高遷移率族蛋白1在非酒精性脂肪性肝病中的作用研究進展

王佳瑩 許豐 張謝

非酒精性脂肪性肝?。╪onalcoholic fatty liver disease，NAFLD）是目前全球性公共衛生問題之一。該病的發病機制尚不明確，且臨床對其的藥物治療需求也遠未滿足。研究發現，高遷移率族蛋白1（high mobility group protein B1，HMGB1）和其下游信號通路的激活在NAFLD 的發病過程中起促進作用，影響肝臟的炎癥反應、自噬、纖維化和脂質代謝等，或可視為NAFLD 早期的生物標志物，以及防治與抑制NAFLD 的相關作用靶點。本文就HMGB1 在NAFLD 中的作用研究進展作一綜述。

1 HMGB1 概述

1.1 HMGB1 的結構和功能 HMGB1 作為一種含有215 個氨基酸的大型多肽分子，包括2 對帶正電荷的DNA 結合區域（A 盒和B 盒），以及一個帶負電荷的C 末端[1]。2 個核定位點通過與核載運蛋白結合將HMGB1 錨定在細胞核內[2]。當核定位點發生乙?；?、磷酸化和甲基化等修飾改變，其親合力發生變化，HMGB1 會穿梭細胞核進入細胞質甚至細胞外[3]。

HMGB1 的功能取決于其在細胞中的位置。在細胞核中，它是一個非組蛋白染色質相關蛋白和DNA 伴侶，負責調控DNA 損傷修復和基因組穩定性[4]。在細胞質或線粒體中，HMGB1 增加自噬，抑制細胞凋亡，調節線粒體功能[5]。在細胞膜上，HMGB1促進軸突發芽和神經突生長，激活血小板，誘導細胞遷移[6]。在細胞外，HMGB1 可作為一種典型的損傷相關分子[7]，與靶細胞表面相應受體結合，啟動信號轉導通路，進而產生炎癥因子和趨化因子引發炎癥和適應性免疫反應[8]。HMGB1 在不同的刺激下會產生不同的生物學效應，在炎癥、感染、癌癥等多種疾病的發展和轉歸中起重要作用[9]。

1.2 HMGB1 的分泌和釋放 HMGB1 主要以主動和被動兩種方式釋放。主動分泌即當活化細胞如巨噬細胞、單核細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞、內皮細胞、腫瘤細胞等受到內毒素、IL-1、TNF-α 等炎癥因子刺激后，HMGB1 通過乙?；饔脧募毎藘纫苿拥饺苊阁w內，然后在ATP 和溶血磷脂膽堿信號作用下轉移至細胞外[10]；被動釋放即當細胞損傷、裂解死亡后HMGB1 被釋放到細胞外間隙[11]。主動分泌和被動釋放到胞外的HMGB1 均可觸發炎癥和適應性免疫反應。

1.3 HMGB1 受體 細胞外HMGB1 通過多種氧化狀態之間的轉換觸發炎癥和適應性免疫反應，HMGB1與多種受體結合，其中晚期糖基化終產物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）和Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）兩種受體系統是被研究最多的HMGB1 受體，且在肝臟疾病中占主導作用[12]。

1.3.1 RAGE RAGE 是免疫球蛋白超家族的一種跨膜蛋白，在各種組織和細胞類型中廣泛表達[13]。HMGB1 與RAGE 結合后，可以通過激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路[14]，觸發鳥苷三磷酸酶、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）等信號分子活動，從而促進NF-κB 的表達[15]，產生復雜的生物學效應，能介導炎癥反應、凋亡、免疫、血管生成、纖維化和腫瘤細胞的趨化、遷移、分化和擴散[13]，以及RAGE、TLR 等受體的上調[16]。有研究表明，RAGE 缺陷的巨噬細胞在HMGB1 刺激后產生的細胞因子數量減少，是因為HMGB1 與RAGE 結合能提供一條從細胞外部到細胞內部的分子運輸途徑[17]。

1.3.2 TLR4 TLR 蛋白是模式識別受體，與HMGB1結合的TLR 主要有TLR2、TLR4、TLR9[18]。TLR4 與HMGB1 相互作用后主要通過激活髓細胞分化主要反應基因88（mydoid differentiation factor 88，MyD88）依賴的NF-κB 通路導致炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α 等大量釋放，誘導炎癥反應[19]。研究表明，TLR4 不僅能通過結合HMGB1 誘導炎癥反應[20]，還能通過TLR4 依賴的活性氧（reactive oxygen species,ROS）產生和鈣調素依賴性蛋白激酶（calcium/calmodulin-dependent protein kinase，CaMK）激活的機制來參與HMGB1 的釋放[21]。

1.3.3 其他 HMGB1 除了可直接與上面這些受體相互作用外，還能與IL-1、CXC 趨化因子配體12（C-X-C motif chemokine ligand 12，CXCL12）、DNA、RNA、組蛋白、脂多糖等形成絡合物，并產生協同作用，進而產生趨化作用并釋放炎癥因子，導致上皮功能障礙以及炎癥的產生[22]。此外，一些研究指出CD24、唾液酸結合性免疫球蛋白樣凝集素與HMGB1 耦聯后可阻斷NF-κB 的活化，抑制炎癥因子的釋放。這些被視為HMGB1 的負性調控受體[23]。

綜上所述，HMGB1 激活TLR 和RAGE，通過誘導信號級聯反應，激活各種激酶和轉錄因子，發揮各種生物學功能[24]。此外，HMGB1 作為炎癥的晚期中介物，具有自我擴增和延長炎癥反應的能力。

2 HMGB1 在NAFLD 中的作用機制

2.1 NAFLD NAFLD 主要發生在高脂肪飲食和不活躍生活方式的肥胖人群中[25]。HMGB1 在肝實質細胞和非肝實質細胞中均以非常高的水平廣泛表達[26]。 HMGB1 及其下游信號通路的激活是NAFLD、酒精性肝病和藥物性肝損傷的發病機制中的促進因素，影響到肝臟的炎癥反應、自噬、纖維化、脂質代謝、肝臟腫瘤發生等[27]。

2.2 HMGB1 在肝臟炎癥中的作用 HMGB1 在肝組織慢性炎癥狀態的發展和維持中起至關重要的作用[28]。HMGB1 可能是介導脂肪變性向非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steato hepatitis，NASH）進展的肝臟因子，在NAFLD 中，脂毒性導致HMGB1 的釋放，從而引發無菌性炎癥[29]。Chen 等[30]通過對高脂飲食或高脂、高膽固醇、高糖飲食引起的營養過剩的小鼠NAFLD 模型的觀察發現，在早期階段，肝臟HMGB1 的表達和釋放增加。HMGB1 的上調表達在轉錄水平上，它受c-Jun 氨基末端激酶1/2（c-Jun N-terminal kinase1，JNK1/2）-激活轉錄因子2（activating transcription factor 2，ATF2）軸的調控;在轉錄后，它受到miR-200 家族，特別是miR-429 的調控，并且HMGB1 的上調和釋放反過來又能激活TLR4-JNK1/ JNK2-ATF2 信號，從而形成正反饋[30]。此外在NAFLD/NASH 動物模型中，不僅檢測到HMGB1表達上調，受體TLR4 和RAGE 表達水平也升高[28]。在高脂飲食誘導的小鼠NAFLD 模型的早期進展中，脂毒性導致HMGB1 的釋放，隨后激活TLR4/MyD88 通路和炎癥因子的表達；而抑制小鼠HMGB1 的表達，能減少游離脂肪酸誘導的TNF-α和IL-6 的產生來保護肝臟，從而改善胰島素抵抗和全身炎癥[31]。肝臟釋放的HMGB1 也通過RAGE受體發揮作用。沉默RAGE 基因能改善高脂肪飲食對能量消耗、體重增加、脂肪組織炎癥和胰島素抵抗的影響，可部分預防高脂引起的肝臟炎癥[32]。

Chandrashekaran 等[33]提出HMGB1 與NAFLD 患者腸道炎癥有關，能夠促進異位腸道炎癥。HMGB1 通過與遠端腸中的RAGE 受體結合，介導氧化還原信號通路，通過氧亞硝酸鹽誘導的Akt 磷酸化發揮作用，進而激活TLR4 向脂筏轉運，隨后通過釋放IL-1β、IL-6 和人單核細胞趨化蛋白1（monocyte ehemoattractant protein-1，MCP-1）引發連續炎癥，并導致炎癥性腸病樣表型[24]，然而具體機制尚不清楚，需進一步探索。

2.3 HMGB1 在脂質代謝中的作用 HMGB1 在NAFLD 中不僅起著將應激信號傳遞給鄰近肝細胞的信號作用，而且在脂質代謝中也發揮重要作用。抑制HMGB1 可減輕高脂飲食引發的肝損傷、脂肪變性、炎癥和肝功能損害[34]。但是，近期有研究表明，HMGB1 可以作為肝臟脂肪生成的強抑制因子，肝臟特異性HMGB1 缺乏的小鼠表現出肝臟脂肪變性加劇，而HMGB1 過表達的小鼠在遭受營養應激時表現出對肝臟脂肪變性的保護作用。這一現象可能是通過HMGB1 抑制過氧化物酶體增殖物激活受體γ-肝臟X 受體α 通路活性來調節肝臟脂質代謝[35]。另有研究也表明肝細胞中HMGB1 的基因缺失迅速促進了高脂肪飲食誘導的體重增加和肥胖，并增強了肝臟脂肪沉積。他們證明HMGB1 與內質網應激增強相關線粒體氧化磷酸化受損和脂肪酸β-氧化受損有關[36]。缺乏HMGB1 會增加肝細胞內質網應激，減少β-氧化，導致脂質積累增加和細胞損傷。細胞外HMGB 起警示蛋白的作用，向鄰近肝細胞傳遞脂質應激信號，并加重肝細胞損傷；而細胞內HMGB1卻能起到保護作用，參與線粒體代謝功能，并能維持內質網穩態和預防游離脂肪酸誘導的肝損傷。這些結果表明，HMGB1 還是維持線粒體功能、減少β-氧化和預防內質網應激的關鍵[27]。

2.4 HMGB1 在肝臟自噬中的作用 自噬是細胞內溶酶體降解途徑，對維持肝臟穩態至關重要，是包括NAFLD 在內的許多代謝性疾病的基本過程。有研究表明，沉默p53 在體內和體外均可誘導自噬。p53 敲除能緩解棕櫚酸誘導的細胞脂質積累，也可以抑制高脂飲食誘導的小鼠NAFLD[37]。而且p53 被發現能與細胞核中的HMGB1 蛋白結合。HMGB1 作為自噬調節因子能抑制p53 從而緩解NAFLD[38]。也有研究表明，細胞質HMGB1 可以通過阻止保護性自噬相關蛋白Beclin-1、自噬相關基因5 的裂解，從而通過誘導促存活自噬途徑阻止凋亡損傷[39]。因此進一步研究HMGB1 在NAFLD 中自噬的作用很有意義。

2.5 HMGB1 在肝纖維化中的作用 肝纖維化是多種慢性肝病向肝硬化發展的共同生理過程。研究表明血漿HMGB1 水平還與肝纖維化密切相關。在NAFLD 期間，HMGB1 表達上調，激活肝巨噬細胞上炎癥信號通路，導致肝臟炎癥，而持續的炎癥和壞死是進展為肝纖維化的關鍵因素[40]，長期炎癥誘導M2樣肝巨噬細胞分泌HMGB1[41]，后者可通過TLR4-PI3KAkt 或RAGE-磷酸化絲裂原細胞外激酶1/2-磷酸化細胞外信號調節蛋白激酶1/2-pcJun 信號通路激活肝星狀細胞，增加Ⅰ型膠原蛋白的表達，以及金屬蛋白酶組織抑制劑等的合成增加，導致細胞外基質積聚，最終導致肝纖維化[42]。有研究表示，血漿HMGB1水平可用于區分兒童NAFLD 的輕度纖維化和重度纖維化。大型隊列研究中的一項針對NAFLD 兒童患者的活檢結果表明，相較于體重超標的對照群體，這些患兒血液循環中HMGB1 水平顯著升高。這種HMGB1 水平的變化與其纖維化的嚴重程度密切關聯，同時其也與一些炎癥因子（如轉化生長因子-β和MCP-1）的水平有關[43]。在NASH 引起的小鼠肝纖維化的多種實驗模型中，可發現HMGB1 的表達和釋放升高，且HMGB1 的中和可以保護肝纖維化，而注射重組HMGB1 則可以促進肝纖維化[44]。因此，HMGB1 不僅可以用來作為反映肝纖維化的敏感指標，還可作為治療肝臟纖維化的新靶點。

3 小結和展望

HMGB1 在NAFLD 的發生、發展過程中發揮關鍵作用，其作用機制涉及多條信號通路。血液中的HMGB1 水平被視為NAFLD 早期的可能生物標志物。目前已有部分有關HMGB1 特異性抑制劑的研究，通過抑制HMGB1 的表達、分泌及HMGB1 的活性來預防或治療肝臟疾病，但臨床試驗暫無明顯效果。由于HMGB1 復雜的生物學結構和功能，開發用于臨床的HMGB1 抑制劑的安全性也是一個關鍵問題，目前仍需更多的研究驗證。