高遷移率族蛋白B1及其天然藥物抑制劑的研究進展

王金海，歐陽越，謝深霞

（華僑大學 分子藥物學研究所，福建 泉州 362021）

高遷移率族蛋白（High Mobility Group，HMG）是一種幾乎存在于所有真核細胞核內的非組蛋白染色體結合蛋白。該族蛋白最早由Goodwin、Johns及其同事于1973年在小牛胸腺中發現，并以其在蛋白分離凝膠中的高遷移率而命名［1］。通常該蛋白家族分子量在30kDa以下，且含有很高百分率的帶電荷氨基酸。HMG蛋白在幾乎所有類型的細胞均有表達，相比較來說在胚胎組織中含量較更為豐富。HMG以一種與內容相關但與序列無關的方式結合在DNA上［2］，對染色體重組非常重要并具有很多其他功能。

1 HMG1的結構特征及生物學特性

HMGB1是一個由215個氨基酸組成的高度保守的蛋白質，在幾乎所有的哺乳動物細胞均有表達，具有兩個被C-端酸性尾巴和四聯賴氨酸序列所分開的富含賴氨酸的DNA結合域（A-box／B-box）［3］。（如圖1）

圖1 HMGB1的結構

HMGB1可由受刺激的巨噬細胞在HMGB1賴氨酸殘基乙酰化后由細胞核內主動分泌到細胞間質，也可以因自體細胞壞死、裂解而被動釋放出來［4］。HMGB1的被動釋放來自壞死細胞而非凋亡細胞，但有說法認為是凋亡細胞的氧化還原改變或組氨酸的乙酰化不足所導致。盡管如此，也仍有研究認為凋亡細胞亦可分泌 HMGB1［5］。HMGB1是RAGE目前已知的唯一的HMG結合域配體。其他的核內HMG族蛋白沒有任何一個顯示出可激活RAGE的活性。HMGB1和RAGE的表達水平在很多腫瘤類型中均發生上調。

2 HMGB1在癌癥中的表現

HMGB1在癌癥中的作用是復雜的。細胞核內的、核外的以及細胞外的HMGB1均與腫瘤的形成、演化、轉移及對化療藥物的反應有著復雜的聯系。HMGB1的高表達現象在多種實體瘤模型中均有發現，包括黑色素瘤、結腸癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌（如表1所示）。更重要的是HMGB1與癌細胞的侵襲和轉移直接相關［6］。HMGB1具有調節細胞的粘接性能，并改變其細胞外基質構成的作用而可以促細胞遷移。HMGB1在轉移酶的生成過程中有重要作用，這導致了一些如前列腺腫瘤、乳腺瘤、胰腺腫瘤等很難預測。HMGB1可激活纖維蛋白酶，還能誘導金屬蛋白酶（MMP-2、MMP-9）的活化，這樣HMGB1就能直接地誘導細胞運動和間接地促進ECM降解，從而有利于細胞遷移。

腫瘤生長和演變的一個重要的限速步驟是血管生成。HMGB1作為一種細胞因子，在體外實驗中可刺激血管內皮細胞增殖、出芽及新生血管形成。這個途徑已通過體外對大鼠肺癌模型中HMGB1和RAGE的阻斷從而抑制了腫瘤的生長及轉移而得到證實［9］。抗HMGB1的抗體也成功抑制了雞胚絨毛尿囊膜上新生血管的生成［10］。目前的數據已充分證實了HMGB1是一個促進血管生成的細胞因子，并以此促進了腫瘤的生長和演變。針對HMGB1和自噬信號靶點的研究可能會成為一種提高抗癌藥效的新方法。

表1 HMGB1及 RAGE在癌癥中的表達［6-13，37，38］

3 HMGB1的天然藥物抑制劑

目前，HMGB1的拮抗劑正在用于對風濕性關節炎（RA）、全身性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病的治療性研究中。在LPS誘導的敗血癥中，給予HMGB1抗體，可以明顯降低死亡率。Ulloa等［11］在盲腸穿刺（CLP）模型研究中證實，在CLP后24h給HMGB1抗體可以有效抑制炎癥反應，比以往的TNF-α抗體和IL-1抗體效果更好。關節內微注射皮質類固醇可降低RA患者滑膜細胞外HMGB1的表達。RA的傳統治療手段，金鹽（Gold Salts）抑制了巨噬細胞釋放出的HMGB1而非TNF-α［12］。在風濕性關節炎的研究中，HMGB1的單克隆抗體取得了成功［13］，但在抗HMGB1單克隆抗體的生產中一個非常重要的問題是：如何讓雜交瘤細胞的內源性HMGB1的釋放量減至最少。因為內源性HMGB1可能阻礙抗體的結合位點。

除了目前已知的抗HMGB1單克隆抗體這樣的有效抑制劑外，近年來siRNA、shRNA等靶向沉默技術和天然藥物抑制劑被廣泛重視，并應用到與HMGB1這一靶點密切相關的各種疾病的研究中。這其中來自中國傳統藥物的天然藥物不僅對HMGB1具有很好的抑制作用，同時還能調整機體的免疫功能，改善患者的癥狀與體征，減輕放化療對癌癥患者造成的毒副作用，具有不可比擬的優勢。部分天然藥物抑制劑的結構式。（如圖2所示）

圖2 部分天然藥物抑制劑的結構式

3.1 黃酮類

唐道林等［14］通過對 Hsp72及槲皮素（Quercetin）對HMGB1的釋放及促炎功能的研究表明：槲皮素抑制了LPS誘導的Ⅱ型微管相關蛋白1A／1B-輕鏈3的合成和聚集及HMGB1的轉移和釋放，從而有效地防治小鼠致死性敗血癥。

水溶性的丹參酮II A［15］磺酸鈉鹽衍生物 （TSN II ASS）還可選擇性地廢除LPS誘導的HMGB1向胞漿的轉位和釋放。

甘草素（Glycyrrhizin）［16］與其他CRID不同，甘草素可以直接與HMGB1結合，有兩個結合位點-HMG的A盒和B盒，通過與HMGB1的直接結合而阻止其釋放到胞外。

3.2 生物堿類

小檗堿（Berberine）［17］明顯抑制內毒素脂多糖激活后小鼠腹腔巨噬細胞HMGB1的mRNA的表達和HMGB1的釋放，但對TNF-α釋放無明顯影響。

煙堿（Nicotine）［18］通過與 α7nAChR 特異結合而影響HMGB1的核內向核外的轉移。

3.3 醇、酸、酯類

表沒食子兒茶素（EGCG）［19］是從綠茶中提取的一種成分，它是綠茶主要的活性和水溶性成分，是兒茶素中含量最高的組分。Wei Li等人的研究表明在盲腸結扎穿刺導致的小鼠敗血病模型中，EGCG抑制了HMGB1的表達，提高了小鼠的存活率。其作用機理一方面削弱了促炎癥介質（HMGB1）及其標志物IL-6、KC的聚集，另一方面通過抑制外源性HMGB1在巨噬細胞表面的粘連從而中斷了HMGB1介導的炎癥反應。

常蘊青等［20］通過芍藥苷對脂多糖（LPS）誘導的小鼠單核／巨噬細胞株（RAW264.7）的保護作用研究，免疫細胞化學法檢測各組培養細胞HMGB1的表達水平。結果：LPS刺激RAW 264.7細胞20h后，LPS組細胞核HMGB1特異性染色變淡，胞漿染色加深，表明HMGB1從胞核轉移到胞漿；芍藥苷組大部分細胞核HMGB1特異性染色深，而胞漿染色淺，表明芍藥苷抑制HMGB1從細胞核轉移到胞漿。從而證實了芍藥苷可能通過抑制HMGB1的核轉位及釋放，從而對LPS誘導的肝損傷起保護作用。

雙環醇（Bicyclol）是中藥五味子的主要活性成分之一，Ying Luo［21］在實驗中證實了在急性肺損傷模型中，雙環醇抑制了TNF-α，IL-1β和HMGB1的釋放，同時顯著上調的IL-10的表達。此外，對NF-κB，p65的磷酸化水平有顯著下調作用。

3.4 蒽醌類

陳國千等［22］通過大黃素對脂多糖激活后巨噬細胞株RAW264.7中 HMGB1的釋放、HMGB1mRNA表達和HMGB1核漿轉移的作用，以及對內毒素血癥小鼠血清HMGB1水平和存活率的研究，證實了大黃素可明顯抑制脂多糖激活后巨噬細胞HMGB1的基因表達、核漿轉移和胞外釋放，降低內毒素血癥小鼠血清HMGB1水平，使內毒素血癥小鼠的存活率由35%提高到55%。

3.5 其他類

其他一些HMGB1藥物抑制劑及其作用機理如表2所示。

表2 近年來出現的HMGB1藥物抑制劑［23-38］

4 展望

HMGB1在99%的哺乳動物中都是相同的，所以該類相關藥物的臨床前與臨床研究的時間必定會大大縮短。目前，在實驗模型中最成功的HMGB1特異性拮抗劑是重組A-box蛋白及三個不同的抗HMGB1的特異性單克隆抗體。相對于細胞內信號通路來講，作為一種細胞外炎癥因子，HMGB1接受藥物干擾的難度系數要低很多。鑒于HMGB1及其復合物與機體氧化應激、促凋亡反應及細胞轉移中不置可否的密切聯系，將對在各種臨床狀態下減輕氧化損傷尤其是那些與慢性炎癥相關的疾病、癌癥提供一個新的治療策略。

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