梁運軒，覃月秋

（右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院，廣西 百色）

0 引言

HMGB1作為晚期炎性介質(zhì)及損傷相關模式分子，能促進釋放早期炎癥因子，不斷觸發(fā)和維持下游炎癥反應，其主要受體有糖基化終產(chǎn)物受體（Receptor of advanced glycation endproducts，RAGE）、Toll樣受體（Toll-like receptors，TLR），最終激活核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB ）信號轉(zhuǎn)導通路，進而上調(diào)各種炎癥因子，而炎癥所致細胞損傷或壞死情況下，細胞自噬和凋亡因子水平改變，是近年來研究熱點。而HMGB1、細胞自噬及凋亡均與炎癥損傷息息相關，下文就HMGB1與淋巴細胞自噬、凋亡關系作簡要介紹。

1 HMGB1、細胞自噬、細胞凋亡概述

1.1 HMGB1

高遷移率族蛋白超家族，包含HMGB1、HMGB2和HMGB3三大成員，是細胞核內(nèi)高度保守的非組蛋白，HMGB1是含量最多，也是該家族中目前研究最為深入的一個，目前認為與細胞自噬、細胞凋亡關系密切。HMGB1廣泛分布于哺乳動物的細胞內(nèi)，是由215個氨基酸殘基組成的一條單鏈多肽，有不同的結(jié)構(gòu)域三個，A盒和B盒是DNA結(jié)合區(qū)，是擁有大于80%同源性的80個氨基酸組成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)域，二者之間通過24個氨基酸相接，負性C末端尾巴長度有30個氨基酸。B盒是HMGB1細胞因子活性結(jié)構(gòu)域，前20個氨基酸組成負責誘導產(chǎn)生IL-6和TNF-α等細胞因子，是功能高度保守的結(jié)構(gòu)域，起引起炎性反應作用，而A盒與之功能相反，具有拮抗HMGB1促炎反應作用[1-5]。負性C末端則與RAGE、TLR結(jié)合發(fā)揮效應。細胞內(nèi)HMGB1是DNA結(jié)合結(jié)合蛋白，廣泛存在于真核生物體內(nèi)，與線性DNA結(jié)合保持其螺旋結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)基因調(diào)控及轉(zhuǎn)錄起重要作用[6]；此外，胞內(nèi)HMGB1還通過開放染色質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)來影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和組蛋白相互作用，起到穩(wěn)定核小體、促進DNA折疊、復制、修復及增強轉(zhuǎn)錄等作用。HMGB1來源于細胞主動分泌及被動釋放兩種方式，通常由壞死的細胞被動釋放，而非凋亡細胞，也可以由受到刺激的炎細胞（巨噬細胞或單核細胞）、中性粒細胞、組織細胞等經(jīng)分子乙?；瘜MGB1由核轉(zhuǎn)移到溶酶體，再經(jīng)過腺苷三磷酸途徑或溶血磷脂酰膽堿途徑主動分泌到細胞外，均會導致炎癥發(fā)生[7,8]。HMGB1在胞外可作為炎癥介質(zhì)，與免疫應答的監(jiān)管、神經(jīng)內(nèi)分泌、無菌性血管炎癥反應等過程密切相關[9]。

1.2 細胞凋亡

細胞凋亡又稱為I型程序性細胞死亡，是細胞在一定生理或者病理條件下，通過一系列基因的激活、表達和調(diào)控，出現(xiàn)的生理性、主動性的死亡過程，對生命進程及機體穩(wěn)態(tài)的維持有重要作用。細胞主動死亡后，由染色體或染色質(zhì)固縮破裂后形成DNA碎片等細胞廢物形成凋亡小體，并由吞噬細胞迅速吞噬清除凋亡小體，可避免細胞內(nèi)容物向周圍擴散形成炎癥，因此凋亡并無細胞內(nèi)容物外滲及炎癥反應[10]。當存在缺氧、細胞內(nèi)鈣濃度超載等刺激時，細胞釋放凋亡信號，主要通過死亡受體介導的途徑、線粒體途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑以及非caspase依賴性途徑被觸發(fā)[11,12]，進而啟動細胞凋亡過程。（1）死亡受體介導的細胞凋亡：腫瘤壞死因子(TNF-α)受體超家族分布于死亡受體的細胞表面受體，與同源配體結(jié)合后啟動凋亡，通過緊密結(jié)合的同源配體(TNF-α、T R AIL、Fas配體FasL/CD95L)來介導凋亡機制[13]。（2）線粒體損傷介導的凋亡：線粒體可往胞漿中分泌促凋亡因子的方式調(diào)節(jié)凋亡過程，如凋亡誘導因子、細胞色素C和Diablo-SMAC等。隨后細胞色素C與凋亡蛋白激活因子1結(jié)合，再募集 Caspase9前體形成凋亡復合體，活化的Caspase9從凋亡小體上釋放出來，最后啟動Caspase( Caspase3和Caspase 7)效應[14]。（3）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑介導的凋亡：當有鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡、外在刺激等損害了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的生理功能，導致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)大量蓄積異常蛋白，從而導致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激（ERS）[15]。葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白-78(GRP78)是ERS反應中維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)標志分子，以無活性的酶原形式與蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)、肌醇需要酶1(IRE-1)、轉(zhuǎn)錄激活因子 6 (ATF6)穩(wěn)定結(jié)合；當ERS反應時GRP78與感應蛋白解離，通過激活未折疊蛋白反應或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激反應，減少新生蛋白的合成、促進未折疊蛋白折疊及增加未折疊蛋白的降解減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，如反應過強或持續(xù)存在，往往可導致凋亡的發(fā)生[16-18]。

1.3 細胞自噬

細胞自噬又稱Ⅱ型程序性細胞死亡，是細胞在應激條件、運動刺激或營養(yǎng)缺乏時相對保守的防御調(diào)控機制，一方面參與抗原呈遞以及炎癥免疫反應，另一方面可清除胞質(zhì)內(nèi)受損的細胞器、錯誤折疊的蛋白質(zhì)、脂類、回收代謝物質(zhì)，有效降低活性氧 (reactive oxygen species，ROS)的傷害、修復DNA損傷的一種自救和調(diào)控方式，以自噬小體 (autophagosome)的方式消化分裂體，產(chǎn)生的氨基酸和葡萄糖等可被細胞再利用[19-22]。其自噬反應開始，其微管相關蛋白質(zhì)1輕鏈3(，LC3-Ⅰ)轉(zhuǎn)化成微管相關蛋白質(zhì)2輕鏈3(LC3-Ⅱ)，所以目前LC3普遍認為是細胞自噬起始的重要標志物[23,24]。根據(jù)底物特異性、膜來源和向溶酶體傳送的方式不同，可分為分子伴侶介導的自噬、微觀自噬以及宏觀自噬3種類型[25,26]。其中以宏觀自噬為代表，通過膜內(nèi)陷等方式形成自噬小體，與溶酶體融合形成自噬-溶酶體，最后降解，這是體內(nèi)常見的自噬溶酶體途徑[27,28]。目前細胞自噬的形成和調(diào)控主要是通過mTOR、Beclin-1、P53這三條多步驟途徑來實現(xiàn)的。（1）mTOR信號通路：營養(yǎng)缺乏等條件時，促使酪氨酸激酶受體激活，逐級激活PI3K/Akt，最終mTOR激活抑制自噬，也可以通過激活LKB1/AMPK，抑制mTOR活性，誘導自噬發(fā)生[29]；（2）Beclin-1信號通路介導自噬：Beclin-1是重要抑癌基因，與ClassⅢ PI3K結(jié)合后形成Beclin 1-ClassⅢ PI3K-Vps15 復合體，能上調(diào)細胞自噬水平[30]；（3）P53信號通路：在細胞核內(nèi)，通過激活AMPK- mTOR信號通路，抑制mTORC1，激發(fā)細胞自噬，也能通過激活DAPK1，促使Beclin-1磷酸化而促進細胞自噬，還能通過激活抗凋亡蛋白BCL-2家族，解除Beclin-1的抑制狀態(tài)，從而上調(diào)細胞自噬水平，但細胞質(zhì)p53可抑制自噬[31-33]。

2 HMGB1、細胞自噬、細胞凋亡相互關系

2.1 細胞自噬與細胞凋亡

凋亡與自噬均是程序性細胞死亡，自噬通過降解FAP-1來調(diào)節(jié)凋亡，核內(nèi)p53可誘導自噬，間接因基因毒性壓力往凋亡性死亡發(fā)展，也可直接誘導細胞凋亡，但細胞質(zhì)p53可抑制自噬并促進凋亡[33,34]。凋亡首先形成凋亡小體，然后通過吞噬來清除和降解死亡的細胞，自噬通過自噬囊泡(自噬體和自噬溶酶體)累及并降解包裹物質(zhì)。凋亡和自噬可通過溶酶體來源區(qū)分，凋亡過程需借用吞噬細胞的溶酶體，而自噬則使用來源于死亡細胞的內(nèi)源性溶酶體。但細胞自噬是否是繼發(fā)于細胞凋亡效應或?qū)儆谥苯映绦蛐约毎劳瞿壳吧形辞宄?。死亡相關蛋白激酶家族(DAPK)是控制程序性細胞死亡的關鍵酶，其與DAPK相關蛋白激酶1(DRP-1)處于激酶活性時可促進細胞死亡[35]。DAPK1能激活細胞凋亡，也可影響細胞自噬性程序性細胞死亡[36]。有研究表明適度自噬能令靶細胞對外界應激做出反應，減少損傷，使其存活，同時清除受損的細胞器，利于維持細胞穩(wěn)態(tài)[37]；也有研究表明，過度強化的自噬可促使細胞凋亡，造成細胞損傷[38]。使用紫杉醇處理卵巢漿液癌細胞時，適當上調(diào)Golph3水平可促進能細胞自噬，抑制細胞凋亡；下調(diào)Golph3水平抑制細胞自噬，促進細胞凋亡[39]。過強度上調(diào)自噬水平后能增加細胞凋亡，而下調(diào)抑制細胞自噬后則可逆轉(zhuǎn)細胞凋亡[40]。

2.2 HMGB1與細胞自噬、凋亡

HMGB1及細胞自噬、凋亡均與炎癥反應有關，HMGB1是晚期炎癥的標志物，可促進早期炎癥因子持續(xù)釋放并維持炎癥持續(xù)存在，導致細胞損傷或壞死而改變自噬及凋亡水平。目前認為RAGE為 HMGB1的主要受體，具有高親和力，此外Toll樣受體2(TLR2)及Toll樣受體4(TLR4)亦參與了HMGB1的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導，均能使NF-κB活化釋放炎癥因子。另有負性調(diào)控受體CD24、唾液酸結(jié)合性免疫球蛋白樣凝集素與HMGB1偶聯(lián)可以阻斷NF-κB的活化，從而抑制由HMGB1-TLR4介導的炎性因子釋放。有關鼠局灶性腦缺血再灌注損傷研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1抑制劑有效抑制HMGB1釋放后可減輕炎癥、氧化應激及減輕凋亡[41]。呂聰?shù)葘嶒灠l(fā)現(xiàn)節(jié)氧糖剝后星型膠質(zhì)細胞HMGB1釋放后可通過NF-κB通路引起細胞的凋亡，當抑制HMGB1釋放可減輕細胞凋亡[42]。在高糖誘導下的人臍靜脈內(nèi)皮細胞實驗中，通過上調(diào)HMGB1，抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路，能促進自噬發(fā)生[43]。實驗發(fā)現(xiàn)，沙眼衣原體質(zhì)粒蛋白pORF5通過上調(diào)HMGB1誘導線粒體自噬并抑制細胞凋亡[44]。

3 結(jié)語

目前炎癥治療仍是臨床難題，特別是重癥胰腺炎、膿毒癥等存在炎癥介質(zhì)失控導致病情進展時，HMGB1作為晚期炎癥因子，可促進早期炎癥因子級聯(lián)式釋放并維持炎癥反應，導致細胞自噬及凋亡水平改變進一步加重損傷或?qū)е聣乃?，病情進一步加重，如能阻斷炎癥反應或使用HMGB1拮抗劑阻斷炎癥從而改變細胞自噬、凋亡水平，將有可能改善預后及提高生存率。HMGB1促炎反應具體機制及對細胞自噬、凋亡調(diào)控的具體途徑尚需進一步研究。