高遷移率族蛋白B1與惡性血液病

劉艷娟，鄭 方，孫志強

(1．貴州醫科大學研究生院;2．貴州醫科大學附屬白云醫院血液科;

3．貴州醫科大學附屬醫院血液科，貴州貴陽 550004)

高遷移率族蛋白(high mobility group protein，HMG)是一種DNA結合蛋白，30多年前首次由英國科學家Goodwin［1]于牛胸腺細胞中發現，因其分子量低，并且在凝膠中遷移率高，所以將其命名為高遷移率族蛋白。根據HMG分子量大小、結構相似性以及與DNA相結合的特性，人們將HMG分為HMGA、HMGB和 HMGN，而HMGB又分為 HMGB1和HMGB2，其中HMGB1是含量最豐富的HMG［2]。

目前，已有各種臨床實驗及研究表明，HMGB1在多數惡性腫瘤中呈高表達狀態，如乳腺癌、胃癌、肝癌、宮頸癌，在惡性血液系統疾病中，HMGB1也逐漸被更多的人所關注。

1 HMGB1的結構及功能

人類HMGB1基因位于13q12染色體上，包括5個外顯子和4個內含子，其TATA盒啟動子包括數個轉錄因子結合位點，如激活蛋白1(AP1)，此外還包含一個沉默元件［3]。HMGB1基因編碼 HMGB1蛋白，該蛋白是一種高度保守的核蛋白，由215個氨基酸組成，其分子量約為30 KD，從結構上來說，HMGB1分為三個功能區:HMGB1A盒、HMGB1B盒和酸性C末端［4]，A盒和B盒各由80～90個氨基酸殘基組成，中間有相似的氨基酸重復序列，主要作用是與DNA非特異性結合;B盒是引起炎癥反應的功能結構區，而A盒對B盒又有一定的拮抗作用;酸性C末端含天門冬氨酸和谷氨酸，主要參與調節HMGB1與DNA結合的親和力，也可介導基因的轉錄和染色體解旋。

HMGB1是一種非組蛋白，廣泛分布于哺乳動物細胞，正常情況下HMGB1主要存在于內質網和高爾基體中，與DNA相結合，維持核小體結構的穩定并參與基因的重組、復制等，當正常細胞或腫瘤細胞在受到細胞外一些刺激因素［例如缺氧、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)]作用或細胞損傷壞死時可以釋放HMGB1至細胞外，另外，某些細胞也可以類似自分泌或旁分泌的方式分泌HMGB1，分泌至細胞外的HMGB1可通過多種途徑介導機體的炎癥反應、免疫反應、組織再生及腫瘤細胞轉移等［4－5]。

目前，已有各種臨床實驗及研究表明，HMGB1在多數惡性腫瘤中呈高表達狀態，如乳腺癌［6]、胃癌［7]、肝癌［8－10]、宮頸癌［11]，在惡性血液系統疾病中，HMGB1也逐漸被更多的人所關注。

2 HMGB1與惡性血液病

2．1 HMGB1與淋巴瘤 淋巴瘤是惡性血液疾病的一大類型，其發病機制尚未闡明。HMGB1對淋巴瘤的作用可能是由于細胞壞死，HMGB1可以一種旁分泌的方式釋放至細胞外并支持淋巴瘤細胞生長和血管形成，Meyer等［12]通過實時定量 RTPCR的方法發現11/18原發性淋巴瘤表達HMGB1mRNA水平超過了正常淋巴結的平均水平。另外還發現，HMGB1的表達與分期無明顯相關性，但相當大一部分淋巴瘤表達這種危險信號蛋白。Meyer等雖然報道了HMGB1在人類非霍奇金淋巴瘤中呈高表達狀態，但并未闡明其機制，Sterenczak等［13]通過實時PCR的方法和犬的β-葡萄糖醛酸酶基因(GUSB)對22例犬淋巴瘤和3例對照樣品作內對照分析，同樣發現HMGB1在腫瘤樣品中表達上調，HMGB1在犬淋巴瘤中的這種高表達強調了犬和人類淋巴瘤中存在著類似的HMGB1相關機制，在腫瘤進展的過程中，腫瘤微環境缺氧和壞死可促進血管生成因子如HMGB1、RAGE和VEGF分泌，最終導致新血管形成，另外，在這項研究中也闡明了TLR2和TLR4也參與了HMGB1介導的信號途徑，TLR2和TLR4基因序列的多態性可能與濾泡淋巴瘤和黏膜相關組織淋巴瘤有關，HMGB1不僅可通過RAGE，還可通過TLR2和TLR4以及其之間廣泛的相互作用發揮其生物學效應。因此，對于犬淋巴瘤，闡明HMGB1是否與各自受體相互作用參與了淋巴瘤的發生和發展有重大意義，作為一個模型系統對人類非霍奇金淋巴瘤的治療方法的發展也具有重要參考價值。Ni等［14]發現棉酚作為一種天然的抗凋亡Bcl-2蛋白抑制劑，具有有效的抗腫瘤活性，可顯著抑制細胞增殖和誘導細胞死亡，在Burkitt淋巴瘤疾病中可誘導淋巴瘤細胞的自噬作用，部分原因是是由于棉酚可通過活性氧(reactive oxygen species，ROS)促進HMGB1從細胞核向細胞質易位。抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸(NAC)預處理后可減弱棉酚誘導的這種自噬。此外，棉酚治療可增加高遷移率族蛋白B1(HMGB1)從細胞核向細胞質易位，這也可以通過NAC預處理抑制。另外，NAC預處理還可顯著提高棉酚誘導的細胞凋亡和細胞死亡。這些結果表明，棉酚誘導Burkitt淋巴瘤細胞產生自噬，部分原因是由于ROS誘導HMGB1胞漿移位。抗氧化劑可以通過阻斷棉酚誘導的自噬從而作為有效的化療增敏劑促進細胞死亡。2012年，Mao等［15]采用免疫組化染色的方法，研究了102例T細胞淋巴瘤患者(60例男性，42例女性，年齡在14～81歲之間)和40例反應性淋巴增生的患者組織中HMGB1的表達水平，最后發現HMGB1和生存素在T細胞淋巴瘤組織中的表達(65/102)明顯高于反應性淋巴增生(16/40)。他們還發現，HMGB1在T細胞淋巴瘤中的表達雖然與性別、年齡和腫瘤位置沒有關系，但與惡性腫瘤及臨床分期卻存在明顯相關性。HMGB1和生存素在G2/M期參與調節細胞周期，HMGB1可通過上調生存素促進腫瘤細胞增殖，并且HMGB1和生存素在T細胞淋巴瘤中呈正相關，這表明了生存素可能是HNGB1的一個下游靶點。HMGB1和生存素表達的檢測將有助于我們確定T細胞淋巴瘤的惡性程度及分期。Shen等［16]采用ELISA方法檢測了37例非霍奇金淋巴瘤患者和35例健康體檢者血清中HMGB1的水平。結果發現非霍奇金淋巴瘤患者血清中HMGB1水平顯著高于健康對照組。HMGB1呈遞減趨勢的非霍奇金淋巴瘤患者的生存時間較HMGB1呈遞增趨勢的非霍奇金淋巴瘤患者明顯延長。HMGB1通過p53和p73基因的轉錄參與腫瘤細胞的發生發展，此外，釋放至細胞外的HMGB1通過與其受體結合并激活下游信號通路實現腫瘤細胞的侵襲和轉移。血清HMGB1水平與非霍奇金淋巴瘤的發病和發展密切相關，檢測血清HMGB1水平有助于了解患者的病情變化及轉歸。

2．2 HMGB1與白血病 在白血病中，HMGB1是否也呈現了一個高表達狀態呢，2012年付娟等［17]通過ELISA法檢測了40例初診未治白血病患者(白血病組)、50例良性血液病患者(良性血液病組)及50例健康志愿者(對照組)血漿中HMGB1的水平，發現白血病組化療前HMGB1濃度顯著高于化療后及良性血液病組、對照組，最后得出結論血漿HMGB1水平變化與白血病患者病情進展及臨床療效存在一定相關性，有望成為白血病治療及病情轉歸的參考因素，在這項研究中，學者僅闡明了HMGB1在白血病血清中呈高表達狀態，但并未提出其相關機制。自噬被認為是白血病發病的一種重要機制，Jia等［18]通過比較36例慢性淋巴細胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)患者(22例未治療和14例曾經治療過的)和14例年齡相仿的健康對照組血漿中HMGB1及其DNA的濃度，發現未治療過的和復發患者同健康對照組相比較，其血漿HMGB1及其DNA的濃度明顯增高，另外還發現，血漿HMGB1及其DNA的濃度與慢性淋巴細胞白血病中絕對淋巴細胞計數有關，在這項研究中，他們首次證明了在CLL微環境中包含大量呵護樣細胞(nurse－like cell，NLC)，HMGB1 通過 RAGE/TLR信號通路可誘導NLC分化，相反，阻斷HMGB1－RAGE/TLR信號通路可阻止NLC分化，而NLC可縮短CLL生存期。可見釋放至細胞外的HMGB1依賴RAGE/TLR信號通路調節NLC的分化，從而參與CLL微環境的調節，最終由NLC實現其生物學效應。細胞外HMGB1的濃度是慢性淋巴細胞白血病不良預后的血清標志物，細胞外HMGB1將是治療慢性淋巴細胞白血病的一個有前途的治療靶點。Yang等［19]發現HMGB1在各種白血病中過度表達，其表達與兒童白血病的臨床狀況呈正相關，在白血病細胞，HMGB1通過磷脂酰肌醇3－激酶/AKT/雷帕霉素靶蛋白復合物1(PI3K/AKT/mTORC)通路誘導自噬，這種自噬反應可被HMGB1抑制劑所抑制，同樣，使用自噬抑制劑也可抑制這一反應，并且可增加白血病細胞對化療的敏感性。由此他們推斷HMGB1可作為白血病治療新的研究方向。Zhao等［20]發現在人類髓系白血病中HMGB1可通過增加JNK和ERK的轉錄活性調節自噬，可使髓系白血病細胞(K562細胞)對常規抗癌治療產生抵抗，相反抑制HMGB1的表達可增加白血病細胞對化療藥物的敏感性。因此他們認為HMGB1可作為髓系白血病的干預治療的潛在藥物靶點。Yu等［21]發現兒童急性淋巴細胞白血病同健康對照組和完全緩解組相比較血清HMGB1是升高的，細胞內HMGB1可與Beclin 1在白血病細胞中相互作用，導致自噬體的形成，從而促進白血病細胞的增殖。耐藥的發生一直是白血病取得良好預后的一個重大障礙，Kong等［22]利用 Ulk1-ATG13-FIP200 復合體作用于HMGB1上游調節分子HMGB1-Beclin1和 PI3KC3－Beclin1復合體，從而促進HMGB1釋放，這一機制在自噬中有著至關重要的作用，采用RT-qPCR檢測了骨髓單個核細胞中 HMGB1的表達，發現HMGB1表達與急性淋巴細胞白血病的臨床狀態相關，因此，針對自噬體復合物或HMGB1移位可以抑制自噬，從而克服白血病的耐藥性。Dahlhaus等［23]在2013年發現miR-181a的表達在各種白血病細胞和成熟血細胞中的表達不同，而miR-181a的表達又可引起HMGB1表達的變化，隨后LU等［24]在2014年也研究了miR-181a與HMGB1之間的關系，首次證明了在人類多重耐藥白血病細胞和復發/難治性AML患者樣本中miR-181b表達明顯下降。miR-181b可抑制HMGB1的表達，其過度表達可增加白血病細胞對化療藥物的敏感性。此外，HMGB1在復發/難治性急性髓細胞白血病患者中表達水平升高，通過RNA干擾抑制HMGB1的表達可增加多藥耐藥白血病細胞對化療的敏感性。

2．3 HMGB1與骨髓增生異常綜合征 骨髓增生異常綜合征(Myelodysplastic syndrome，MDS)病因尚不明確。Velegraki等［25]通過流式細胞儀評估了27例骨髓增生異常綜合征患者和25例健康對照者的骨髓單核細胞中Toll樣受體的表達并且評估了各自的信號活性，結果發現同對照組相比MDS患者骨髓單核細胞中Toll樣受體4呈過度表達，而HMGB1就是一種Toll樣受體4配體。另外Toll樣受體4抑制劑還可抑制患者的單核細胞產生促炎性細胞因子。他們還發現同對照組相比患者血漿及骨髓培養上清液中不僅HMGB1水平升高，其巨噬細胞吞噬凋亡細胞的能力也受損，該缺陷與死亡的細胞過度釋放HMGB1有關。這一研究結果說明了Toll樣受體及其內源性配體參與了骨髓增生異常綜合征的炎癥過程，進而推斷出HMGB1參與了骨髓增生異常綜合征的炎癥過程。Charoonpatrapong等［26]發現樹突狀細胞(DC)釋放的HMGB1作為一種免疫調節細胞因子，可進入骨髓微環境，作為潛在的免疫調節因子與T細胞表面的RAGE相結合介導樹突狀細胞和T細胞之間的相互作用，經過一系列過程最終參與骨髓增生異常綜合征的發生發展。

3 總結與展望

HMGB1已成為了惡性血液疾病研究方面的一個新的熱點，其與多種惡性血液疾病都存在一定相關性，不僅可作為評價疾病的指標，在治療上使用HMGB1中和抗體還可增加惡性血液病對化療藥物的敏感性，從目前研究狀況來看，HMGB1是一個很值得研究的分子，但由于各種疾病的發病機制、臨床表現復雜多變，我們還需對HMGB1做更多、更詳細的研究，從而為惡性腫瘤包括惡性血液疾病開僻更加廣闊的診斷和治療方法，HMGB1有望成為惡性血液疾病干預治療的潛在藥物靶點。

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