蔡妩扬 蒋骏航 钱峰

摘 要 高迁移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1）广泛存在于各种细胞中，作为一种DNA结合蛋白参与调控细胞的基因转录。免疫细胞受到刺激后分泌HMGB1到胞外，可发挥促炎症因子和趋化因子的作用，诱导炎症发生。随着对HMGB1研究的不断深入，發现其可作为多项疾病诊断和预后治疗的生物新标志。本文结合HMGB1研究现状，就其在炎症、肿瘤中的作用以及其抗体应用作一综述。

关键词 HMGB1 炎症 肿瘤 抗体

中图分类号：R364 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2019）03-0060-04

Research Advances of HMGB1*

CAI Wuyang**， JIANG Junhang***， QIAN Feng

（Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 201100， China）

ABSTRACT HMGB1 （high mobility group box 1） is widely present in various kinds of cells. As a DNA-binding protein， HMGB1 regulates the cell transcription in the body. After the stimulation of immune cells， HMGB1 is released to the extracellular， acting as a pro-inflammatory cytokine and a chemokine， which induces the occurrence of inflammatory reaction. With the further study of HMGB1， it has been found that HMGB1 can be applied as a new bio-symbol for the diagnosis and treatment of many diseases. This paper focuses on the role of HMGB1 in inflammation， tumor and the antibody applications.

KEy WORDS HMGB1； inflammation； tumor； antibody

高迁移率族蛋白1（high mobility group box 1，HMGB1）是一个具有显著促炎效应的细胞因子，其分布广泛，在多种类型的细胞中均有表达，在多种炎症疾病的病理生理过程中发挥重要作用，如内毒素血症、脓毒症、关节炎、感染性休克、缺血-再灌注损伤、自身免疫性疾病以及其他炎症性疾病[1]。由于HMGB1可作为多种疾病诊断及治疗指导的生物新标志，关于其的研究越来越受到关注，本文将阐述其在炎症、肿瘤中的作用以及其抗体研究的最新进展。

1 HMGB1结构与释放

HMGB1属于高迁移率族蛋白超家族成员家族，是一条由215个氨基酸残基组成的单链多肽，普遍分布于哺乳细胞的组织内，是细胞核内重要的非组蛋白。HMGB1有两个DNA结合区（A box和B box）和一个负性的C末端。HMGB1的细胞因子活性区域基因主要定位于B box，其中起始40个肽段能诱导TNF-α和IL-6等细胞因子产生，是引起炎性反应的高度保守功能结构域；而A box与其相反，具有拮抗HMGB1促炎症的作用[2]；C末端能与RAGE结合发挥效应。

在细胞内，HMGB1是广泛存在于真核生物细胞核和细胞质中的DNA结合蛋白，能与线性DNA结合以维持其螺旋结构，调节基因转录和调控甾体类激素受体活性的作用[3]；除此之外胞内HMGB1还能稳定核小体，起到促进DNA折叠、复制及修复、增强转录等作用。细胞外HMGB1的来源主要有两种方式，即细胞的主动分泌和被动释放。当单核/巨噬细胞、组织细胞、中性粒细胞、树突细胞等受到刺激活化后能主动分泌HMGB1至细胞外[4]；在细胞受到生物因素影响而导致细胞损伤、裂解或者死亡时，HMGB1就被动释放到胞外。主动分泌和被动释放到胞外的HMGB1均可诱发局部炎症的发生。

2 HMGB1与炎症研究进展

2.1 HMGB1与炎症的信号通路

Todorova等[5]发现，细胞外的HMGB1与靶细胞表面相应受体结合后即可启动信号转导通路，激活核转录因子NF-κB、细胞外调节蛋白激酶1/2、p38丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、Src-家族激酶等信号分子，产生并释放多种细胞因子，从而干扰细胞内外的信号调节，这一过程会产生复杂的生物学效应。现认为HMGB1的主要受体是糖基化终产物受体（receptor for advanced glycation end products，RAGE）、Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）。

RAGE受体是多配体受体，是免疫球蛋白超家族成员之一，可与许多种配体结合，广泛表达于多种细胞[6]。目前研究认为，HMGB1与RAGE结合诱导胞内信号转导的通路之一为MAPK途径，诱导细胞因子和趋化因子产生，参与免疫细胞的成熟、迁移和表面受体表达，导致相关组织损伤，最终导致炎症发生[7]。Liang等[8]用HMGB1刺激人支气管上皮细胞后观察该细胞表面受体的表达和促炎细胞因子的产生情况，发现HMGB1与RAGE结合可使p38 MAPK和细胞外调节蛋白激酶1/2通路活化，增强人支气管上皮细胞分泌TNF、血管内皮生长因子、胸腺基质淋巴细胞刺激素以及RAGE蛋白的表达。

TLR是固有免疫中天然的模式识别受体，表达于单核/巨噬细胞、上皮细胞、树突状细胞等表面，在免疫反应中发挥重要的防御作用。NF-κB通路是TLR介导的研究比较明确的信号通路，HMGB1与TLR结合以后，胞内段TLR结构域与髓化分化蛋白MyD88羧基端的TLR结构域相互作用，活化MyD88及其依賴性NF-κB，使炎症因子IL-1、IL-6、TNF等大量释放，促进炎症反应[9]。He等[10]通过实验证明LPS在诱导滑液成纤维细胞类风湿性关节炎的破坏性炎症过程中，需要HMGB1协同作用上调成纤维细胞表面TLR4和RAGE表达水平，并且HMGB1协同脂多糖激活p38 MAPK和NF-κB信号通路来增加IL-6、MMP-3和MMP-13的表达，最终导致破坏性炎症的发生。

2.2 HMGB1与炎症反应

HMGB1在炎症反应中的作用[11]主要可以分为以下几点：①刺激细胞迁移，促进免疫细胞定位损伤部位②促进固有免疫细胞对细菌及其产物的识别；③激活固有免疫细胞，产生促炎因子、细胞因子等加重炎症反应；④抑制中性粒细胞凋亡，使凋亡的中性粒细胞累积随后再次释放细胞因子。

Haraba等[12]发现胆固醇等多种致动脉粥样硬化因素均能促进内皮细胞以及内膜下平滑肌细胞表达和分泌HMGB1，导致平滑肌细胞的增殖、迁移并进一步促进平滑肌细胞分泌HMGB1，同时高脂血症诱导机体产生大量的HMGB1并在血液中累积，使单核细胞经RAGE/ AKT信号通路产生大量炎性细胞因子，以此放大炎症反应。Kanellakis等[13]研究证实HMGB1在动脉粥样硬化病变内膜中的表达水平明显增高，不仅在胞浆中表达增加而且还能弥散到斑块基质内，同时促进巨噬细胞的迁移，并增加炎症介质MCP-1、VCAM-1等的释放，还直接促进CD4+细胞的聚集。

近年来研究表明，HMGB1在肺部炎症发生发展中起到重要作用。HMGB1可通过与促炎和纤维化细胞因子相结合，形成可溶解的络合物，引起巨噬细胞TNF-α增加。Hou等[14]研究发现慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者痰液中HMGB1浓度升高，并且其升高程度与COPD患者严重程度呈正相关。另外，俞蕾等[15]通过对40例重症肺炎患者及55例普通肺炎患者的病情发展进程研究发现，肺炎患者血清中HMGB1浓度与超敏C反应蛋白、白细胞等炎性指标呈正相关。

Tang等[16]研究发现在肝脏中，HMGB1通过TLR4和钙调节通道调节炎症反应。在肝脏的缺血及非缺血损伤中，由HMGB1诱导的TNF-α及IL-6的上调可促使炎症反应的级联扩大化，而细胞损伤引起的凋亡、坏死及巨噬细胞系统激活而产生的HMGB1则会进一步扩大下游的炎症反应。

HMGB1在多种因素引起的胃黏膜炎症性损伤中具有重要作用。赵琪等[17]研究证明HMGB1介导的炎症反应与幽门螺杆菌感染相关疾病密切相关，幽门螺杆菌所含的脂多糖成分及细胞空泡毒素蛋白可刺激胃上皮细胞或免疫细胞分泌HMGB1。Ye等[18]进一步证明了异丙酚可抑制HMGB1表达及其下游分子TLR4和NF-κB等介导的炎症反应，阻碍细胞凋亡，从而减轻酒精诱导的胃黏膜损伤。

同时HMGB1作为晚期炎症介质与炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）的发生发展密切相关。Vitali等[19]进一步发现，炎症性肠病儿童患者的肠道及粪便中HMGB1含量显著增高，其有望成为诊断肠道炎症性疾病的生物新标志。

3 HMGB1与肿瘤

3.1 HMGB1与细胞自噬与凋亡

在肿瘤的演变中，HMGB1具有对立的双重作用。它既能够促进肿瘤的血管生成，也可以增强抗肿瘤的T细胞应答。并且HMGB1对肿瘤细胞自噬及其凋亡和HMGB1自身的氧化还原状态有关[20]。在研究HMGB1影响肿瘤细胞自噬和凋亡的实验中，研究人员发现还原态的HMGB1能促进Beclin1依赖的细胞自噬通路，抑制Pan2.03细胞的HMGB1释放会导致细胞自噬的减少以及凋亡的增加。

3.2 HMGB1与细胞增殖与转移

体外实验表明HMGB1对于肿瘤细胞的增殖与转移有一定促进作用。体内外实验[21]表明，缺氧状态下HMGB1与mtDNA的交互作用可以激活TLR9，从而诱导人肝癌细胞的增值。作为肿瘤发病过程中的一个可能的靶点，巨噬细胞移动抑制因子MIF能通过激活HMGB1/TLR4/NF-κB信号轴促进乳腺癌转移[22]。

在白血病的临床实验中，Meyer等[23]检测了18个病人原发淋巴瘤中的HMGB1表达水平，发现11个病人的HMGB1 mRNA水平高于正常淋巴结，免疫组化结果显示HMGB1的表达升高仅存在于淋巴细胞。因此，针对HMGB1受体及其配体的靶向治疗具有潜在的抗肿瘤应用。

4 HMGB1抗体

4.1 HMGB1多克隆抗体

相较于在LPS刺激前30 min时单次注射抗HMGB1抗体，在LPS刺激前30 min以及LPS刺激12 h后双次注射抗HMGB1抗体能够增加小鼠的生存时间，该被动免疫具有剂量依赖效应[24]。Maeda等[25]的研究发现，中和性的抗HMGB1抗体能通过阻断细胞外的HMGB1从而抑制细胞TNF-a和IL-6的产生，但并不抑制HMGB1的产生，此外在结肠炎相关的肿瘤模型中抗HMGB1抗体还具有减少肿瘤发生和体积的作用。

4.2 HMGB1单克隆抗体

Qin等[26]制备了抗HMGB1单克隆抗体2G7，该抗体能与A box中的53～63氨基酸序列段结合，在败血症、胰脏器官移植、关节炎中具有较好的治疗效果[27]。 Nakamura等[28]研究利用免疫大鼠制得了抗HMGB1单克隆抗体，在大鼠局部缺血模型中该抗体能够缓解脑梗塞以及减少血脑屏障的渗透性；在帕金森疾病中该抗体还可以缓解神经性疼痛，具有神经保护性的作用。

5 總结和展望

HMGB1作为一种细胞核蛋白以及可分泌的蛋白，在细胞核内不仅仅能使DNA弯曲以及促进蛋白质的组装，在细胞外还能与RAGE具有较高的亲和性，具有潜在的炎症调控作用；HMGB1在肿瘤的发展和转移中具有重要作用，通过RAGE-HMGB1信号通路可以加剧多数肿瘤的发展。因此，HMGB1配体及受体的抗体可以抑制肿瘤增长和调控炎症的发展，目前多种研究已表明在动物实验模型中，HMGB1抗体在炎症、中枢神经系统等疾病中具有较好的治疗效果，而关于HMGB1抗体的临床实验尚未见报道，因此开发具有生物学活性并能用于临床治疗的HMGB1抗体是未来基于HMGB1研究的重要方向。

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