高迁移率族蛋白B1在多发性硬化中的作用机制研究进展

封佑琪，陈 珊，汪鸿浩，顿玲露，周哲屹

(1.广西中医药大学，广西 南宁 530200；2.柳州市中医医院神经内科，广西 柳州 545002；3.南方医科大学附属南方医院神经内科，广东 广州 510515)

多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)是一种自身免疫介导的慢性炎症性疾病。以髓鞘脱失、神经元和轴突变性、胶质细胞增生以及免疫细胞浸润为病理特征。MS患者数量已呈逐年增长的趋势，在广泛的相关研究中，已有一些研究集中在高迁移率族蛋白B1(High mobility group protein B1,HMGB1)与MS发病机制的关系，但其潜在的发病机制至今尚未完全明确。目前认为其发生和发展阶段都是针对于髓鞘抗原的自身免疫反应，此外，遗传易感性和环境诱因被认为是该疾病的始发因素[1]。在疾病的初期，免疫细胞浸润中枢神经系统内，浸润的免疫细胞导致脱髓鞘、少胶质细胞释放、星形胶质细胞增多以及神经元和轴突变性[2]。有报告表明，MS的发病可能与HMGB1密切相关，这有望为治疗MS提供一个新靶点。本研究旨在阐明HMGB1对MS的作用及相关机制，以期对MS在未来诊疗研究中提供新的目标分子，为改善疾病提供一个诱人的临床机会并在实验研究中提供新的依据和策略。

1 HMGB1的结构

高迁移率族(High mobility group,HMG)蛋白根据其特质和特性分成了三大类家族，即高迁移率族蛋白A(HMGA),高迁移率族蛋白B(HMGB)和高迁移率族蛋白C(HMGC)。其中HMGB家族存在着4名成员，HMGB1属于HMGB家族中的一员。它表达着214个氨基酸，由DNA结合区A box和B box和高度保守的带负电荷的C末端尾部组成，包含30个连续的谷氨酸和天冬氨酸，HMGB1是核内广泛存在的蛋白，也是目前为止含量最丰富的HMG类蛋白[3-4]。HMGB1的细胞因子刺激活性取决于半胱氨酸的氧化状态，半胱氨酸位于HMGB1的B box DNA结合域，B box重现了全长HMGB1的细胞外细胞因子活性，并能有效地促进炎症因子释放，因此该区域对刺激细胞因子释放和炎症至关重要[5]。通常情况下，HMGB1与DNA的小凹槽结合，调节基因转录和重组，参与修复受损的DNA[6]。HMGB1作为炎症时期的关键调控因子，可以驱动促炎反应，也可以靶向先天免疫信号，介导自身免疫和无菌损伤的机制可能与其特殊结构息息相关[7-8]。

2 HMGB1的来源及信号传导通路

HMGB1的释放需要两个关键步骤：一是将核HMGB1转移到细胞质，将产生位于两个核定位位点的关键赖氨酸残基的乙酰化。HMGB1的这种分子修饰阻止了HMGB1在细胞质和细胞核之间的持续双向穿梭，并导致了高乙酰化的HMGB1在细胞质中的积累。二是逐步诱导程序性、前炎性细胞死亡(下垂)，使细胞质HMGB1进入细胞外空间或通过分泌溶酶体的胞吐将HMGB1运送到细胞外[3]。HMGB1可来自活化的免疫细胞、神经细胞的分泌而游离之外，还可来自坏死细胞的被动游离。免疫细胞(如巨噬细胞、单核细胞等)在炎症或损伤时期被激活后会释放出HMGB1，同时一些促炎细胞因子[如白介素-1(IL-1)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]活化后，HMGB1也均能被其释放[9]。实验报告表明，在树突状细胞、肝细胞、胶质细胞和神经元等多种细胞类型中也均检测到了HMGB1的活性分泌[10]。因此HMGB1的释放不仅来源于免疫细胞、促炎细胞因子、神经元，也可来自小胶质细胞和星形胶质细胞。

HMGB1作为一种强大的炎症介质，它的跨膜信号通路可能主要通过激活Toll样受体(Toll-like recepotor，TLRs)和晚期糖基化终产物受体(Receptor for advanced glycation end products，RAGE)介导参与体内重要炎性信号转导通路，从而启动炎症反应[11-12]。 当MS发生时，HMGB1得以被活化后的免疫细胞释放。HMGB1被释放后会与其主要受体(TLR4、TLR2、RAGE)结合，从而激活各种蛋白激酶，活化核转录因子-κB(NF-κB)途径等信号转导通路[13-15]。巨噬细胞和神经元早期释放HMGB1及其与RAGE或TLRs的相互作用已被证明有助于脊髓损伤急性期的促炎症级联反应[16]。

3 HMGB1对MS的作用机制

在许多研究报告中均证实了MS的发病机制有着HMGB1的参与，其中包括HMGB1诱导炎症因子的释放介导MS；HMGB1与自噬因子结合参与自噬调节从而参与MS；HMGB1作用免疫细胞从而影响MS；HMGB1与胶质细胞二者相互影响从而促进MS进展等。下面将从HMGB1调节炎症因子、自噬因子、免疫细胞、胶质细胞四个方面在MS发病方面的影响进行分述：

3.1 炎症因子 HMGB1在核内基因及相关下游靶基因的表达和转录调控过程中发挥着重要作用[17]。其从核内穿梭到细胞质分泌到胞外环境中，HMGB1将获得一种新的身份，即作为强大炎症介质存在。在感染、炎症的刺激下，增殖活化的免疫细胞(如巨噬细胞等)不仅释放出自身抗原，并能促使胞内释放HMGB1、RAGE等到胞外，其生物学作用从而得到表达[10]。HMGB1可作为免疫刺激信号与免疫细胞结合诱导TNF-α、IL-6、IL-17、IL-8等促炎细胞因子高浓度分泌，进而上调粘附分子和E-选择素的表达[18-21]。此外，IL-6、IL-17在调节MS的免疫反应的病理机制中扮演着十分重要的角色。其被诱导分泌后会促使辅助T细胞1、辅助T细胞17的分化，继而作用于脑内皮细胞穿过血脑屏障，不仅破坏了血脑屏障的紧密连接，也触发可溶性介质的产生，并启动其他炎症细胞的募集，从而浸润中枢神经系统造成神经损伤，加重脑损害[22-23]。实验研究表明，MS发生时，IL-17、IL-6分泌会增加。同时HMGB1的释放与IL-17、IL-6的分泌水平存在着协同上升趋势[24]。在实验性自身免疫性脑脊髓炎(Experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)模型中使用抗HMGB1单抗治疗研究中也证实了这一点,使用抗HMGB1单抗后，小鼠脊髓的细胞浸润和脱髓鞘得到减少，并降低了炎症指数，而参与MS发病的IL-6、IL-17也相应的减少，这再一次对HMGB1 及 IL-17、IL-6介导免疫损伤反应过程参与 MS发病机制提供了有力证据[25]。其可能的机制是HMGB1与TRLs受体结合，信号转导通路被激活后分泌IL-17、IL-6等炎症因子，从而致使免疫反应的发生以及产生炎性损伤，导致了脱髓鞘，引起MS的病理改变[13-15]。同时IL-17、IL-6等细胞因子被激活后也会负反馈作用于胶质细胞等，致其活化破裂，再次诱导释放出更多的HMGB1，从而产生级联放大生物效应，加重炎性损伤[24]。

3.2 自噬因子 HMGB1蛋白移位到细胞质可以与自噬因子(Beclin1)结合并增强细胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma 2，Bcl-2)的磷酸化，从而致使Beclin1与Bcl-2进入脱离状态[26-27]。Beclin1的释放是自噬激活的先决条件[28]。HMGB1可进一步促进Beclin1与Ⅲ型磷酸肌醇3激酶的结合，促进离体膜的成核过程，从而启动自噬。此前研究证实，细胞自噬可致使MS病理的发生，HMGB1细胞质转位是自噬的关键因素，在EAE中Beclin-1的表达和Bcl-2的磷酸化水平与对照组存在明显差异[29]。因此认为HMGB1很有可能通过细胞自噬调节从而参与了MS的发病[30]。

3.3 免疫细胞 在MS疾病的发生、发展过程中，T细胞和B细胞发挥着主导作用。RAGE与HMGB1高亲和力结合，结合后会大量浸入到炎性组织中，且主要存在于T细胞中。HMGB1可能通过与RAGE或TLRs受体结合促进T细胞的活化和增殖，来调控免疫功能。有研究报告显示，通过阻断HMGB1的表达和释放后，进一步阻断了中枢T细胞的浸润，同时阻断系统CD4+T细胞对髓鞘表位的反应，减少中枢神经系统髓鞘脱失和炎症反应，减少CD3+T淋巴细胞浸润，从而改善MS病理[31]。HMGB1以三种异构体存在，即完全复原的HMGB1、二硫键HMGB1和磺酰基HMGB1[32]。二硫键HMGB1是当中唯一具备细胞因子诱导活性的化合物。HMGB1的使用和随后的生物活性需取决于B细胞中半胱氨酸的氧化状态。在对HMGB1进行的一项荟萃分析研究中发现，MS患者脊髓液中外周血单个核细胞中HMGB1及其受体的mRNA高表达，这可能是炎性脱髓鞘和神经元坏死参与了MS的病理过程，从而诱导HMGB1的分泌和释放，同时MS患者脑脊液和外周血单个核细胞中HMGB1的浓度升高也可能增加MS的发病风险[30]。

3.4 胶质细胞 EAE特点是通过中枢神经系统胶质细胞的炎性激活增加，在疾病的所有阶段促成EAE的病理[33]。在实验中可用于解剖疾病分期，研究星形胶质细胞和胶质细胞介导的神经免疫性疾病的过程和机制，完美地复制了MS的病理生理学[34]。EAE被建立探究的这种自身免疫性疾病由CD4+T细胞所驱动，表现为CD4+T 和单核细胞的血管周围炎症以及中枢神经系统中逐渐发生的原发性轴突脱髓鞘。有数据显示，当EAE的动物脑组织表现单个核细胞浸润、出血、血管充血、斑块，并伴有神经元变性时，使用少突胶质细胞糖蛋白所诱导的EAE在所有疾病阶段(发病前、发病后、峰期和缓解期)表现出血清HMGB1浓度升高，并逐渐降低脑脊液水平。HMGB1介导的小胶质细胞激活被证实在髓鞘脱失和神经细胞死亡中发挥着关键作用。从关于MS/EAE的已有报告来看，在EAE和MS的活动性病变中，HMGB1在小胶质细胞的细胞质中高表达。最近有报告称，在EAE中血清HMGB1上升，无论在发病前，还是发病后，任何抗HMGB1抗体给药中都能改善症状。同时，HMGB1从缺血脑组织释放的增加及其与激活的小胶质细胞上RAGE的相互作用已被证明介导了坏死性脑损伤[35]。免疫介导和神经退行性过程都有助于解释MS相关的异质性病理和临床结果。小胶质细胞的激活和星形胶质细胞的增殖促进了MS的进展。星形胶质细胞作为先天免疫系统的参与者，作为细胞毒性因子的来源，通过形成胶质瘢痕阻止重新髓鞘形成和轴突再生，并导致轴突线粒体功能障碍。在脱髓鞘的病灶中小胶质细胞和星形胶质细胞的激活和增殖被证明明显存在，由此可看出，通过延缓EAE进展，可减少炎症和脱髓鞘，阻断小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，并抑制HMGB1的释放。

4 小 结

HMGB1在完善MS治疗的策略中具有重要意义，将来很有可能作为一个新兴的抗MS治疗靶点。目前发现，MS发生时，HMGB1浓度升高；HMGB1发生变化时，相应的也会影响MS。HMGB1在阻断驱动MS自身免疫的炎性环路中起着很关键的作用。HMGB1与MS之间的相互作用是确切的，但是MS中HMGB1的确切来源和靶细胞以及HMGB1在MS发病机制中的具体作用仍在阐明中，这都需要更多的、更直接的研究数据证明。HMGB1作为一个潜在的生物标志物、值得探索的MS候选靶点，这无疑给防治MS提供了一个新的方向和机会。