王佳瑩 許豐 張謝

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

1 HMGB1 概述

1.1 HMGB1 的結(jié)構(gòu)和功能 HMGB1 作為一種含有215 個(gè)氨基酸的大型多肽分子，包括2 對(duì)帶正電荷的DNA 結(jié)合區(qū)域（A 盒和B 盒），以及一個(gè)帶負(fù)電荷的C 末端[1]。2 個(gè)核定位點(diǎn)通過與核載運(yùn)蛋白結(jié)合將HMGB1 錨定在細(xì)胞核內(nèi)[2]。當(dāng)核定位點(diǎn)發(fā)生乙酰化、磷酸化和甲基化等修飾改變，其親合力發(fā)生變化，HMGB1 會(huì)穿梭細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)甚至細(xì)胞外[3]。

HMGB1 的功能取決于其在細(xì)胞中的位置。在細(xì)胞核中，它是一個(gè)非組蛋白染色質(zhì)相關(guān)蛋白和DNA 伴侶，負(fù)責(zé)調(diào)控DNA 損傷修復(fù)和基因組穩(wěn)定性[4]。在細(xì)胞質(zhì)或線粒體中，HMGB1 增加自噬，抑制細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)線粒體功能[5]。在細(xì)胞膜上，HMGB1促進(jìn)軸突發(fā)芽和神經(jīng)突生長(zhǎng)，激活血小板，誘導(dǎo)細(xì)胞遷移[6]。在細(xì)胞外，HMGB1 可作為一種典型的損傷相關(guān)分子[7]，與靶細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合，啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，進(jìn)而產(chǎn)生炎癥因子和趨化因子引發(fā)炎癥和適應(yīng)性免疫反應(yīng)[8]。HMGB1 在不同的刺激下會(huì)產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)，在炎癥、感染、癌癥等多種疾病的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中起重要作用[9]。

1.2 HMGB1 的分泌和釋放 HMGB1 主要以主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式釋放。主動(dòng)分泌即當(dāng)活化細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等受到內(nèi)毒素、IL-1、TNF-α 等炎癥因子刺激后，HMGB1 通過乙?；饔脧募?xì)胞核內(nèi)移動(dòng)到溶酶體內(nèi)，然后在ATP 和溶血磷脂膽堿信號(hào)作用下轉(zhuǎn)移至細(xì)胞外[10]；被動(dòng)釋放即當(dāng)細(xì)胞損傷、裂解死亡后HMGB1 被釋放到細(xì)胞外間隙[11]。主動(dòng)分泌和被動(dòng)釋放到胞外的HMGB1 均可觸發(fā)炎癥和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。

1.3 HMGB1 受體 細(xì)胞外HMGB1 通過多種氧化狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換觸發(fā)炎癥和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，HMGB1與多種受體結(jié)合，其中晚期糖基化終產(chǎn)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(tǒng)是被研究最多的HMGB1 受體，且在肝臟疾病中占主導(dǎo)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(xì)胞類型中廣泛表達(dá)[13]。HMGB1 與RAGE 結(jié)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(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號(hào)通路[14]，觸發(fā)鳥苷三磷酸酶、磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）等信號(hào)分子活動(dòng)，從而促進(jìn)NF-κB 的表達(dá)[15]，產(chǎn)生復(fù)雜的生物學(xué)效應(yīng)，能介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、凋亡、免疫、血管生成、纖維化和腫瘤細(xì)胞的趨化、遷移、分化和擴(kuò)散[13]，以及RAGE、TLR 等受體的上調(diào)[16]。有研究表明，RAGE 缺陷的巨噬細(xì)胞在HMGB1 刺激后產(chǎn)生的細(xì)胞因子數(shù)量減少，是因?yàn)镠MGB1 與RAGE 結(jié)合能提供一條從細(xì)胞外部到細(xì)胞內(nèi)部的分子運(yùn)輸途徑[17]。

1.3.2 TLR4 TLR 蛋白是模式識(shí)別受體，與HMGB1結(jié)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(xì)胞分化主要反應(yīng)基因88（mydoid differentiation factor 88，MyD88）依賴的NF-κB 通路導(dǎo)致炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α 等大量釋放，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[19]。研究表明，TLR4 不僅能通過結(jié)合HMGB1 誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[20]，還能通過TLR4 依賴的活性氧（reactive oxygen species,ROS）產(chǎn)生和鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶（calcium/calmodulin-dependent protein kinase，CaMK）激活的機(jī)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(luò)合物，并產(chǎn)生協(xié)同作用，進(jìn)而產(chǎn)生趨化作用并釋放炎癥因子，導(dǎo)致上皮功能障礙以及炎癥的產(chǎn)生[22]。此外，一些研究指出CD24、唾液酸結(jié)合性免疫球蛋白樣凝集素與HMGB1 耦聯(lián)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(fù)性調(diào)控受體[23]。

綜上所述，HMGB1 激活TLR 和RAGE，通過誘導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，激活各種激酶和轉(zhuǎn)錄因子，發(fā)揮各種生物學(xué)功能[24]。此外，HMGB1 作為炎癥的晚期中介物，具有自我擴(kuò)增和延長(zhǎng)炎癥反應(yīng)的能力。

2 HMGB1 在NAFLD 中的作用機(jī)制

2.1 NAFLD NAFLD 主要發(fā)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(shí)質(zhì)細(xì)胞和非肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中均以非常高的水平廣泛表達(dá)[26]。 HMGB1 及其下游信號(hào)通路的激活是NAFLD、酒精性肝病和藥物性肝損傷的發(fā)病機(jī)制中的促進(jìn)因素，影響到肝臟的炎癥反應(yīng)、自噬、纖維化、脂質(zhì)代謝、肝臟腫瘤發(fā)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(tài)的發(fā)展和維持中起至關(guān)重要的作用[28]。HMGB1 可能是介導(dǎo)脂肪變性向非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steato hepatitis，NASH）進(jìn)展的肝臟因子，在NAFLD 中，脂毒性導(dǎo)致HMGB1 的釋放，從而引發(fā)無菌性炎癥[29]。Chen 等[30]通過對(duì)高脂飲食或高脂、高膽固醇、高糖飲食引起的營(yíng)養(yǎng)過剩的小鼠NAFLD 模型的觀察發(fā)現(xiàn)，在早期階段，肝臟HMGB1 的表達(dá)和釋放增加。HMGB1 的上調(diào)表達(dá)在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄因子2（activating transcription factor 2，ATF2）軸的調(diào)控;在轉(zhuǎn)錄后，它受到miR-200 家族，特別是miR-429 的調(diào)控，并且HMGB1 的上調(diào)和釋放反過來又能激活TLR4-JNK1/ JNK2-ATF2 信號(hào)，從而形成正反饋[30]。此外在NAFLD/NASH 動(dòng)物模型中，不僅檢測(cè)到HMGB1表達(dá)上調(diào)，受體TLR4 和RAGE 表達(dá)水平也升高[28]。在高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠NAFLD 模型的早期進(jìn)展中，脂毒性導(dǎo)致HMGB1 的釋放，隨后激活TLR4/MyD88 通路和炎癥因子的表達(dá)；而抑制小鼠HMGB1 的表達(dá)，能減少游離脂肪酸誘導(dǎo)的TNF-α和IL-6 的產(chǎn)生來保護(hù)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(fā)揮作用。沉默RAGE 基因能改善高脂肪飲食對(duì)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(yù)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(guān)，能夠促進(jìn)異位腸道炎癥。HMGB1 通過與遠(yuǎn)端腸中的RAGE 受體結(jié)合，介導(dǎo)氧化還原信號(hào)通路，通過氧亞硝酸鹽誘導(dǎo)的Akt 磷酸化發(fā)揮作用，進(jìn)而激活TLR4 向脂筏轉(zhuǎn)運(yùn)，隨后通過釋放IL-1β、IL-6 和人單核細(xì)胞趨化蛋白1（monocyte ehemoattractant protein-1，MCP-1）引發(fā)連續(xù)炎癥，并導(dǎo)致炎癥性腸病樣表型[24]，然而具體機(jī)制尚不清楚，需進(jìn)一步探索。

2.3 HMGB1 在脂質(zhì)代謝中的作用 HMGB1 在NAFLD 中不僅起著將應(yīng)激信號(hào)傳遞給鄰近肝細(xì)胞的信號(hào)作用，而且在脂質(zhì)代謝中也發(fā)揮重要作用。抑制HMGB1 可減輕高脂飲食引發(fā)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(qiáng)抑制因子，肝臟特異性HMGB1 缺乏的小鼠表現(xiàn)出肝臟脂肪變性加劇，而HMGB1 過表達(dá)的小鼠在遭受營(yíng)養(yǎng)應(yīng)激時(shí)表現(xiàn)出對(duì)肝臟脂肪變性的保護(hù)作用。這一現(xiàn)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(diào)節(jié)肝臟脂質(zhì)代謝[35]。另有研究也表明肝細(xì)胞中HMGB1 的基因缺失迅速促進(jìn)了高脂肪飲食誘導(dǎo)的體重增加和肥胖，并增強(qiáng)了肝臟脂肪沉積。他們證明HMGB1 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激增強(qiáng)相關(guān)線粒體氧化磷酸化受損和脂肪酸β-氧化受損有關(guān)[36]。缺乏HMGB1 會(huì)增加肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減少β-氧化，導(dǎo)致脂質(zhì)積累增加和細(xì)胞損傷。細(xì)胞外HMGB 起警示蛋白的作用，向鄰近肝細(xì)胞傳遞脂質(zhì)應(yīng)激信號(hào)，并加重肝細(xì)胞損傷；而細(xì)胞內(nèi)HMGB1卻能起到保護(hù)作用，參與線粒體代謝功能，并能維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)和預(yù)防游離脂肪酸誘導(dǎo)的肝損傷。這些結(jié)果表明，HMGB1 還是維持線粒體功能、減少β-氧化和預(yù)防內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的關(guān)鍵[27]。

2.4 HMGB1 在肝臟自噬中的作用 自噬是細(xì)胞內(nèi)溶酶體降解途徑，對(duì)維持肝臟穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，是包括NAFLD 在內(nèi)的許多代謝性疾病的基本過程。有研究表明，沉默p53 在體內(nèi)和體外均可誘導(dǎo)自噬。p53 敲除能緩解棕櫚酸誘導(dǎo)的細(xì)胞脂質(zhì)積累，也可以抑制高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠NAFLD[37]。而且p53 被發(fā)現(xiàn)能與細(xì)胞核中的HMGB1 蛋白結(jié)合。HMGB1 作為自噬調(diào)節(jié)因子能抑制p53 從而緩解NAFLD[38]。也有研究表明，細(xì)胞質(zhì)HMGB1 可以通過阻止保護(hù)性自噬相關(guān)蛋白Beclin-1、自噬相關(guān)基因5 的裂解，從而通過誘導(dǎo)促存活自噬途徑阻止凋亡損傷[39]。因此進(jìn)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(fā)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(guān)。在NAFLD 期間，HMGB1 表達(dá)上調(diào)，激活肝巨噬細(xì)胞上炎癥信號(hào)通路，導(dǎo)致肝臟炎癥，而持續(xù)的炎癥和壞死是進(jìn)展為肝纖維化的關(guān)鍵因素[40]，長(zhǎng)期炎癥誘導(dǎo)M2樣肝巨噬細(xì)胞分泌HMGB1[41]，后者可通過TLR4-PI3KAkt 或RAGE-磷酸化絲裂原細(xì)胞外激酶1/2-磷酸化細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2-pcJun 信號(hào)通路激活肝星狀細(xì)胞，增加Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)，以及金屬蛋白酶組織抑制劑等的合成增加，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)積聚，最終導(dǎo)致肝纖維化[42]。有研究表示，血漿HMGB1水平可用于區(qū)分兒童NAFLD 的輕度纖維化和重度纖維化。大型隊(duì)列研究中的一項(xiàng)針對(duì)NAFLD 兒童患者的活檢結(jié)果表明，相較于體重超標(biāo)的對(duì)照群體，這些患兒血液循環(huán)中HMGB1 水平顯著升高。這種HMGB1 水平的變化與其纖維化的嚴(yán)重程度密切關(guān)聯(lián)，同時(shí)其也與一些炎癥因子（如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β和MCP-1）的水平有關(guān)[43]。在NASH 引起的小鼠肝纖維化的多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，可發(fā)現(xiàn)HMGB1 的表達(dá)和釋放升高，且HMGB1 的中和可以保護(hù)肝纖維化，而注射重組HMGB1 則可以促進(jìn)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(biāo)，還可作為治療肝臟纖維化的新靶點(diǎn)。

3 小結(jié)和展望

HMGB1 在NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其作用機(jī)制涉及多條信號(hào)通路。血液中的HMGB1 水平被視為NAFLD 早期的可能生物標(biāo)志物。目前已有部分有關(guān)HMGB1 特異性抑制劑的研究，通過抑制HMGB1 的表達(dá)、分泌及HMGB1 的活性來預(yù)防或治療肝臟疾病，但臨床試驗(yàn)暫無明顯效果。由于HMGB1 復(fù)雜的生物學(xué)結(jié)構(gòu)和功能，開發(fā)用于臨床的HMGB1 抑制劑的安全性也是一個(gè)關(guān)鍵問題，目前仍需更多的研究驗(yàn)證。