賴珊瑩，朱惠芳，羅開源

（1. 贛南醫(yī)學院2018級碩士研究生；2. 贛南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院兒童醫(yī)學中心，江西 贛州 341000）

高遷移率族蛋白B1（High mobility group protein box 1，HMGB1）是1973年發(fā)現(xiàn)的一種高度保守的進化蛋白，是一種染色質結合分子，具有很高的電泳遷移率［1］。HMGB1 廣泛分布于哺乳動物組織的各種細胞中［2］，在胞內(nèi)可調(diào)節(jié)DNA 復制、基因轉錄，參與細胞自噬反應，被分泌到細胞外環(huán)境中時，則作為炎癥的強大介質，參與炎癥反應和免疫應答。本文就HMGB1在相關兒科疾病中的研究進展做一綜述。

1 HMGB1的結構和功能

HMGB1是一種多功能核蛋白，分子量約30 kD，定位于染色體13q12，是215個氨基酸組成的警報蛋白［3］，由2 個DNA 結合域N 端（A box 和B box）和一個帶負電荷的C 末端組成，B box 是HMGB1 發(fā)揮促炎作用的主要功能域，A box 對B box 有拮抗作用［4］。C末端既能調(diào)控A box、B box與DNA 結合的親和力，又能增強A box的抗炎作用［5］。

HMGB1 在細胞中位置不同其功能不同。在細胞核中高度表達，調(diào)節(jié)DNA 復制、基因轉錄及核小體結構和數(shù)量［6］；在細胞質中，胞內(nèi)的HMGB1 可參與細胞自噬反應［7］。

此外，HMGB1 可由受損細胞迅速釋放，也可由免疫細胞主動分泌。且HMGB1 可被凋亡細胞的濃縮染色質所保留。與其他促炎細胞因子不同，分泌的HMGB1 是炎癥的延遲介質，通過非經(jīng)典的分泌途徑被延遲釋放［6］。一旦釋放，HMGB1 可與可溶性或細胞結合形式的晚期糖基化終產(chǎn)物受體（Recep-tor for ad vanced glycation end products，RAGE）、Toll樣受體2（TLR2）和Toll樣受體4（TLR4）結合，通過核因子-κB（NF-κB）信號通路的正反饋環(huán)激活腫瘤壞死因子（TNF）和白介素6 等其他促炎細胞因子的表達和釋放［2］。細胞外HMGB1 通過與脂多糖（LPS）、細胞因子白介素1β 等炎癥介質結合進而介導炎癥反應。一些危險信號或促炎刺激可誘導HMGB1 高乙酰化和核轉位，同時伴有雙鏈RNA 依賴激酶（PKR）自磷酸化。激活的PKR 與炎性小體成分核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3（NLRP3）相互作用，并促進炎性小體激活，最終通過焦亡作用驅動HMGB1釋放［6］。

2 HMGB1主要的受體

據(jù)報道，至少有14種不同的受體系統(tǒng)被細胞外的HMGB1 所激活［8］。到目前為止，只有2 個受體系統(tǒng)，Toll 樣受體（Toll like family of receptors，TLRs）和RAGE，在分子系統(tǒng)中得到了廣泛的研究，并在大量研究中被證實是HMGB1重要的受體。

TLRs是參與宿主防御的跨膜分子家族，結構相似，但亞細胞定位和配體不同［9］。據(jù)報道，TLR 家族中有3個成員參與了HMGB1信號通路：TLR2、TLR4和Toll 樣受體9（TLR9），它們可以激活NF-κB 和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，調(diào)節(jié)各種免疫和炎癥介質的基因表達［10］。TLR2 和TLR4 與HMGB1相互作用，導致NF-κB 的核移位和中性粒細胞、巨噬細胞中促炎細胞因子的表達。TLR2/HMGB1 軸促進自然殺傷細胞和癌癥干細胞的激活［6］。TLRs也在腫瘤細胞上表達，死亡腫瘤細胞釋放的HMGB1激活Toll 樣受體-髓樣分化因子88（TLRs-MyD88）信號通路，產(chǎn)生抗癌或促癌作用［7］。Toll樣受體4-骨髓分化因子2（TLR4/MD-2）是巨噬細胞產(chǎn)生HMGB1誘導的細胞因子的強制性受體系統(tǒng)，當HMGB1 單獨作用時，這種相互作用需要HMGB1 的二硫氧化還原亞型［8］。

RAGE 是一種多配體、促炎性受體，在多種細胞類型中均有表達，是一種在NF-κB 調(diào)控下在細胞活化過程中轉運到細胞表面的細胞內(nèi)分子［11］。研究表明，在HMGB1 中發(fā)現(xiàn)了一個額外的結合表位位于A box（序列23-50），并與RAGE 相互作用逆轉了樹突狀細胞的凋亡誘導耐受性。HMGB1 與RAGE的結合介導了HMGB1 的動力依賴內(nèi)吞作用，導致巨噬細胞吞噬外源性HMGB1［8］。HMGB1 與RAGE的結合可通過激活NF-κB 和MAPK 通路，介導細胞增殖、生長、遷移、趨化和上調(diào)細胞表面受體［10］。有研究表明，細胞外HMGB1 與LPS 形成復合物，通過RAGE 進入內(nèi)溶體系統(tǒng)，HMGB1 破壞了溶酶體膜，使LPS 能夠到達細胞質半胱氨酸天冬氨酸酶-11（caspase-11），從而導致多個關鍵炎癥介質的形成和細胞焦亡［11］。

3 HMGB1在兒科疾病中的研究進展

3.1 HMGB1與感染性疾病

3.1.1 HMGB1 與兒童膿毒癥膿毒癥被認為是一種失調(diào)性炎癥反應，該綜合征在病理上是由免疫細胞釋放多種促炎細胞因子（如TNF 和HMGB1）介導的［2］。大量致死性膿毒癥的臨床研究提供了令人信服的證據(jù)，證明HMGB1 在最終常見的死亡途徑中起主要的致病作用，并且它可以作為治療的優(yōu)勢靶點［12-13］。許多研究表明，HMGB1 通過抑制中性粒細胞清除細菌的能力，從而誘發(fā)持續(xù)性炎癥，加重膿毒癥引起的器官功能障礙和死亡。TADIE 等［14］研究表明，HMGB1 通過RAGE 依賴機制，可減少中性粒細胞對細菌的殺滅及減少煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶的激活。另一則研究也得出相似的結論，HMGB1/RAGE 介導的中性粒細胞NADPH氧化酶功能障礙，發(fā)生在膿毒癥小鼠和膿毒癥休克存活患者中。膿毒癥患者血漿HMGB1 的水平長期升高及中性粒細胞上的RAGE 產(chǎn)物和TLR4表達增加，而抗HMGB1 抗體治療可顯著減少膿毒癥小鼠引起的中性粒細胞NADPH 氧化酶活性障礙［15］。喬曉輝等［16］研究發(fā)現(xiàn)，兒童膿毒癥時血清HMGBl 水平明顯升高，且其水平與病情嚴重程度相關。這些結果表明，HMGB1在兒童膿毒癥發(fā)揮著關鍵的作用，之后期待能開發(fā)出可以運用于小兒臨床的抗HMGB1藥物。

3.1.2 HMGB1 與其他感染性疾病HMGB1 除了在膿毒癥中發(fā)揮關鍵作用外，近年來，在其他感染性（如病毒、支原體）疾病中也有研究。有研究報道，在小鼠腺病毒肺炎模型中，HMGB1 通過TLR-4、TLR-9 和RAGE 受體促進人腺病毒7 型的復制和信號，激活NF-κB，刺激炎癥介質的釋放，促進腺病毒的病理過程［17］。DING 等［18］研究發(fā)現(xiàn)在兒童肺炎支原體肺炎中，HMGB1是鑒別難治性肺炎支原體肺炎（RMPP）和非RMPP的良好生物標志物；肺炎支原體的脂質相關膜蛋白可通過TLR2 途徑誘導免疫細胞表達HMGB1。HOSAKOTE 等［19］研究表明，呼吸道合胞病毒感染引起的氣道上皮細胞釋放的HMGB1可能是一種旁分泌因子，啟動氣道上皮細胞和單核細胞對炎癥刺激的反應。另一則研究表明，通過對西尼羅病毒感染小鼠的大腦樣本進行動態(tài)蛋白組學研究，HMGB1分別在臨床癥狀出現(xiàn)之前和之后的腦水平上被觀察到上調(diào)，結果顯示HMGB1 可作為識別西尼羅病毒感染嚴重程度的候選生物標志物［20］。HMGB1 在感染疾病中發(fā)揮著作用，在今后，需要在更多感染性疾病上深入研究，也許會有更多更大的發(fā)現(xiàn)。

3.2 HMGB1與兒童惡性腫瘤

3.2.1 HMGB1 與兒童白血病白血病是兒童腫瘤中是常見的惡性腫瘤。HMGB1 誘導自噬的研究表明了HMGB1 在白血病自噬中的重要性［21-22］。有研究報道，靶向自噬復合物的轉化或HMGB1 的易位，可能抑制自噬，從而克服白血病的化療耐藥性［23］。HMGB1 誘導的自噬與兒童急性髓系白血?。ˋML）有關，YASINSKA 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1 可能作為T細胞免疫球蛋白粘蛋白結構域3（TIM-3）和其他免疫受體的配體，對AML 的進展發(fā)揮至關重要的作用，支撐AML 細胞的存活或者增殖。ZHANG等［25］報道，miR-142-3P 可負性調(diào)節(jié)HMGB1 表達，通過靶向HMGB1，抑制AML自噬，提高AML的化療敏感性。急性早幼粒細胞白血病（APL）是AML 的一個亞型，具有獨特的形態(tài)學特征。YANG 等［26］研究報道，HMGB1是活性氧誘導細胞分化的重要調(diào)節(jié)因子，可能成為APL 治療干預的潛在藥物靶點。KONG等［23］研究納入30例B細胞急性淋巴細胞白血?。ˋLL）患兒和8 例非惡性血液病對照組，結果顯示，在所有的原發(fā)性、復發(fā)性或非緩解性白血病患者獲得的骨髓單個核細胞中，HMGB1 均表達上調(diào)，而所有表現(xiàn)為完全緩解的患者，其表達水平與非惡性血液病患者一樣低，得出HMGB1 的表達與ALL的臨床狀態(tài)相關。因此，HMGB1是兒童白血病研究的重要研究方向，抗HMGB1 抗體有望成為治療兒童白血病的靶向藥物。

3.2.2 HMGB1 與其他兒童惡性腫瘤近年來研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1 在兒童其他的惡性腫瘤上也有關聯(lián)。在MARI 等［27］研究中，結果顯示，HMGB1 通過受損細胞和腫瘤細胞釋放，上調(diào)了兩種人神經(jīng)母細胞瘤衍生細胞系中的miR-221/222 致癌簇，與低致瘤性細胞系相比，未分化的細胞系更能表達致癌簇miRs 221/222，而外源性的HMGB1 能增加這種表達。SINGH等［28］研究表明，HMGB1 mRNA表達與視網(wǎng)膜母細胞瘤（Rb）分期、臨床分型、腫瘤分化差及視神經(jīng)侵犯等相關。HMGB1 在低分化腫瘤和有組織病理學高危因素的腫瘤中表達較多，HMGB1可能有助于腫瘤侵襲，并可作為Rb 預后不良的標志物。因此，在兒童惡性腫瘤上的研究還有很大的探索空間，待進一步深入研究后，期待能有更大的發(fā)現(xiàn)。

3.3 HMGB1與兒童缺氧缺血性疾病近年來，越來越多研究證實HMGB1 與缺氧缺血性疾病相關，在兒童中的研究也逐漸增多。趙菁等［29］研究表明，以出生1～3 天乳鼠腦細胞實驗，得出缺氧/復氧腦細胞內(nèi)HMGBl 和內(nèi)質網(wǎng)應激（ERS）相關分子表達水平均顯著上調(diào)，而沉默HMGBl基因可明顯抑制上述分子的表達水平，缺血/再灌注-HMGB1-內(nèi)質網(wǎng)應激（I/R-HMGBl-ERS）路徑可能參與腦缺血/再灌注損傷的發(fā)生機制。SUN等［30］研究報道，HMGB1可能導致大腦皮層M1/M2 小膠質細胞極化失衡，從而引起神經(jīng)元損傷，藥物阻斷HMGB1 信號可能減弱小膠質細胞的這種不平衡極化，可以作為治療圍生期缺氧缺血性腦損傷的策略。圍產(chǎn)期窒息新生兒常出現(xiàn)持續(xù)性肺動脈高壓（PPHN）；有研究報道，PPHN新生兒血清HMGB1 水平較健康對照組明顯升高，PPHN 消退后顯著降低，得出HMGB1 與缺氧誘導的PPHN 發(fā)病有關，HMGB1 的變化可作為診斷缺氧性PPHN 的早期指標，并評價其改善情況［31］。因此，HMGB1在缺氧缺血性疾病的發(fā)病、診斷等方面發(fā)揮作用，也許能探索出一種新的診療思路。

3.4 HMGB1與兒童神經(jīng)系統(tǒng)疾病

3.4.1 HMGB1 與兒童癲癇癲癇是在小兒時期常見的一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。目前對癲癇的發(fā)病機制尚不清楚，但有證據(jù)表明神經(jīng)炎癥可能參與后天性腦損傷后癲癇的發(fā)生和發(fā)展。研究表明，HMGB1可能參與了癲癇的發(fā)病機制，作為神經(jīng)炎癥的起始和放大因子，其激活與動物模型中癲癇的發(fā)展有關［4］。FU 等［32］研究表明，在給小鼠使用促驚厥藥（匹羅卡品）后，發(fā)現(xiàn)HMGB1 釋放入中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周血中，可導致血腦屏障的破壞和炎癥介質的激活，從而導致癲癇。又一則研究表明，抗HMGB1單抗在人癲癇腦片上的抗癲癇作用不可排除，抗HMGB1 單抗與HMGB1 結合牢固，具有潛在的長期抗癲癇活性［33］。近期研究報道，HMGB1-TLR4 軸可能通過p38蛋白激酶信號通路在內(nèi)側顳葉癲癇發(fā)病中起重要作用［34］。局灶性皮質發(fā)育不良（Focal cortical dysplasia，F(xiàn)CD）是導致難治性癲癇的主要原因之一，也是兒童癲癇中最常見的組織病理類型。ZHANG等［35］研究表明，在局灶性皮質發(fā)育不良Ⅱ型病變的神經(jīng)元和星形膠質細胞中，HMGB1-TLR4 通路上調(diào)，HMGB1-TLR4 上調(diào)導致下游促炎細胞因子的釋放增加。一項臨床研究報道，癲癇發(fā)作后24 h內(nèi)HMGB1 的血清濃度明顯高于健康對照組，受試者工作特性曲線顯示血清HMGB1濃度96.25 ng·dL-1的閾值曲線下面積為0.947，靈敏度為80.6%，特異性為92.5%，可用于預測癲癇發(fā)作頻率，HMGB1 對兒童癲癇預后有一定的預測價值［36］。這些結果表明，HMGB1 是一個值得進一步探討的新興概念，增加對HMGB1 在癲癇中的認識，將為設計新的治療策略鋪平道路。因此，HMGB1可作為癲癇的治療靶點，并有望開發(fā)出可提供臨床所用的藥物。

3.4.2 HMGB1 與兒童創(chuàng)傷性腦損傷WEBSTER等［37］研究結果顯示創(chuàng)傷性腦損傷（Traumatic brain injuries，TBI）后HMGB1 的時間分布在成人組小鼠和兒童組小鼠之間存在差異，在兒童TBI 小鼠中發(fā)現(xiàn)外周血HMGB1 升高，而成人組血清中未見明顯升高。他們最后得出HMGB1 和下游細胞炎癥反應受年齡的影響，可能是改善TBI 治療策略的一個重要考慮因素。ANEJA 等［38］的研究結果表明，條件敲除HMGB1 小鼠與野生型對照相比具有神經(jīng)保護作用，表現(xiàn)為挫傷體積顯著減少。但他們的另外兩個發(fā)現(xiàn)是：（1）缺乏HMGB1 對創(chuàng)傷后腦水腫或腦血腦屏障通透性都無益處；（2）缺乏HMGB1 對初生小鼠的空間記憶能力受損。他們得出HMGB1 在TBI 中的作用可能是一把“雙刃劍”，盡管缺失HMGB1 對繼發(fā)性損傷的某些方面有好處，但它的持續(xù)缺失可能會損害認知功能。因此，HMGB1 在兒童TBI 的作用還有繼續(xù)探索的空間，有待進一步深入研究，期待日后有更多的研究來完善其發(fā)病機制。

3.5 HMGB1 與兒童自身免疫性疾病HMGB1 在兒童自身免疫疾病扮演的角色越來越重要，研究報道也越來越多，在川崎病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、幼年特發(fā)性關節(jié)炎中陸續(xù)有研究報道。JIA 等［39］研究表明，依賴NLRP3 的內(nèi)皮細胞焦亡被HMGB1/RAGE/組織蛋白酶B 信號激活，內(nèi)皮細胞焦亡可能在川崎病冠狀動脈內(nèi)皮損傷中發(fā)揮重要作用。黃莉等［40］研究報道，外周血HMGB1 水平和HMGB1-mRNA 表達量在系統(tǒng)性紅斑狼瘡（Systemic lupus erythematosus，SLE）活動組患兒中明顯高于穩(wěn)定組和健康對照組，SLE 患兒外周血單個核細胞可分泌HMGB1，可導致外周血血清HMGB1水平升高，并可能通過CD14/TLR-4 參與SLE 腎臟損害。在一項對照橫斷面研究表明，兒童系統(tǒng)性紅斑狼瘡（Pediatric systemic lupus erythematosus，pSLE）患 者 血 清HMGB1 表達明顯高于對照組，狼瘡性腎炎（LN）患者血清HMGB1顯著高于正常腎臟患者。LN患者血清HMGB1與SLE活動指數(shù)呈正相關，與24小時尿蛋白呈正相關，與肌酐清除率呈負相關。在≥40 ng·dL-1的臨界點，血清HMGB1對pSLE有較好的診斷價值，其敏感性和特異性分別為98%和95%，血清HMGB1可能是pSLE診斷和病情監(jiān)測的可靠生物標志物，尤其是在LN［41］。在一項前瞻性隨訪研究中，患有經(jīng)放射學證實的破壞性關節(jié)炎超過10 年的患兒血清HMGB1 水平是未患關節(jié)炎的兒童的4 倍，他們的研究結果表明HMGB1是幼年特發(fā)性關節(jié)炎（JIA）兒童炎癥活動的標志物，較高的血清HMGB1 水平與更具破壞性的JIA 有關，可作為JIA 疾病的不良預后標志物［42］。這些結果表明，HMGB1參與了兒童自身免疫性疾病的發(fā)病機制，可能是診斷、預后的指標，也許可以成為治療的靶點。近年來HMGB1 在各種兒童疾病臨床病例的研究匯總見表1。

4 小結與展望

HMGB1是近年來在兒童的感染性疾病、惡性腫瘤、缺血缺氧性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)、自身免疫系統(tǒng)疾病中研究非常多的一個因子，具有重要的研究價值。HMGB1 與多種兒科疾病的發(fā)生發(fā)展相關，表1 總結了近年來HMGB1 在兒童相關疾病中的臨床意義，為相關兒童疾病的發(fā)病機制、診斷、治療、預后提供了新的思路。待進一步深入研究后，HMGB1有望成為一個廣譜疾病的治療靶點。

表1 近年來HMGB1在各種兒童疾病臨床病例的研究匯總表