺氧性PPHN 的早期指標(biāo)，并評(píng)價(jià)其改善情況［31］。因此，HMGB1在缺氧缺血性疾病的發(fā)病、診斷等方面發(fā)揮作用，也許能探索出一種新的診療思路。

3.4 HMGB1與兒童神經(jīng)系統(tǒng)疾病

3.4.1 HMGB1 與兒童癲癇癲癇是在小兒時(shí)期常見的一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。目前對(duì)癲癇的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，但有證據(jù)表明神經(jīng)炎癥可能參與后天性腦損傷后癲癇的發(fā)生和發(fā)展。研究表明，HMGB1可能參與了癲癇的發(fā)病機(jī)制，作為神經(jīng)炎癥的起始和放大因子，其激活與動(dòng)物模型中癲癇的發(fā)展有關(guān)［4］。FU 等［32］研究表明，在給小鼠使用促驚厥藥（匹羅卡品）后，發(fā)現(xiàn)HMGB1 釋放入中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周血中，可導(dǎo)致血腦屏障的破壞和炎癥介質(zhì)的激活，從而導(dǎo)致癲癇。又一則研究表明，抗HMGB1單抗在人癲癇腦片上的抗癲癇作用不可排除，抗HMGB1 單抗與HMGB1 結(jié)合牢固，具有潛在的長期抗癲癇活性［33］。近期研究報(bào)道，HMGB1-TLR4 軸可能通過p38蛋白激酶信號(hào)通路在內(nèi)側(cè)顳葉癲癇發(fā)病中起重要作用［34］。局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良（Focal cortical dysplasia，F(xiàn)CD）是導(dǎo)致難治性癲癇的主要原因之一，也是兒童癲癇中最常見的組織病理類型。ZHANG等［35］研究表明，在局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良Ⅱ型病變的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中，HMGB1-TLR4 通路上調(diào)，HMGB1-TLR4 上調(diào)導(dǎo)致下游促炎細(xì)胞因子的釋放增加。一項(xiàng)臨床研究報(bào)道，癲癇發(fā)作后24 h內(nèi)HMGB1 的血清濃度明顯高于健康對(duì)照組，受試者工作特性曲線顯示血清HMGB1濃度96.25 ng·dL-1的閾值曲線下面積為0.947，靈敏度為80.6%，特異性為92.5%，可用于預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作頻率，HMGB1 對(duì)兒童癲癇預(yù)后有一定的預(yù)測(cè)價(jià)值［36］。這些結(jié)果表明，HMGB1 是一個(gè)值得進(jìn)一步探討的新興概念，增加對(duì)HMGB1 在癲癇中的認(rèn)識(shí)，將為設(shè)計(jì)新的治療策略鋪平道路。因此，HMGB1可作為癲癇的治療靶點(diǎn)，并有望開發(fā)出可提供臨床所用的藥物。

3.4.2 HMGB1 與兒童創(chuàng)傷性腦損傷WEBSTER等［37］研究結(jié)果顯示創(chuàng)傷性腦損傷（Traumatic brain injuries，TBI）后HMGB1 的時(shí)間分布在成人組小鼠和兒童組小鼠之間存在差異，在兒童TBI 小鼠中發(fā)現(xiàn)外周血HMGB1 升高，而成人組血清中未見明顯升高。他們最后得出HMGB1 和下游細(xì)胞炎癥反應(yīng)受年齡的影響，可能是改善TBI 治療策略的一個(gè)重要考慮因素。ANEJA 等［38］的研究結(jié)果表明，條件敲除HMGB1 小鼠與野生型對(duì)照相比具有神經(jīng)保護(hù)作用，表現(xiàn)為挫傷體積顯著減少。但他們的另外兩個(gè)發(fā)現(xiàn)是：（1）缺乏HMGB1 對(duì)創(chuàng)傷后腦水腫或腦血腦屏障通透性都無益處；（2）缺乏HMGB1 對(duì)初生小鼠的空間記憶能力受損。他們得出HMGB1 在TBI 中的作用可能是一把“雙刃劍”，盡管缺失HMGB1 對(duì)繼發(fā)性損傷的某些方面有好處，但它的持續(xù)缺失可能會(huì)損害認(rèn)知功能。因此，HMGB1 在兒童TBI 的作用還有繼續(xù)探索的空間，有待進(jìn)一步深入研究，期待日后有更多的研究來完善其發(fā)病機(jī)制。

3.5 HMGB1 與兒童自身免疫性疾病HMGB1 在兒童自身免疫疾病扮演的角色越來越重要，研究報(bào)道也越來越多，在川崎病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎中陸續(xù)有研究報(bào)道。JIA 等［39］研究表明，依賴NLRP3 的內(nèi)皮細(xì)胞焦亡被HMGB1/RAGE/組織蛋白酶B 信號(hào)激活，內(nèi)皮細(xì)胞焦亡可能在川崎病冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮損傷中發(fā)揮重要作用。黃莉等［40］研究報(bào)道，外周血HMGB1 水平和HMGB1-mRNA 表達(dá)量在系統(tǒng)性紅斑狼瘡（Systemic lupus erythematosus，SLE）活動(dòng)組患兒中明顯高于穩(wěn)定組和健康對(duì)照組，SLE 患兒外周血單個(gè)核細(xì)胞可分泌HMGB1，可導(dǎo)致外周血血清HMGB1水平升高，并可能通過CD14/TLR-4 參與SLE 腎臟損害。在一項(xiàng)對(duì)照橫斷面研究表明，兒童系統(tǒng)性紅斑狼瘡（Pediatric systemic lupus erythematosus，pSLE）患 者 血 清HMGB1 表達(dá)明顯高于對(duì)照組，狼瘡性腎炎（LN）患者血清HMGB1顯著高于正常腎臟患者。LN患者血清HMGB1與SLE活動(dòng)指數(shù)呈正相關(guān)，與24小時(shí)尿蛋白呈正相關(guān)，與肌酐清除率呈負(fù)相關(guān)。在≥40 ng·dL-1的臨界點(diǎn)，血清HMGB1對(duì)pSLE有較好的診斷價(jià)值，其敏感性和特異性分別為98%和95%，血清HMGB1可能是pSLE診斷和病情監(jiān)測(cè)的可靠生物標(biāo)志物，尤其是在LN［41］。在一項(xiàng)前瞻性隨訪研究中，患有經(jīng)放射學(xué)證實(shí)的破壞性關(guān)節(jié)炎超過10 年的患兒血清HMGB1 水平是未患關(guān)節(jié)炎的兒童的4 倍，他們的研究結(jié)果表明HMGB1是幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎（JIA）兒童炎癥活動(dòng)的標(biāo)志物，較高的血清HMGB1 水平與更具破壞性的JIA 有關(guān)，可作為JIA 疾病的不良預(yù)后標(biāo)志物［42］。這些結(jié)果表明，HMGB1參與了兒童自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制，可能是診斷、預(yù)后的指標(biāo)，也許可以成為治療的靶點(diǎn)。近年來HMGB1 在各種兒童疾病臨床病例的研究匯總見表1。

4 小結(jié)與展望

HMGB1是近年來在兒童的感染性疾病、惡性腫瘤、缺血缺氧性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)、自身免疫系統(tǒng)疾病中研究非常多的一個(gè)因子，具有重要的研究價(jià)值。HMGB1 與多種兒科疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，表1 總結(jié)了近年來HMGB1 在兒童相關(guān)疾病中的臨床意義，為相關(guān)兒童疾病的發(fā)病機(jī)制、診斷、治療、預(yù)后提供了新的思路。待進(jìn)一步深入研究后，HMGB1有望成為一個(gè)廣譜疾病的治療靶點(diǎn)。

表1 近年來HMGB1在各種兒童疾病臨床病例的研究匯總表