胡 萍(綜述)，司同國，郭 志(審校)

(天津醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院介入科，天津市腫瘤防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300060)

高遷移率族蛋白(high mobility group protein，HMG)是一種含量豐富的幾乎存在于所有真核細(xì)胞內(nèi)的非組蛋白染色體結(jié)合蛋白，因蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量低(≤30×103)，富含電荷，在聚丙烯酰胺凝膠電泳中遷移率快而得名。根據(jù)分子質(zhì)大小、序列相似性和基因結(jié)構(gòu)特性，HMG可進(jìn)一步分為HMGA、HMGB、HMGN 3個家族，而 HMGB家族又分為HMGB1、HMGB2和HMGB3，三者在氨基酸序列上有80%的一致性，其中HMGB1含量最豐富。HMGB1廣泛分布于淋巴組織、腦、肝、肺、心、脾、腎等組織中。HMGB1根據(jù)其在細(xì)胞內(nèi)定位不同而發(fā)揮不同的生物學(xué)作用，細(xì)胞核內(nèi)作為染色質(zhì)結(jié)合因子參與DNA轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，穩(wěn)定核小體并調(diào)節(jié)多種基因的轉(zhuǎn)錄。同時，作為胞外信號分子的HMGB1參與炎性反應(yīng)、細(xì)胞分化和遷移、腫瘤轉(zhuǎn)移等。HMGB1可由壞死細(xì)胞、活化的炎性細(xì)胞釋放，與高級糖基化終末產(chǎn)物受體(receptorforadvanced glycation end-products，RAGE)/Toll樣受體(Toll like receptor，TLR)等高親和力受體結(jié)合，作為負(fù)面信號分子參與腫瘤的發(fā)生、生長及轉(zhuǎn)移。

1 HMGB1的結(jié)構(gòu)、分泌

HMGB1由兩個同源DNA結(jié)合區(qū)(A框和B框，各由75個氨基酸殘基組成)和一個負(fù)電荷羧基末端組成［1］。研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1 作為警報素分子，可由壞死細(xì)胞原位釋放激活免疫系統(tǒng)，促進(jìn)炎性反應(yīng)。低濃度HMGB1與RAGE結(jié)合抑制多型核白細(xì)胞遷移，高濃度HMGB1通過 TLR-2/TLR-4以及RAGE作用產(chǎn)生白細(xì)胞介素(interleukin，IL)8對多型核白細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)趨化作用。HMGB1的A框可拮抗內(nèi)源性蛋白，減少化學(xué)趨化作用，同時可以強(qiáng)效抑制高濃度HMGB1對多型核白細(xì)胞的遷移誘導(dǎo)。相反，HMGB1的B框則是其化學(xué)趨化作用的活性結(jié)構(gòu)。

HMGB1可在炎癥組織中調(diào)節(jié)多型核白細(xì)胞的募集，同時其A框可抑制慢性炎癥時過多釋放的HMGB1，對多型核白細(xì)胞的過度募集，減輕過度炎性反應(yīng)對組織的損傷［2］。HMGB1可由活化的炎性細(xì)胞主動分泌以及損傷細(xì)胞被動釋放到細(xì)胞外發(fā)揮細(xì)胞因子作用。多種細(xì)胞活化后可主動分泌HMGB1，如中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)、肝細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等。幾乎所有的有核細(xì)胞都可以被動釋放HMGB1，作為免疫刺激信號并代表組織損傷程度，促進(jìn)單核細(xì)胞的募集，處理細(xì)胞碎屑并保護(hù)組織，減輕外傷后的感染反應(yīng)。從免疫學(xué)角度，HMGB1代表特征性的壞死標(biāo)志或損傷相關(guān)分子模式。HMGB1不僅在細(xì)菌、病毒感染時激活先天免疫反應(yīng)，同時參與癲癇、癌癥、自身免疫性疾病、動脈粥樣硬化等疾病的急慢性炎癥。最近研究發(fā)現(xiàn)，胞外HMGB1在典型自身免疫性疾病系統(tǒng)性紅斑狼瘡中發(fā)揮重要作用。患者血清中 HMGB1和抗-HMGB1抗體水平與系統(tǒng)性紅斑狼瘡病情活動相關(guān)。凋亡細(xì)胞中HMGB1與核小體形成復(fù)合物，激活抗原呈遞細(xì)胞，形成自身抗體并通過TLR-2途徑抵抗雙聯(lián)DNA和組蛋白。另外，HMGB1參與DNA抗DNA免疫復(fù)合物的形成，與DC細(xì)胞和B細(xì)胞表面RAGE結(jié)合，通過TLR-9途徑釋放干擾素α，激活自體反應(yīng)B 細(xì)胞，誘發(fā)自身免疫［3］。

2 HMGB1的受體信號途徑

研究表明，HMGB1可與多種細(xì)胞表面分子結(jié)合，如肝素、蛋白多糖、多配體聚糖等。RAGE是目前已知的HMGB1唯一高親和力受體，能與多種配體結(jié)合介導(dǎo)多種信號通道，如核因子κB、促分裂原活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶通路、Jak/STAT。RAGE在正常細(xì)胞中低水平表達(dá)，細(xì)胞表面結(jié)合HMGB1可引起RAGE表達(dá)上調(diào)［4］。HMGB1與RAGE結(jié)合能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞/單核巨噬細(xì)胞的氧化應(yīng)激，通過Rac/Cdc42途徑重建細(xì)胞骨架，而通過Ras-促分裂原活化蛋白激酶途徑和核因子κB移位介導(dǎo)炎性反應(yīng)。最近發(fā)現(xiàn)HMGB1調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞自噬和凋亡與其氧化還原狀態(tài)相關(guān)?？拱┮蜃涌稍鰪?qiáng)細(xì)胞自噬、凋亡，促進(jìn)HMGB1釋放。外源性抑制HMGB1釋放后腫瘤細(xì)胞大部分凋亡，同時發(fā)現(xiàn)自噬減少。在這一機(jī)制中，還原狀態(tài)的HMGB1與RAGE結(jié)合通過Bcl-1依賴的自噬途徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞抵抗DNA交聯(lián)劑、嵌合劑、微管斷裂因子等的作用。相反，氧化狀態(tài)的HMGB1增強(qiáng)這些因子的細(xì)胞毒作用，且通過caspase-9/caspase-3途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［4］。

作為病原模式識別受體的TLR亦參與HMGB1的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，鼠巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)表明TLR-2/TLR-4陰性模型中HMGB1活化減少，在肝臟缺血壞死或再灌注損傷模型中，由HMGB1通過TLR-4信號介導(dǎo)。最近研究發(fā)現(xiàn)HMGB1與TLR-9結(jié)合作用于巨噬細(xì)胞、DCs以及B細(xì)胞，可加強(qiáng)TLR-9依賴的CpG-DNA免疫刺激效應(yīng)［5］。因此，HMGB1與TLRs在先天免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。

3 HMGB1與腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展

HMGB1在腫瘤中的作用非常復(fù)雜，無論胞質(zhì)、核內(nèi)或細(xì)胞外的HMGB1都與腫瘤的形成、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和對化療藥物的反應(yīng)等有關(guān)。HMGB1與其配體RAGE在多數(shù)腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，如乳腺癌、結(jié)直腸癌、肝細(xì)胞癌、胰腺癌等，前列腺癌組織較正常組織高表達(dá)HMGB1 mRNA，轉(zhuǎn)錄因子p53、c-Myc等可調(diào)節(jié)HMGB1的表達(dá)［6］。研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有頭頸部鱗癌患者鱗狀細(xì)胞癌組織中均表達(dá)HMGB1和RAGE，并且HMGB1和RAGE可促進(jìn)鱗狀細(xì)胞癌轉(zhuǎn)移，這一作用呈HMGB1劑量依賴性［7］。另有研究分析69份喉鱗狀細(xì)胞癌樣本和15份鄰近上皮組織樣本，發(fā)現(xiàn)鱗狀細(xì)胞癌患者高表達(dá)HMGB1和血管內(nèi)皮生長因子，而且這兩種標(biāo)志物的表達(dá)與臨床分期、轉(zhuǎn)移、預(yù)后不佳密切相關(guān)［8］。在結(jié)腸癌患者的樣本中，1/3的患者HMGB1基因呈過度表達(dá)，其中90．0%的患者HMGB1 蛋白過度表達(dá)［9］。Chung等［1］檢測了227 份胃癌患者血清樣本，發(fā)現(xiàn)血清HMGB1濃度隨疾病進(jìn)展升高。同時，HMGB1濃度與腫瘤浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤大小密切相關(guān)，而血清HMGB1濃度與患者年齡、性別、腫瘤細(xì)胞分化程度、淋巴、血管、神經(jīng)侵犯等無明顯相關(guān)性。HMGB1作為早期胃癌的診斷指標(biāo)其靈敏度和特異度分別為71%和67%。在肝細(xì)胞癌中，HMGB1與肝癌的分期分級都密切相關(guān)，從肝炎、肝硬化到肝癌，血清中的HMGB1在相應(yīng)病程內(nèi)成階梯式上升［10］。在非小細(xì)胞肺癌患者血清中，HMGB1水平是慢阻肺患者的2倍、正常人的10倍;TNM分期從Ⅰ期到Ⅳ期血清HMGB1水平逐漸升高，手術(shù)治療切除非小細(xì)胞肺癌后，血清HMGB1水平顯著降低［11］。在mRNA水平檢測發(fā)現(xiàn)非小細(xì)胞肺癌患者腫瘤組織的HMGB1表達(dá)較正常組織降低［12］。

目前，HMGB1與腫瘤的作用機(jī)制仍不十分明確。HMGB1能激活多種信號途徑，包括促分裂原活化蛋白激酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶，與RAGE、TLR-2/TLR-4等表面受體結(jié)合參與腫瘤生長、炎性反應(yīng)。最近胰腺癌細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)剔除或抑制HMGB1和RAGE可增加癌細(xì)胞凋亡、抑制其生長。同樣的現(xiàn)象在肺癌和其他腫瘤類型中亦可觀察到［13］。過表達(dá)的HMGB1促進(jìn)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白E2F和CyclinD/CyclinE表達(dá)，抑制抗凋亡蛋白p53，從而增加癌細(xì)胞存活減少凋亡。突變型Ras、Raf、p21可能通過HMGB1在旁路途徑中影響腫瘤細(xì)胞的凋亡和存活［14］。結(jié)腸癌患者高濃度的HMGB1通過活化細(xì)胞凋亡抑制蛋白2抵抗腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)的凋亡抵抗［9］。

4 HMGB1與抗腫瘤免疫

4．1 HMGB1與DC HMGB1作為一種晚期促炎因子，募集炎性細(xì)胞、修復(fù)組織及促進(jìn)增殖，同時在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。有研究證實(shí)HMGB1可激活DCs，促進(jìn)其功能性成熟以及對淋巴結(jié)炎性趨化因子的反應(yīng)性，進(jìn)而調(diào)節(jié) T細(xì)胞的免疫功能。Liu等［15］在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)HMGB1可誘導(dǎo)脾臟DC細(xì)胞分化為CD11clowCD45RBhighDCs，促進(jìn) Th1向 Th2漂移，增強(qiáng)T細(xì)胞免疫功能。同時，CD11chighCD45RBlowDCs的產(chǎn)物IL-12不能負(fù)反饋抑制HMGB1對T細(xì)胞的作用［16］。不同濃度的HMGB1對DCs活化有不同的調(diào)節(jié)作用，高濃度HMGB1對DCs活化起抑制作用。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)大劑量的HMGB1可誘導(dǎo)DCs凋亡，促進(jìn)腫瘤免疫逃逸，與結(jié)腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)［17］。同時，有動物實(shí)驗(yàn)證實(shí) HMGB1可誘導(dǎo)肝臟庫普弗細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移［18］。因此，尋找有效途徑增強(qiáng)腫瘤相關(guān)抗原的免疫原性將為抗腫瘤治療提供新方法，DCs及其他腫瘤疫苗可高效地誘導(dǎo)循環(huán)中腫瘤特異性T細(xì)胞的增殖。

4．2 HMGB1促進(jìn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成 腫瘤免疫微環(huán)境是指腫瘤細(xì)胞通過募集或誘導(dǎo)免疫抑制性細(xì)胞聚集在腫瘤的周圍，形成一個免疫耐受狀態(tài)，從而逃避機(jī)體的免疫清除。腫瘤免疫微環(huán)境中主要由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)、抑制性巨噬細(xì)胞、骨髓來源的抑制性細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞等組成。隨著研究的深入，HMGB1在腫瘤免疫中的作用愈發(fā)受到重視。腫瘤細(xì)胞主動分泌以及細(xì)胞缺氧死亡可誘導(dǎo)HMGB1持續(xù)釋放，促進(jìn)腫瘤免疫抑制微環(huán)境的形成。代謝旺盛的腫瘤細(xì)胞和組織產(chǎn)生的大量代謝中間產(chǎn)物，以及因腫瘤組織快速生長所致腫瘤組織中心缺氧引發(fā)組織損傷和壞死而釋放的大量組織細(xì)胞碎片和蛋白質(zhì)等均可使組織局部堆積大量損傷相關(guān)模式分子。HMGB1是腫瘤壞死后釋放的重要的大量損傷相關(guān)模式分子。HMGB1作為許多模式識別受體(RAGE、TLR2、TLR4)的內(nèi)源性配體，激活或抑制腫瘤細(xì)胞、腫瘤組織基質(zhì)細(xì)胞和浸潤到腫瘤組織內(nèi)的免疫細(xì)胞的相應(yīng)模式識別受體，誘導(dǎo)腫瘤免疫耐受，從而抑制宿主產(chǎn)生抗腫瘤免疫［6］。HMGB1誘導(dǎo)腫瘤免疫耐受的機(jī)制主要是通過誘導(dǎo)腫瘤浸潤細(xì)胞炎性因子的持續(xù)產(chǎn)生，形成一個慢性炎癥狀態(tài)，促進(jìn)免疫抑制微環(huán)境的形成。腫瘤細(xì)胞釋放的HMGB1可募集巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞在腫瘤周圍的聚集，同時促進(jìn)炎性因子腫瘤壞死因子α、IL-1β和IL-6的釋放，并維持腫瘤免疫抑制微環(huán)境的狀態(tài)。此外，多項(xiàng)研究證明HMGB1可直接誘導(dǎo)和增強(qiáng)免疫抑制性細(xì)胞活性。Liu等［19］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞衍生的HMGB1可抑制機(jī)體自身T細(xì)胞依賴的抗腫瘤免疫，同時增強(qiáng)腫瘤相關(guān)Foxp3+Treg產(chǎn)生IL-10抑制機(jī)體抗腫瘤免疫，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。相反地，Zhu等［20］發(fā)現(xiàn)HMGB1可顯著地減少 Treg表達(dá)Foxp3、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原4和分泌IL-10，調(diào)節(jié)其免疫抑制功能。TLR-4可能是HMGB1對Treg活性發(fā)揮負(fù)性作用的主要受體。Kusume等［17］發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌腫瘤釋放的 HMGB1可通過抑制DCs促進(jìn)腫瘤的淋巴結(jié)擴(kuò)散。

5 結(jié)語

HMGB1作為核因子和分泌蛋白，在多種疾病中發(fā)揮重要作用。HMGB1在抗腫瘤免疫中的雙向作用，與其胞外濃度變化密切相關(guān)?？鼓[瘤治療時，HMGB1的大量胞外釋放可能是引導(dǎo)抗腫瘤免疫與腫瘤免疫耐受轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。相信通過進(jìn)一步的基礎(chǔ)和臨床研究闡明HMGB1的胞外作用機(jī)制及受體信號通路，以及如何激活宿主自身抗腫瘤免疫、增強(qiáng)免疫誘導(dǎo)效應(yīng)，對于以后的抗腫瘤治療將會產(chǎn)生很大幫助。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，HMGB1將成為腫瘤治療的靶點(diǎn)，亦可作為一種預(yù)測腫瘤預(yù)后的指標(biāo)。

［1］ Chung HW，Lee SG，Kim H，et al．Serum high mobility group box-1(HMGB1)is closely associated with the clinical and pathologic features of gastric cancer［J］．J Transl Med，2009，7:38．

［2］ Berthelot F，F(xiàn)attoum L，Casulli S，et al．The effect of HMGB1，a damage-associated molecular pattern molecule，on polymorphonuclear neutrophil migration depends on its concentration［J］．J Innate Immun，2011，4(1):41-58．

［3］ Urbonaviciute V，Voll RE．High-mobility group box 1 represents a potential marker of disease activity and novel therapeutic target in systemic lupus erythematosus［J］．J Intern Med，2011，270(4):1365-2796．

［4］ Tang D，Kang R，Cheh CW，et al．HMGB1 release and redox regulates autophagy and apoptosis in cancer cells［J］．Oncogene，2010，29(38):5299-310．

［5］ Kazama H，Ricci JE，Herndon JM，et al．Induction of immunological tolerance by apoptotic cells requires caspase-dependent oxidation of high-mobility group box-1 protein［J］．Immunity，2008，29(1):21-32．

［6］ Tang D，Kang R，Zeh HJ 3rd，et al．High-mobility group box 1 and cancer［J］．Biochim Biophys Acta，2010，1799(1/2):131-140．

［7］ Choi J，Lee MK，Oh KH，et al．Interaction effect between the receptor for advanced glycation end products(RAGE)and high-mobility group box-1(HMGB-1)for the migration of a squamous cell carcinoma cell line［J］．Tumori，2011，97(2):196-202．

［8］ Liu Y，Qiu Y，Zhang X，et al．The expression and correlation of HMGB1 and VEGF protein in laryngeal squamous cell carcinoma［J］．Lin Chung Er Bi Yan Hou Tou Jing Wai Ke Za Zhi，2011，25(6):265-269．

［9］ Volp K，Brezniceanu ML，Bosser S，et al．Increased expression of high mobility group box 1(HMGB1)is associated with an elevated level of the antiapoptotic c-IAP2 protein in human colon carcinomas［J］．Gut，2006，55(2):234-242．

［10］ Cheng BQ，Jia CQ，Liu CT，et al．Serum high mobility group box chromosomal protein 1 is associated with clinicopathologic features in patients with hepatocellular carcinoma［J］．Dig Liver Dis，2008，40(6):446-452．

［11］ Shang GH，Jia CQ，Tian H，et al．Serum high mobility group box protein 1 as a clinical marker for non-small cell lung cancer［J］．Respir Med，2009，103(12):1949-1953．

［12］ Shen X，Hong L，Sun H，et al．The expression of high-mobility group protein box 1 correlates with the progression of non-small cell lung cancer［J］．Oncol Rep，2009，22(3):535-539．

［13］ Kang R，Tang D，Schapiro NE，et al．The receptor for advanced glycation end products(RAGE)sustains autophagy and limits apoptosis，promoting pancreatic tumor cell survival［J］．Cell Death Differ，2010，17(4):666-676．

［14］ Gong H，Zuliani P，Komuravelli A，et al．Analysis and verification of the HMGB1 signaling pathway［J］．BMC Bioinformatics，2010，11 Suppl 7:S10．

［15］ Liu QY，Yao YM，Yan YH，et al．High mobility group box 1 protein suppresses T cell-mediated immunity viadendritic cell differentiation［J］．Cytokine，2011，54(2):205-211．

［16］ Zhu XM，Yao YM，Liang HP，et al．The effect of high mobility group box-1 protein on splenic dendritic cell maturation in rats［J］．Interferon Cytokine Res，2009，29(10):677-686．

［17］ Kusume A，Sasahira T，Luo Y，et al．Suppression of dendritic cells by HMGB1 is associated with lymph node metastasis of human colon cancer［J］．Pathobiology，2009，76(4):155-162．

［18］ Luo Y，Ohmori H，F(xiàn)ujii K，et al．HMGB1 attenuates anti-metastatic defence of the liver in colorectal cancer［J］．Cancer，2010，46(4):791-799．

［19］ Liu Z，F(xiàn)alo LD Jr，You Z．Knockdown of HMGB1 in tumor cells attenuates their ability to induce regulatory T cells and uncovers naturally acquired CD8T cell-dependent antitumor immunity［J］．J Immunol，2011，187(1):118-125．

［20］ Zhu XM，Yao YM，Liang HP，et al．High mobility group box-1 protein regulate immunosuppression of regulatory T cells through tolllike receptor 4［J］．Cytokine，2011，54(3):296-304．