HMGB1及其在自身免疫性疾病中的作用

李靜，胡艷，王麗紅，徐前飛，劉亞蒙，葛健

(安徽醫科大學第一附屬醫院 血液內科，安徽 合肥 230022)

·綜 述·

HMGB1及其在自身免疫性疾病中的作用

李靜，胡艷，王麗紅，徐前飛，劉亞蒙，葛健

(安徽醫科大學第一附屬醫院 血液內科，安徽 合肥 230022)

高遷移率族蛋白B1(HMGB1)是一種廣泛表達在真核細胞內的非組蛋白核蛋白。正常情況下，HMGB1主要位于細胞核，可與DNA結合，參與DNA復制、重組、轉錄和修復。此外，細胞受刺激、損傷或死亡后可釋放HMGB1到細胞外與多種細胞表面抗體結合，參與多種自身免疫性疾病的病理生理過程。作者就HMGB1生物學特性及其在自身免疫性疾病中的研究進展作一綜述。

高遷移率族蛋白1； 自身免疫性疾病； 過敏性紫癜； 類風濕性關節炎； 綜述

高遷移率族蛋白(high mobility group protein，HMG)是Goodwin等于牛胸腺細胞成功提取出的一種含量豐富的非組蛋白核蛋白，因其在聚丙烯酰胺凝膠電泳中快速遷移得名,而HMGB1是含量最豐富的HMG成員[1-2]。目前已有多種研究表明，HMGB1在多種自身免疫性疾病中呈高表達水平，如過敏性紫癜(HSP)、類風濕性關節炎(RA)、系統性紅斑狼瘡(SLE)等，并且依賴不同的機制參與疾病發展。

1 HMGB1結構與功能

1.1 HMGB1結構

HMGB1屬于HMG超家族，人類HMGB1由位于13q12染色體上的基因(約10 000個堿基對)編碼，由214～216個氨基酸構成，分子量約為25 kD。HMGB1含有兩個同源的L型DNA結合區域(A盒和B盒)及酸性C末端，A、B盒可廣泛地與DNA片段非特異性結合，改變空間構象，使DNA結合蛋白精確裝置到染色體上，參與DNA重組、復制、轉錄調控、修復等，其中B盒可引發炎癥反應，而A盒對B盒有一定拮抗作用[2]。

HMGB1在細胞內和細胞外具有不同的功能，胞內HMGB1在DNA重組、復制、轉錄調節和修復中起重要作用,而分泌到細胞外的HMGB1作為損傷相關分子模式和預警蛋白激活免疫系統，可與多種受體結合激活相關信號通路而引發一系列生物學效應[1- 2]。HMGB1參與成熟生發中心向淋巴結移行，促進CD4+T細胞增殖、分化成Th1細胞，并在體內作為佐劑增強抗原誘導IgG的生成[3- 4]。HMGB1可激活巨噬細胞、單核細胞和內皮細胞，使其表達釋放IL- 6、IL- 8、TNF- α等,且這些因子多可與HMGB1相互誘生形成炎癥正反饋環路，激發免疫炎癥反應[5]。

1.2 HMGB1分泌和釋放

正常情況下，HMGB1廣泛表達于哺乳動物的細胞核。研究表明，細胞外HMGB1主要來源于細胞主動分泌和被動釋放，樹突狀細胞、巨噬細胞在受到凋亡細胞、內毒素、TNF或白介素等刺激時可主動分泌HMGB1。另外，細胞壞死及凋亡時可被動釋放HMGB- 1/核小體復合物[2]。

1.3 HMGB1受體及信號轉導通路

糖基化終末產物受體(receptor of advanced glycation end products，RAGE)屬于免疫球蛋白超家族，是Ⅰ型跨膜蛋白，存在于多種組織，如肺、肝、腎、血管內皮細胞、平滑肌和骨骼肌等，是最早被鑒定且具有很高親和力的HMGB1受體。正常情況下RAGE表達水平較低，其配體數量增多時RAGE表達水平上調。胞外HMGB1與RAGE結合后使絲裂原活化蛋白激酶如p38激酶、SAPK/TNK、ERK1/2等磷酸化，激活細胞分裂周期蛋白42、鳥苷三磷酸激酶、Janus激酶等信號轉導通路，活化NF- κB通路，誘導多種細胞因子產生，促進炎癥反應并參與免疫細胞遷移和表面受體表達[6- 8]。

Toll樣受體(Toll- like receptors,TLR)是表達在巨噬細胞、樹突狀細胞、上皮細胞等多種細胞表面的跨膜蛋白，通過胞外部分可識別外源性分子脂多糖及部分機體內源性分子等配體，能與HMGB1結合的主要有TLR2、TLR4和TLR9。HMGB- 1與TLR2、TLR4結合激活MyD88依賴性NF- κB通路，促進TNF、IL- 1、IL- 6等炎癥細胞因子表達和釋放[9- 10]。

HMGB1還可與某些分子結合形成復合物，發揮負性調控作用。研究肝臟病毒感染機制時發現，HMGB1與CD8+調節性T細胞表面的T細胞免疫球蛋白3結合后抑制免疫介導的組織損傷[11]。

2 HMGB1與自身免疫性疾病

2.1 HMGB1與RA

RA是一種以關節滑膜炎癥為特點的慢性自身免疫性疾病，可導致骨的侵蝕和關節的破壞而造成關節畸形。研究發現HMGB1在RA患者外周血、關節組織及滑膜液中呈高水平表達，提示其在RA發病過程中發揮重要作用[12]。HMGB1可能通過TLR4和TLR2信號轉導通路調節CD4+T細胞向Th17細胞分化，上調IL- 17表達，在RA發病過程中發揮作用[13-14]。HMGB1協同脂多糖促進滑膜成纖維細胞增殖并上調其表面TLR4和RAGE表達，通過p38MAPK和NF- κB信號轉導途徑促進IL- 6、MMP- 3、MMP- 13產生，并且可促進骨關節炎滑膜成纖維細胞向RA滑膜成纖維細胞類型轉化[15]。HMGB1與TLR4結合激活NF- κB通路，刺激RA滑膜成纖維細胞表達HIF- 1α、VEGF，促進小血管生成，參與RA發病，而西洛他唑能抑制HMGB1激活NF- κB通路，并通過增強SIRT1去乙酰化作用使HIF- 1α失去活性，減少小血管生成，改善關節炎癥狀[16- 19]。RA動物模型體內雙鏈RNA依賴的蛋白激酶和HMGB1過度表達，且雙鏈RNA依賴的蛋白激酶抑制劑可阻止HMGB1釋放，改善關節炎癥狀，提示雙鏈RNA依賴的蛋白激酶可能通過某些途徑上調HMGB1表達，影響RA發病，這仍需進一步研究[20]。

2.2 HMGB1與HSP

HSP是由血管變應性炎癥引起的皮膚及黏膜病變，臨床表現為皮膚瘀點、瘀斑，關節疼痛，腹痛及腎臟損害等。HSP患者外周血HMGB1表達增高且伴有腎損害、消化道損害、關節損害等癥狀的患兒與無上述癥狀患兒相比表達有明顯差異，進一步研究提示HMGB1可能通過誘導TNF- α和IL- 6表達參與HSP的發病機制[21]。此外，研究表明HSP患兒血清HMGB1與hs- CRP、D- D均呈正相關，推測HMGB1參與HSP的血管炎癥反應[22]。

2.3 HMGB1與SLE

SLE是一種主要由致病性自身抗體產生、免疫復合物沉積導致的自身免疫性疾病。研究發現SLE患者血清HMGB1及抗HMGB1抗體表達異常升高，尤以活動期和伴隨腎損害患者為甚，與SLEDAI評分、蛋白尿及抗dsDNA表達呈正相關性。此外，狼瘡性腎炎患者腎組織細胞質及細胞外均有HMGB1高表達[23]。研究狼瘡腎炎小鼠模型發現，活化淋巴細胞來源的DNA引起巨噬細胞異常活化，可能通過TLR- 9信號通路增加HMGB1的分泌和釋放,胞外HMGB1又能協同活化淋巴細胞來源的DNA誘導巨噬細胞異常活化。甘草皂苷作用于小鼠后HMGB1及炎癥細胞因子IL- 6、IL- 10、TNF- α減少，且外周血抗ds- DNA抗體、尿蛋白及腎小球IgG、C3的沉積減少，推測甘草皂苷通過阻斷HMGB1改善腎臟損害[24]。Schaper等[25]利用HMGB1單克隆抗體(2G7)中和MRL/lpr小鼠體內HMGB1，但無明顯延緩或改善狼瘡腎炎的作用,對HMGB1單克隆抗體是否阻斷HMGB1在SLE的作用需要進一步探討。

2.4 HMGB1與多發性硬化癥(multiple sclerosis，MS)

MS是一種以中樞神經系統白質炎癥性脫髓鞘為主要病理特點的自身免疫性疾病。實驗性自身免疫性腦脊髓炎動物模型(EAE)是研究MS發病機制最常用的模型，研究發現星形膠質細胞、小神經膠質細胞及一些神經元可表達HMGB1，而在EAE鼠模型脊髓中發現胞內及胞外HMGB1表達均增高，注射抗HMGB1抗體后小鼠體內IL- 6及IL- 17表達較治療前下調，并可改善臨床癥狀、減輕病理學損傷、延遲發病時間[26- 28]，表明HMGB1與MS發病有關，但具體機制尚待研究。

2.5 HMGB1與ANCA相關性小血管炎

ANCA相關性小血管炎(antineutrophil cytoplasmic antibody- associated systemic vasculitis, AAV)是一種主要以中性粒細胞、補體系統、ANCA相互作用介導的自身免疫性疾病。研究表明活動性AAV患者外周血血清及尿液HMGB1表達異常升高，提示HMGB1在AAV發病過程中起重要作用[29- 30]。補體C5a與中性粒細胞表面C5aR結合后可使中性粒細胞表面ANCA靶抗原表達上調，促進ANCA誘導中性粒細胞呼吸爆發和脫顆粒作用[31]，研究發現C5a可引起中性粒細胞釋放HMGB1，而HMGB1抑制劑可減弱補體C5a及ANCA的作用[32]。ANCA可介導中性粒細胞胞外誘捕網形成，中性粒細胞胞外誘捕網可以黏附和損傷內皮細胞，激活漿細胞樣樹突狀細胞,產生IFN- α并激活B細胞產生ANCA，是AAV發病機制之一，而HMGB1可通過與TLR2、TLR4、RAGE等受體結合促進這種由ANCA介導的中性粒細胞胞外誘捕網形成[33- 34]。此外，HMGB1在多發性肌炎和皮肌炎、非肥胖型糖尿病、干燥綜合征等疾病中均有異常表達，但對其機制研究較少。

3 展 望

目前HMGB1在各個系統自身免疫性疾病中的作用尚未完全闡明，仍是自身免疫性疾病的研究熱點。現已發現抗HMGB1中和抗體、HMGB1 A盒、sRAGE與RAGE抗體可能減弱HMGB1在自身免疫性疾病中的作用，減緩發病，改善病情。未來將進一步確定HMGB1參與自身免疫性疾病的機制，研究自身免疫性疾病中阻斷其活性的方法，探索HMGB1拮抗劑在疾病治療中的作用及如何應用于臨床。

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(本文編輯：周蘭波)

2016- 11- 14

2016- 12- 19

國家自然科學基金資助項目(81200371)；高等學校博士學科點專項科研基金聯合(新教師類聯合)資助課題(20123420120011)；安徽省自然科學基金資助項目(1208085QH154)；安徽省自然科學基金資助項目(1708085MH224)

李靜(1993-)，女，安徽壽縣人，在讀碩士研究生。E- mail:lijing20100916@163.com

葛健 E- mail:gejian52@163.com

李靜,胡艷,王麗紅,等.HMGB1及其在自身免疫性疾病中的作用[J].東南大學學報:醫學版,2017,36(2):294- 297.

R593.2

A

1671- 6264(2017)02- 0294- 04

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.02.033