高迁移率族蛋白B1在子宫内膜异位症中的研究进展

李　娟,全政照(综述),段振玲(审校)

(1.昆明医科大学，昆明 650031; 2.昆明医科大学第一附属医院妇产科，昆明 650031)

高迁移率族蛋白B1在子宫内膜异位症中的研究进展

李娟1△,全政照1(综述),段振玲2※(审校)

(1.昆明医科大学，昆明 650031; 2.昆明医科大学第一附属医院妇产科，昆明 650031)

摘要：高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是一组高度保守的非组织核蛋白，绝大部分存在于多种细胞核中，但在一些病理情况下可释放至胞外发挥作用，作为一种重要的促炎介质或预警蛋白出现在自身免疫或炎症疾病中。越来越多的证据表明，HMGB1与肿瘤、炎症和自身免疫性疾病的发病机制有关，特别是在炎症研究领域受到较多的重视。子宫内膜异位症的发病与炎症机制密切相关，即炎性因子起关键作用。此外，子宫内膜异位症虽然是一种良性疾病，但是具有类似肿瘤的“恶性”生长行为。该文就HMGB1在子宫内膜异位症中的作用作一综述。

关键词:子宫内膜异位症；高迁移率族蛋白B1； 炎症； 细胞因子； 肿瘤性质

近年来子宫内膜异位症(endometriosis，EMs)的发病率呈明显上升趋势，其发生机制复杂、病变广泛、形态多样、极具侵袭和复发性，严重影响患者的生活质量，对其发病机制的研究可以促进疾病的预防、诊断和治疗。EMs的发病机制主要包括内膜细胞随经血逆流种植的主导理论、体腔上皮化生学说及淋巴、静脉播散学说,以及最近提出的在位内膜决定论和干细胞学说。最近的研究表明，EMs是一种典型的炎症相关性疾病，其炎症机制也越来越受到人们的关注。高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein box 1 protein,HMGB1)通过复杂的信号转导通路，参与人类多种疾病，尤其在肿瘤和炎症方面的研究受到日益关注，而人体的许多局部及全身炎症反应都与其密切相关，因此对炎症机制的研究显得尤为重要。现就HMGB1的作用机制及其在EMs中的作用进行综述。

1HMGB1

1.1HMGB1的结构特点HMGB1是一种普遍存在真核生物中、进化过程中氨基酸序列高度保守的染色体结合蛋白。HMGB1蛋白含有215个氨基酸残基，编码基因位于染色体13q12，含有2个约由80个氨基酸残基组成的L型的功能结构域(称为HMG boxes)，分别是A-box和B-box，它们都是结合DNA的功能结构域，B-box是引起炎症反应的主要区域，介导细胞因子的释放[1]。

1.2HMGB1的信号通路当前对于HMGB1的信号转导机制尚不清楚，但事实证明，晚期糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation end-products,RAGE)和Toll样受体家族(Toll-like family of receptors,TLRs)的个别受体在HMGB1发挥功能中起重要作用。研究表明，细胞外的HMGB1结合RAGE、TLR2、TLR4、和CD24-Siglec-10等受体[2]，导致相关信号通路的激活，诱导细胞因子的产生，及促进免疫细胞的迁移、增殖、分化等，从而引起相应的反应。

1.2.1RAGE通路RAGE是第一个被证明能与HMGB1结合的受体。RAGE在正常组织中的表达是非常低的。研究发现，通过RAGE介导的HMGB1信号通路后，细胞表面受体如TLR4和RAGE上调，并调控免疫细胞和其他细胞趋化、增殖和分化，从而发挥正反馈效应[3]。作为多配体受体，RAGE介导HMGB1的致炎和趋化过程的信号转导，当RAGE与HMGB1结合后激活丝裂原活化蛋白激酶如p38激酶、胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinases 1/2,ERK1/2)磷酸化[4]，及细胞分裂周期蛋白42、鸟苷三磷酸酶、Janus激酶/信号转导和转录激活子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT)信号转导通路[5]，通过活化核因子κB (nuclear factor kappa B，NF-κB)进而刺激细胞因子的生成和产生趋化作用。

1.2.2TLR通路TLR是先天免疫中的模式识别受体，目前发现TLR中主要有TLR2、TLR4及TLR9与HMGB1相关。而比较明确的胞内信号转导是由TLR介导的NF-κB通路，HMGB1与TLR4和TLR2结合可诱导NF-κB表达水平上调[6]。当HMGB1与TLR结合后，通过胞内段TLR结构域与髓样分化因子88 C端的TLR结构域相互作用，使NF-κB发生活化，进而促进炎性因子表达水平上调及大量释放[7]。HMGB1的B-box是发挥致炎功能的主要区域。最近有研究发现，B-box模序是与TLR4结合的结构域，当胞外HMGB1与相应病原模式识别受体即TLR4结合后，通过胞内信号转导生成和释放炎性因子触发炎症反应，在炎性疾病等病理过程中发挥重要作用[8]。

1.2.3负性调控受体有研究发现，在HMGB1的通路中除了RAGE和TLR通路外，尚存在一些与HMGB1结合后起拮抗HMGB1作用的受体。例如，被认为是HMGB1天然的负性调控受体的CD24、Siglec10，当其结合HMGB1后可抑制NF-κB 的活化，从而阻断由HMGB1-TLR4介导的通路，进而抑制炎性因子的释放[9]。

然而，随着HMGB1的不断深入研究，发现在HMGB1的信号转导通路中RAGE和TLR不能完全解释其转导机制，提示HMGB可能存在其他未被发现的受体[10]。例如，在TLR和RAGE通路均被阻断后，仍有少量 NF-κB能被HMGB1活化。

1.3HMGB1在炎症反应中的作用HMGB1通常定位于细胞核，但在某些病理条件下可被释放至细胞外发挥功能。细胞外的HMGB1主要通过两种方式产生：①单核/巨噬细胞和垂体细胞在炎性因子的刺激下分泌；②由坏死或损伤的细胞释放至细胞外[11](区分两种的方法是：坏死细胞释放的HMGB1为Cys106还原态，能诱发炎症反应，而凋亡过程中释放的HMGB1是氧化态的Cys106，不能激活TLR4 受体，因此不能诱发炎症反应[12])。释放至细胞外的HMGB1是一种重要的晚期促炎因子，具有较强的致炎活性，通过诱导细胞因子的释放和调节细胞的损伤和凋亡来触发、扩大和延伸炎症应答过程[13]。越来越多的证据证明，HMGB1导致慢性炎症和自身免疫性疾病的发病机制，是由于它的促炎性和免疫刺激特性。

因此，炎症反应中HMGB1的变化，亦即HMGB1对机体组织病理生理过程的改变，在参与炎症反应中的作用十分重要。研究发现，在动物实验中给予HMGB1的药物抑制剂(抗体、拮抗蛋白、释放抑制剂)能对抗多种感染炎性疾病，证明细胞外HMGB1在局部或全身性炎症反应中起致病作用以及重要的生物学活性[13]。

2HMGB1与EMs的关系

EMs是育龄期妇女的常见妇科疾病，其发病率高达10%~15%[14]。疼痛是其主要症状，慢性盆腔痛及痛经的发病率高达20%~90%。虽然在EMs中引起疼痛的机制尚未明确，但炎症是引起内脏性疼痛的主要机制之一，且炎症是多种疾病的危险因素，通过炎症机制激活并释放的细胞因子在局部或全身性炎症反应中起重要作用。研究表明，EMs是一种盆腔炎症相关性疾病，大量的炎性细胞因子与EMs的疼痛密切相关，且疼痛与腹腔冲洗液中多种细胞因子的存在及其水平具有相关性[15]。

2.1炎症机制在EMs中的作用EMs的确切发病机制，目前还没有统一的认识，但众所周知，EMs是一种典型的炎症相关性疾病，盆腹腔的局部微环境炎症反应对异位内膜细胞的种植、迁移和增殖发挥着重要功能[16]。人体拥有庞大、复杂的免疫系统，异位的内膜细胞能逃脱机体的免疫监视种植到其他器官和组织，说明必然有免疫机制参与其中，包括体液免疫和细胞免疫。细胞免疫在EMs的炎症反应过程中起重要作用，主要是由于免疫细胞免疫功能的异常致使其免疫杀伤力减弱、免疫活性物质及细胞因子的分泌、释放增多，细胞因子在发挥正常作用时,过多的蓄积会引起机体免疫微环境的变化，形成炎症环境促进异位内膜的增殖、迁移、黏附、种植和血管形成等一系列过程。此外，在EMs中患者的细胞因子通常表达异常。因此，炎症在EMs的发病中起重要作用。

2.2HMGB1在EMs中的作用机制

2.2.1HMGB1的炎症机制在EMs中的影响细胞外的HMGB1是一种重要的晚期炎性介质，具有较强的致炎活性，能与多种细胞因子、血管黏附分子和炎性趋化因子相互作用，介导炎症和免疫反应[15]。而EMs是一种慢性盆腔炎性疾病，因此两者间可能存在一定联系。HMGB1在炎症过程中的高表达可作为EMs的异位细胞发生一系列病理结果的始发因素之一，HMGB1的释放激发其受体基因表达水平的上调，随后与其受体结合，通过复杂的 HMGB1/TLR4和 HMGB1/RAGE信号通路，诱发异位内膜细胞级联放大的炎症过程，并通过活化NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)信号转导通路进一步介导异位内膜细胞的迁移、增生、黏附、侵袭、新血管生成及抗凋亡机制，促进异位病灶的形成，最终导致EMs的发生、发展。在EMs的炎症机制中主要有NF-κB和MAPK信号转导通路参与。此外，HMGB1为TLR4内源性配体，HMGB1/TLR4/NF-κB信号通路参与神经病理性疼痛的发生及发展过程，提示HMGB1可能在慢性疼痛中起重要作用[17]，推断这与EMs的疼痛可能有关。

NF-κB信号转导通路：当HMGB1与RAGE结合后，通过其信号转导通路最终使NF-κB具有活性，并与多种细胞因子结合促进更多细胞因子的转录和表达，而后者又进一步活化NF-κB，诱发级联放大效应，形成正反馈调节，并通过调节一些与细胞凋亡相关的基因，使EMs患者异位内膜细胞凋亡减少，进而使异位病灶的炎症反应加重，促进EMS病灶形成[18]。此外,有实验证明[19]，NF-κB在EMs的异位内膜及在位内膜中高表达，更证实了HMGB1在EMs中的作用。

MAPK信号转导通路：首先，EMs是一种雌激素依赖性疾病，MAPK被激活后参与机体的多种生理过程，例如细胞的生长、发育、分裂等，而雌激素即通过该信号转导通路，介导异位内膜组织的生长[20]。其次，MAPK在EMs的侵袭和转移中发挥作用，在接受各种刺激的信号后通过其级联反应作用于NF-κB，通过增殖、新血管生成等参与异位病灶的形成。此外，HMGB1还可能通过降解细胞外基质,促进异位内膜细胞的转移和浸润[21]，从而促进EMs的发生、发展。

因此，在炎症反应中，HMGB1可能是启动和维持EMs的过程，甚至是加重该过程的必要因素。HMGB1与其受体结合通过复杂的信号转导通路，使血清中HMGB1水平及其受体RAGE、TLR4在异位内膜细胞呈高表达，而在正常人体的血清中几乎检测不到HMGB1，说明其在EMs发生、发展中可能诱发异位内膜细胞级联放大的炎症过程，从而在EMs的发生、发展中发挥重要作用[10]。

2.2.2HMGB1的肿瘤性质与EMs恶性行为的关系EMs虽是良性疾病，但其远处转移、种植生长和浸润周围组织及治疗后易复发的生物学特征类似肿瘤的“恶性”行为。HMGB1是当前唯一被发现的与肿瘤和新生物形成相关的HMG超家族成员[22]。此外，研究表明，HMGB1与多种肿瘤的发生及其恶性行为方面密切相关[23]。据此推测EMs和肿瘤的发生机制可能有相似之处。①TLRs和RAGE作为HMGB1的主要受体，通过信号转导通路及其下游信号通路参与肿瘤的生物学效应[24]。NF-κB有广泛的生物学功能，与肿瘤的发生、浸润、转移及细胞凋亡密切相关。细胞凋亡是子宫内膜细胞呈现周期性剥脱变化和维持功能稳定的重要因素，而EMs内膜组织中细胞凋亡减少与肿瘤的发生过程相似。细胞迁移主要依赖于浸润周围组织的能力，已有实验证实细胞外HMGB1与纤维蛋白溶解系统、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)活化[25]、细胞黏附、迁移等有关，通过诱导MMP2和MMP9活化，使细胞外基质降解，从而促使肿瘤浸润和转移[21]。②HMGB1可通过促进肿瘤部位新生血管的形成(在克隆癌细胞中给予抗HMGB1能抑制HMGB1诱导的血管生成过程[26])、调节肿瘤凋亡信号的转导机制，抑制细胞凋亡等导致肿瘤的形成。而新生血管的形成在子宫内膜异位病灶中是关键因素，也是异位内膜细胞发生恶性行为的先决条件，为EMs的发展创造条件。③多种肿瘤源于炎症，而肿瘤的许多生物学特性又与炎症密切相关，炎性介质形成的“肿瘤微环境”对肿瘤的生长、迁移、侵袭和转移都有重要作用[27]；且EMs是一种炎症性疾病，炎症过程中的病理生理与肿瘤生长和演变极为相似。

鉴于HMGB1与肿瘤关系密切，EMs的转移、侵袭、治疗后易复发及远处种植能力等又与肿瘤有相似的生物学行为和特性，由此推测，EMs的发生可能与HMGB1的肿瘤机制有关。

3小结

EMs的形成是一个复杂、时序性过程，从内膜细胞异位、炎症反应直至异位病灶的形成。由于炎症的刺激使HMGB1表达增加，并促进大量细胞因子的分泌释放，如此反复，形成正反馈调节，诱发级联放大效应，促进EMs的发生、发展。虽然对HMGB1诱导炎症反应的能力一直有争论，且在EMs中的研究不多，但HMGB1的炎症机制在EMs中的作用越来越受到人们的重视。此外，EMs的远处转移和种植生长的生物学特性与HMGB1诱导肿瘤形成的机制有相似之处，据此推测EMs的形成与发展可能与HMGB1介导的肿瘤信号通路有关。研究HMGB1的作用机制可以提高EMs的诊断水平，并对自身免疫及炎症疾病的治疗具有重要意义。

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Research Progress on High Mobility Group Box 1 Protein in Endometriosis

LIJuan1,QUANZheng-zhao1，DUANZhen-ling2.(1.KunmingMedicalUniversity,Kunming650031,China； 2.DepartmentofGynecologyandObstetrics,theFirstAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity,Kunming650031,China)

Abstract:High mobility group box 1 protein(HMGB1) is a group of highly conserved nuclear proteins mostly presented in various kinds of nuclei,it is released to extracellular under some pathological conditions to play a role,and might be an important proinflammatory mediator or an alarmin in autoimmune and inflammatory diseases.More and more evidences have shown that HMGB1 is related with the pathogenesis of tumor,inflammation and autoimmune diseases,particularly it has drawn a lot a attention in the field of inflammation research.Endometriosis is closely related with inflammatory pathogenesis,that inflammatory factor plays a pivotal role in the development of endometriosis.Moreover,endometriosis is a benign disease but has the growth behavior of ″malignancy″.Here is to make a review of the role of HMGB1 in the development of endometriosis.

Key words:Endometriosis; High mobility group protein box 1 protein; Inflammation; Cytokines; Tumor character

收稿日期：2014-07-28修回日期：2014-11-12编辑：楼立理

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.10.013

中图分类号：R711.71

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)10-1762-04