高迁移率族蛋白B1与恶性血液病

刘艳娟，郑 方，孙志强

(1．贵州医科大学研究生院;2．贵州医科大学附属白云医院血液科;

3．贵州医科大学附属医院血液科，贵州贵阳 550004)

高迁移率族蛋白(high mobility group protein，HMG)是一种DNA结合蛋白，30多年前首次由英国科学家Goodwin［1]于牛胸腺细胞中发现，因其分子量低，并且在凝胶中迁移率高，所以将其命名为高迁移率族蛋白。根据HMG分子量大小、结构相似性以及与DNA相结合的特性，人们将HMG分为HMGA、HMGB和 HMGN，而HMGB又分为 HMGB1和HMGB2，其中HMGB1是含量最丰富的HMG［2]。

目前，已有各种临床实验及研究表明，HMGB1在多数恶性肿瘤中呈高表达状态，如乳腺癌、胃癌、肝癌、宫颈癌，在恶性血液系统疾病中，HMGB1也逐渐被更多的人所关注。

1 HMGB1的结构及功能

人类HMGB1基因位于13q12染色体上，包括5个外显子和4个内含子，其TATA盒启动子包括数个转录因子结合位点，如激活蛋白1(AP1)，此外还包含一个沉默元件［3]。HMGB1基因编码 HMGB1蛋白，该蛋白是一种高度保守的核蛋白，由215个氨基酸组成，其分子量约为30 KD，从结构上来说，HMGB1分为三个功能区:HMGB1A盒、HMGB1B盒和酸性C末端［4]，A盒和B盒各由80～90个氨基酸残基组成，中间有相似的氨基酸重复序列，主要作用是与DNA非特异性结合;B盒是引起炎症反应的功能结构区，而A盒对B盒又有一定的拮抗作用;酸性C末端含天门冬氨酸和谷氨酸，主要参与调节HMGB1与DNA结合的亲和力，也可介导基因的转录和染色体解旋。

HMGB1是一种非组蛋白，广泛分布于哺乳动物细胞，正常情况下HMGB1主要存在于内质网和高尔基体中，与DNA相结合，维持核小体结构的稳定并参与基因的重组、复制等，当正常细胞或肿瘤细胞在受到细胞外一些刺激因素［例如缺氧、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]作用或细胞损伤坏死时可以释放HMGB1至细胞外，另外，某些细胞也可以类似自分泌或旁分泌的方式分泌HMGB1，分泌至细胞外的HMGB1可通过多种途径介导机体的炎症反应、免疫反应、组织再生及肿瘤细胞转移等［4－5]。

目前，已有各种临床实验及研究表明，HMGB1在多数恶性肿瘤中呈高表达状态，如乳腺癌［6]、胃癌［7]、肝癌［8－10]、宫颈癌［11]，在恶性血液系统疾病中，HMGB1也逐渐被更多的人所关注。

2 HMGB1与恶性血液病

2．1 HMGB1与淋巴瘤 淋巴瘤是恶性血液疾病的一大类型，其发病机制尚未阐明。HMGB1对淋巴瘤的作用可能是由于细胞坏死，HMGB1可以一种旁分泌的方式释放至细胞外并支持淋巴瘤细胞生长和血管形成，Meyer等［12]通过实时定量 RTPCR的方法发现11/18原发性淋巴瘤表达HMGB1mRNA水平超过了正常淋巴结的平均水平。另外还发现，HMGB1的表达与分期无明显相关性，但相当大一部分淋巴瘤表达这种危险信号蛋白。Meyer等虽然报道了HMGB1在人类非霍奇金淋巴瘤中呈高表达状态，但并未阐明其机制，Sterenczak等［13]通过实时PCR的方法和犬的β-葡萄糖醛酸酶基因(GUSB)对22例犬淋巴瘤和3例对照样品作内对照分析，同样发现HMGB1在肿瘤样品中表达上调，HMGB1在犬淋巴瘤中的这种高表达强调了犬和人类淋巴瘤中存在着类似的HMGB1相关机制，在肿瘤进展的过程中，肿瘤微环境缺氧和坏死可促进血管生成因子如HMGB1、RAGE和VEGF分泌，最终导致新血管形成，另外，在这项研究中也阐明了TLR2和TLR4也参与了HMGB1介导的信号途径，TLR2和TLR4基因序列的多态性可能与滤泡淋巴瘤和黏膜相关组织淋巴瘤有关，HMGB1不仅可通过RAGE，还可通过TLR2和TLR4以及其之间广泛的相互作用发挥其生物学效应。因此，对于犬淋巴瘤，阐明HMGB1是否与各自受体相互作用参与了淋巴瘤的发生和发展有重大意义，作为一个模型系统对人类非霍奇金淋巴瘤的治疗方法的发展也具有重要参考价值。Ni等［14]发现棉酚作为一种天然的抗凋亡Bcl-2蛋白抑制剂，具有有效的抗肿瘤活性，可显著抑制细胞增殖和诱导细胞死亡，在Burkitt淋巴瘤疾病中可诱导淋巴瘤细胞的自噬作用，部分原因是是由于棉酚可通过活性氧(reactive oxygen species，ROS)促进HMGB1从细胞核向细胞质易位。抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)预处理后可减弱棉酚诱导的这种自噬。此外，棉酚治疗可增加高迁移率族蛋白B1(HMGB1)从细胞核向细胞质易位，这也可以通过NAC预处理抑制。另外，NAC预处理还可显著提高棉酚诱导的细胞凋亡和细胞死亡。这些结果表明，棉酚诱导Burkitt淋巴瘤细胞产生自噬，部分原因是由于ROS诱导HMGB1胞浆移位。抗氧化剂可以通过阻断棉酚诱导的自噬从而作为有效的化疗增敏剂促进细胞死亡。2012年，Mao等［15]采用免疫组化染色的方法，研究了102例T细胞淋巴瘤患者(60例男性，42例女性，年龄在14～81岁之间)和40例反应性淋巴增生的患者组织中HMGB1的表达水平，最后发现HMGB1和生存素在T细胞淋巴瘤组织中的表达(65/102)明显高于反应性淋巴增生(16/40)。他们还发现，HMGB1在T细胞淋巴瘤中的表达虽然与性别、年龄和肿瘤位置没有关系，但与恶性肿瘤及临床分期却存在明显相关性。HMGB1和生存素在G2/M期参与调节细胞周期，HMGB1可通过上调生存素促进肿瘤细胞增殖，并且HMGB1和生存素在T细胞淋巴瘤中呈正相关，这表明了生存素可能是HNGB1的一个下游靶点。HMGB1和生存素表达的检测将有助于我们确定T细胞淋巴瘤的恶性程度及分期。Shen等［16]采用ELISA方法检测了37例非霍奇金淋巴瘤患者和35例健康体检者血清中HMGB1的水平。结果发现非霍奇金淋巴瘤患者血清中HMGB1水平显著高于健康对照组。HMGB1呈递减趋势的非霍奇金淋巴瘤患者的生存时间较HMGB1呈递增趋势的非霍奇金淋巴瘤患者明显延长。HMGB1通过p53和p73基因的转录参与肿瘤细胞的发生发展，此外，释放至细胞外的HMGB1通过与其受体结合并激活下游信号通路实现肿瘤细胞的侵袭和转移。血清HMGB1水平与非霍奇金淋巴瘤的发病和发展密切相关，检测血清HMGB1水平有助于了解患者的病情变化及转归。

2．2 HMGB1与白血病 在白血病中，HMGB1是否也呈现了一个高表达状态呢，2012年付娟等［17]通过ELISA法检测了40例初诊未治白血病患者(白血病组)、50例良性血液病患者(良性血液病组)及50例健康志愿者(对照组)血浆中HMGB1的水平，发现白血病组化疗前HMGB1浓度显著高于化疗后及良性血液病组、对照组，最后得出结论血浆HMGB1水平变化与白血病患者病情进展及临床疗效存在一定相关性，有望成为白血病治疗及病情转归的参考因素，在这项研究中，学者仅阐明了HMGB1在白血病血清中呈高表达状态，但并未提出其相关机制。自噬被认为是白血病发病的一种重要机制，Jia等［18]通过比较36例慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)患者(22例未治疗和14例曾经治疗过的)和14例年龄相仿的健康对照组血浆中HMGB1及其DNA的浓度，发现未治疗过的和复发患者同健康对照组相比较，其血浆HMGB1及其DNA的浓度明显增高，另外还发现，血浆HMGB1及其DNA的浓度与慢性淋巴细胞白血病中绝对淋巴细胞计数有关，在这项研究中，他们首次证明了在CLL微环境中包含大量呵护样细胞(nurse－like cell，NLC)，HMGB1 通过 RAGE/TLR信号通路可诱导NLC分化，相反，阻断HMGB1－RAGE/TLR信号通路可阻止NLC分化，而NLC可缩短CLL生存期。可见释放至细胞外的HMGB1依赖RAGE/TLR信号通路调节NLC的分化，从而参与CLL微环境的调节，最终由NLC实现其生物学效应。细胞外HMGB1的浓度是慢性淋巴细胞白血病不良预后的血清标志物，细胞外HMGB1将是治疗慢性淋巴细胞白血病的一个有前途的治疗靶点。Yang等［19]发现HMGB1在各种白血病中过度表达，其表达与儿童白血病的临床状况呈正相关，在白血病细胞，HMGB1通过磷脂酰肌醇3－激酶/AKT/雷帕霉素靶蛋白复合物1(PI3K/AKT/mTORC)通路诱导自噬，这种自噬反应可被HMGB1抑制剂所抑制，同样，使用自噬抑制剂也可抑制这一反应，并且可增加白血病细胞对化疗的敏感性。由此他们推断HMGB1可作为白血病治疗新的研究方向。Zhao等［20]发现在人类髓系白血病中HMGB1可通过增加JNK和ERK的转录活性调节自噬，可使髓系白血病细胞(K562细胞)对常规抗癌治疗产生抵抗，相反抑制HMGB1的表达可增加白血病细胞对化疗药物的敏感性。因此他们认为HMGB1可作为髓系白血病的干预治疗的潜在药物靶点。Yu等［21]发现儿童急性淋巴细胞白血病同健康对照组和完全缓解组相比较血清HMGB1是升高的，细胞内HMGB1可与Beclin 1在白血病细胞中相互作用，导致自噬体的形成，从而促进白血病细胞的增殖。耐药的发生一直是白血病取得良好预后的一个重大障碍，Kong等［22]利用 Ulk1-ATG13-FIP200 复合体作用于HMGB1上游调节分子HMGB1-Beclin1和 PI3KC3－Beclin1复合体，从而促进HMGB1释放，这一机制在自噬中有着至关重要的作用，采用RT-qPCR检测了骨髓单个核细胞中 HMGB1的表达，发现HMGB1表达与急性淋巴细胞白血病的临床状态相关，因此，针对自噬体复合物或HMGB1移位可以抑制自噬，从而克服白血病的耐药性。Dahlhaus等［23]在2013年发现miR-181a的表达在各种白血病细胞和成熟血细胞中的表达不同，而miR-181a的表达又可引起HMGB1表达的变化，随后LU等［24]在2014年也研究了miR-181a与HMGB1之间的关系，首次证明了在人类多重耐药白血病细胞和复发/难治性AML患者样本中miR-181b表达明显下降。miR-181b可抑制HMGB1的表达，其过度表达可增加白血病细胞对化疗药物的敏感性。此外，HMGB1在复发/难治性急性髓细胞白血病患者中表达水平升高，通过RNA干扰抑制HMGB1的表达可增加多药耐药白血病细胞对化疗的敏感性。

2．3 HMGB1与骨髓增生异常综合征 骨髓增生异常综合征(Myelodysplastic syndrome，MDS)病因尚不明确。Velegraki等［25]通过流式细胞仪评估了27例骨髓增生异常综合征患者和25例健康对照者的骨髓单核细胞中Toll样受体的表达并且评估了各自的信号活性，结果发现同对照组相比MDS患者骨髓单核细胞中Toll样受体4呈过度表达，而HMGB1就是一种Toll样受体4配体。另外Toll样受体4抑制剂还可抑制患者的单核细胞产生促炎性细胞因子。他们还发现同对照组相比患者血浆及骨髓培养上清液中不仅HMGB1水平升高，其巨噬细胞吞噬凋亡细胞的能力也受损，该缺陷与死亡的细胞过度释放HMGB1有关。这一研究结果说明了Toll样受体及其内源性配体参与了骨髓增生异常综合征的炎症过程，进而推断出HMGB1参与了骨髓增生异常综合征的炎症过程。Charoonpatrapong等［26]发现树突状细胞(DC)释放的HMGB1作为一种免疫调节细胞因子，可进入骨髓微环境，作为潜在的免疫调节因子与T细胞表面的RAGE相结合介导树突状细胞和T细胞之间的相互作用，经过一系列过程最终参与骨髓增生异常综合征的发生发展。

3 总结与展望

HMGB1已成为了恶性血液疾病研究方面的一个新的热点，其与多种恶性血液疾病都存在一定相关性，不仅可作为评价疾病的指标，在治疗上使用HMGB1中和抗体还可增加恶性血液病对化疗药物的敏感性，从目前研究状况来看，HMGB1是一个很值得研究的分子，但由于各种疾病的发病机制、临床表现复杂多变，我们还需对HMGB1做更多、更详细的研究，从而为恶性肿瘤包括恶性血液疾病开僻更加广阔的诊断和治疗方法，HMGB1有望成为恶性血液疾病干预治疗的潜在药物靶点。

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