張 群，李巖峰，王忠永

（濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，山東 濱州 256600）

高遷移率族蛋白1（high mobility group protein 1，HMGB1）也叫兩性霉素，是一種高度保守的核蛋白，其廣泛存在于所有有核動物的細胞和血小板中。在細胞核內(nèi)，HMGB1 參與許多與DNA 有關(guān)的活動，如DNA 的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、重組、修復(fù)等。在細胞外，HMGB1 扮演著更復(fù)雜的角色，包括調(diào)節(jié)細胞的增殖、自噬、炎癥和免疫。作為損傷模式相關(guān)（damage-associated molecular pattern，DAMP） 分子（ 也叫警報素分子），HMGB1 與多種受體〔如晚期糖基化終產(chǎn)物受體（receptor of advanced glycation endproducts，RAGE）、Toll 樣受體（toll-like receptors，TLRs）等〕均可相互作用，導(dǎo)致核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和其他類似的轉(zhuǎn)錄因子被激活[1-2]。自發(fā)現(xiàn)以來，HMGB1 已被證實與多種自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。白癜風(fēng)是一種由于皮膚黑素細胞被破壞，導(dǎo)致皮膚因黑色素缺乏而出現(xiàn)白斑的一種疾病。本文就HMGB1 的研究進展及其在白癜風(fēng)發(fā)病過程中的作用機制進行論述。

1 HMGB1 的生物學(xué)特征

1.1 HMGB1 的結(jié)構(gòu)

HMGB 蛋白家族是一種高度保守的蛋白質(zhì)家族，包含HMG 框結(jié)構(gòu)域，是以三個α 螺旋為特征的DNA 結(jié)合基序。哺乳動物體內(nèi)有四種不同的HMGB 蛋白，即HMGB1、HMGB2、HMGB3、HMGB4，其中HMGB1 表達最為豐富。HMGB1是一種相對較小的蛋白質(zhì)[1]，位于細胞核內(nèi)，其流動性極強。HMGB1 包含215 個氨基酸殘基，其序列的同一性為99%。HMGB1 包含3 個結(jié)構(gòu)域，分別為2 個帶正電荷的DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域（HMG-盒A 和盒B）和1 個酸性C 末端尾（由帶負電荷的30 個重復(fù)且連續(xù)的氨基酸殘基構(gòu)成）。大量帶正、負電荷的氨基酸使HMGB1 成為一個獨特的帶雙極性電荷的分子，這就是HMGB1 也被稱為兩性霉素的原因[3]。在功能上，HMGB1 的A 盒（AA1-79） 和B 盒（AA89-162） 可與DNA 相互作用，使DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)彎曲[4]。B 盒具有細胞因子樣活性，能誘導(dǎo)巨噬細胞分泌促炎細胞因子。這種細胞因子活性可被重組A 盒競爭性抑制。HMGB1 中的AA150-183 負責(zé)與RAGE 結(jié)合，AA89-108 負責(zé)與TLRs 結(jié)合[4]。HMGB1 的C 末端尾部（AA186-215）結(jié)構(gòu)有助于A 盒、B 盒的空間排列，并通過與其他蛋白相互作用調(diào)節(jié)核內(nèi)HMGB1 DNA 的親和力[1，5]。

1.2 HMGB1 的受體及其信號通路

與典型促炎細胞因子〔如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α）、 白細胞介素-1（interleukin，IL-1）〕的區(qū)別是，HMGB1 可通過受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)而導(dǎo)致細胞出現(xiàn)炎癥反應(yīng)[6]。據(jù)報道，至少有14 種不同的受體參與該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，如RAGE、Toll 樣受體2（Toll Like Receptor 2，TLR2）、Toll 樣受體4（TLR4）、趨化因子受體4（CXC chemokine receptor 4，CXCR4） 等。RAGE 和TLR4 是HMGB1 的主要受體[7]。RAGE是一種多配體促炎性Ⅰ型跨膜受體，在細胞激活的過程中，RAGE 可在NF-κB 的控制下轉(zhuǎn)移到細胞表面[8]。對于HMGB1 誘導(dǎo)的細胞增殖、遷移、炎癥反應(yīng)、自噬和免疫來說，RAGE 在其中發(fā)揮著重要作用[1]。細胞外的HMGB1 可與不同的炎癥因子形成復(fù)合物，并通過RAGE 被內(nèi)吞至溶酶體內(nèi)[9]。這種胞吞作用可導(dǎo)致細胞焦亡，從而完成內(nèi)化外源性HMGB1 的過程。內(nèi)化的HMGB1 會破壞溶酶體膜的穩(wěn)定性，滲漏的溶酶體能使HMGB1接觸到促炎胞質(zhì)受體，最終會導(dǎo)致炎癥激活、細胞焦亡和促炎介質(zhì)的釋放[7]。細胞表面的RAGE在與其他配體結(jié)合時也會被內(nèi)化，這種內(nèi)化是產(chǎn)生后續(xù)胞內(nèi)反應(yīng)的基礎(chǔ)[10]。HMGB1 激活巨噬細胞釋放細胞因子需要TLR4 的參與。RAGE 敲除的巨噬細胞和TLR2 敲除的巨噬細胞可產(chǎn)生TNF，而TLR4 敲除的巨噬細胞則不產(chǎn)生TNF。TLR4 是介導(dǎo)巨噬細胞活化、細胞因子釋放和組織損傷的HMGB1 的主要受體。HMGB1 可與TLR4- 髓樣分化蛋白-2（myeloid differentiation protein-2，MD2）結(jié)合，并刺激巨噬細胞釋放TNF。上述細胞之間的結(jié)合和信號傳導(dǎo)均需要C106 位點上的半胱氨酸參與，因此阻斷這個位點可阻止HMGB1與TLR4 的結(jié)合[6]。TLR4 活化后可釋放大量的HMGB1，這一過程是通過干擾素（interferon，IFN）活化誘導(dǎo)JAK/STAT1 信號所致[3]。

1.3 HMGB1 的釋放途徑及其功能

HMGB1 的釋放途徑分為主動釋放和被動釋放。HMGB1 的被動釋放發(fā)生在細胞壞死時，由細胞完整性受損引發(fā)，這一釋放過程幾乎是瞬間的。當(dāng)巨噬細胞、樹突細胞、血小板和其他免疫細胞受到病原體相關(guān)分子模式、內(nèi)源性炎癥介質(zhì)的影響時，就會分泌HMGB1[6]。HMGB1 的主動釋放需要兩個關(guān)鍵步驟，第一步是核HMGB1 轉(zhuǎn)移到胞質(zhì)中，這依賴于JAK/STAT1 信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)[11]；第二步是誘導(dǎo)細胞焦亡，通過溶酶體的胞吐作用使胞質(zhì)HMGB1 到達胞外[12]。在細胞外，HMGB1可與RAGE 或TLRs 結(jié)合，激活細胞內(nèi)信號級聯(lián)，誘導(dǎo)NF-kB 的產(chǎn)生，分泌各種促炎細胞因子（如IL-1、IL-6、TNF-α 等），并放大炎癥反應(yīng)[2]。

2 HMGB1 與白癜風(fēng)的關(guān)系

白癜風(fēng)是一種慢性炎癥性疾病，其特征為黑素細胞破壞導(dǎo)致皮膚色素脫失。目前，臨床上尚未徹底闡明白癜風(fēng)的病因，一般認(rèn)為此病的發(fā)生可能與遺傳因素、自身免疫因素、氧化應(yīng)激因素、外界環(huán)境因素等有關(guān)。白癜風(fēng)患者體內(nèi)黑素細胞的破壞歸因于幾種病因?qū)W理論，包括可直接導(dǎo)致黑素細胞凋亡的氧化應(yīng)激和能夠特異性破壞黑素細胞的CD8+細胞毒性T 淋巴細胞的產(chǎn)生[13]。雖然自身免疫因素、遺傳因素等與白癜風(fēng)的發(fā)生有關(guān)，但細胞內(nèi)外的氧化應(yīng)激因素可能是導(dǎo)致此病發(fā)生的關(guān)鍵。研究表明，氧化應(yīng)激有助于暴露來源于黑素細胞的自身抗原，而該抗原對于自身反應(yīng)性T 淋巴細胞的激活至關(guān)重要。此外，氧化應(yīng)激可促進角質(zhì)形成細胞分泌趨化因子，介導(dǎo)白癜風(fēng)皮損中T 淋巴細胞的皮膚浸潤[13]。由此可見，在白癜風(fēng)的發(fā)病機制中，氧化應(yīng)激可輔助形成針對黑素細胞的自身免疫反應(yīng)。角質(zhì)形成細胞釋放HMGB1 可由紫外線B（ultraviolet radiation B，UVB）照射誘導(dǎo)，這可能將HMGB1 與皮膚的某些病理狀況聯(lián)系起來[14]。角質(zhì)形成細胞釋放的HMGB1 可作為DAMP 分子，并通過與某些模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）結(jié)合來觸發(fā)炎癥反應(yīng)，常見的PRRs 有RAGE、TLR2 和TLR4。HMGB1 作為一種經(jīng)典的DAMP分子，參與了多種自身免疫性皮膚病的發(fā)生，包括銀屑病、特應(yīng)性皮炎和扁平苔蘚等[13]。近年來的多項研究表明，HMGB1 可能參與了白癜風(fēng)的免疫發(fā)病機制，但其在白癜風(fēng)發(fā)生、發(fā)展過程中的具體作用機制還未被徹底闡明。皮膚是人體最大的器官，若其長期暴露在UVB、病原體等有害元素下，UV 輻射和活性氧可通過DAMP 分子（包括HMGB1、中樞神經(jīng)特異性蛋白、熱休克蛋白等）對皮膚產(chǎn)生損害?，F(xiàn)已證實DAMP 分子參與了白癜風(fēng)的發(fā)病機制。研究證實，熱休克蛋白70是白癜風(fēng)小鼠模型中色素脫失所必需的蛋白，而位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣網(wǎng)蛋白也會促進白癜風(fēng)患者外周血中炎癥因子的表達。Kim 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，角質(zhì)形成細胞分泌的HMGB1 可影響黑素細胞的存活和黑素生成相關(guān)分子的表達，這一機制可能是導(dǎo)致白癜風(fēng)發(fā)生的關(guān)鍵。此外，Cui 等[14]發(fā)現(xiàn)黑素細胞在氧化應(yīng)激下分泌的HMGB1 能促進角質(zhì)形成細胞分泌趨化因子，誘導(dǎo)CD8+T 淋巴細胞的皮膚浸潤和樹突狀細胞的成熟，從而可進一步導(dǎo)致黑素細胞被破壞。該研究還指出HMGB1 是參與白癜風(fēng)進展的關(guān)鍵炎癥因子。由此可推測，血清HMGB1 是監(jiān)測白癜風(fēng)患者疾病活動的一個有前途的生物標(biāo)志物，抑制HMGB1 從黑素細胞中釋放可能是預(yù)防白癜風(fēng)快速進展的一個潛在策略。

細胞凋亡是一個復(fù)雜的細胞死亡過程，由激活的caspase 介導(dǎo)， 信號傳導(dǎo)由啟動因子（caspase-8、9）和執(zhí)行因子（caspase-3、7）介導(dǎo)?；谶@些重要的活性，caspase-3 的激活可作為HMGB1 誘導(dǎo)黑素細胞凋亡的標(biāo)志。研究指出，外部刺激源（如UVB 輻射和氧化應(yīng)激）可刺激角質(zhì)形成細胞釋放HMGB1，導(dǎo)致黑素細胞凋亡及黑素生成相關(guān)分子的表達水平下降，進而誘發(fā)白癜風(fēng)[13，15]。HMGB1 必須與某些PRRs 結(jié)合才能發(fā)揮其促炎功能。Cui 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，RAGE只有受到重組人HMGB1（recombinant human HMGB1，rhHMGB1）刺激時其在白癜風(fēng)患者的皮損處和角質(zhì)形成細胞中的表達才會增高。RAGE的敲除可明顯降低用rhHMGB1 處理的角質(zhì)形成細胞中CXC 趨化因子配體16 和IL-8 的產(chǎn)生[13]。由此可見，RAGE 可能是介導(dǎo)角質(zhì)形成細胞促炎作用的主要PRRs，盡管TLR2 和TLR4 的促炎作用在未來的研究中仍需排除。來自黑素細胞的自身抗原需通過成熟的樹突狀細胞來呈遞，這一機制對于白癜風(fēng)發(fā)病過程中細胞毒性T 淋巴細胞的激活至關(guān)重要，而細胞毒性T 淋巴細胞可攻擊黑素細胞，導(dǎo)致黑素細胞凋亡。事實上，阻斷樹突狀細胞的激活可促進白癜風(fēng)患者體內(nèi)黑素的再生。先前的研究表明，HMGB1 能夠加速樹突狀細胞的成熟[13]。因此，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的黑素細胞釋放HMGB1 可能通過促進皮膚浸潤和細胞毒性T 淋巴細胞的活化而在白癜風(fēng)患者的免疫發(fā)病機制中起到雙重作用。一方面，HMGB1 會通過caspase-3的激活導(dǎo)致黑素細胞凋亡及黑素生成相關(guān)分子表達水平的降低；另一方面，HMGB1 在促進角質(zhì)形成細胞分泌趨化因子及樹突狀細胞成熟中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。因此，HMGB1 可能成為臨床上治療白癜風(fēng)的一個有前途的靶點。

3 小結(jié)

核分子HMGB1 是迄今為止最適合用來研究自身免疫性疾病的一個警報素分子。HMGB1 的獨特之處在于，它可以作為環(huán)境的警報信號，警告細胞外環(huán)境的瀕危穩(wěn)態(tài)。HMGB1 與多種自身免疫性疾病之間存在聯(lián)系，但其在白癜風(fēng)發(fā)病過程中的作用機制尚未徹底闡明。HMGB1 在炎癥反應(yīng)發(fā)生、發(fā)展中的核心作用使其有望成為多種自身免疫性疾病的標(biāo)志物，并為靶向治療此類疾病創(chuàng)造了新的可能性。