高迁移率族蛋白1在重症急性胰腺炎中的作用

芦照青 任爱民

高迁移率族蛋白1在重症急性胰腺炎中的作用

芦照青 任爱民

近年来研究证明高迁移率族蛋白1(high mobility group box chromosomal protein-1，HMGB1)具有晚期炎症介质的作用。HMGB1的升高可促进多种炎症因子释放。近年研究发现，重症急性胰腺炎(sever acute pancreatitis，SAP)发病过程中亦有HMGB1参与，且HMGB1水平与疾病的严重程度及预后相关。动物实验显示应用抗HMGB1治疗可以降低急性坏死性胰腺炎(ANP)大鼠死亡率，由此我们推论，在临床上应用抗HMGB1治疗SAP可能具有广阔的前景。

一、高迁移率族蛋白1

HMGB1是一组非组蛋白的核蛋白，于1973年由Goodwin等[1]首次在牛胸腺中被提取和鉴定，因其在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的高迁移能力而得名。 HMGB家族有3个成员，即HMGB1(以前称为amphoterin或HMG1)、HMGB2(以前称为HMG2)和HMGB3(以前称为HMG4或HMG2b)，三者在氨基酸序列上有85%的一致性。HMGB1广泛分布于各种细胞中，除在肝、脑组织中主要存在于胞质外，在大多数组织中存在于胞核[1-2]。在进化过程中，HMGB1的氨基酸序列高度保守，啮齿类动物与人的氨基酸序列同源性高达98%以上[3]。

HMGB1约30 000大小，包含两个同源的带正电的DNA结合区——A box、B box，以及一个带负电的C末端。在细胞内HMGB1可与DNA分子以及一些转录因子结合，参与DNA 重组、修复、基因转录调控、细胞复制及分化成熟等生命活动。1999年Wang等[4]首次报道了细胞外HMGB1在脓毒症的发病中具有晚期炎症介质作用，在给予内毒素刺激后6～8 h开始由单核巨噬细胞分泌，并在16～32 h维持血清高水平。脓毒症患者血清HMGB1水平与脓毒症的严重程度及病死率呈正相关。除脓毒症外，HMGB1还可在其他多种疾病中表达增高，如急性肺损伤[5]、类风湿性关节炎[6]、出血性休克[7]等，由此提示，HMBG1作为一种晚期炎症介质可与早期炎症因子共同作用，参与多种疾病的发生发展。

二、HMGB1与SAP

2004年杨智勇等[8]检测ANP大鼠血清HMGB1水平，结果显示ANP组血清HMGB1水平在建模后12 h开始明显升高,至建模后48 h仍维持在高水平。朱峰等[9]报道ANP大鼠胰腺组织HMGB1 mRNA水平在建模后12 h明显升高,至24 h仍维持在较高水平，且与血清HMGB1水平呈平行关系。2006年Segersvärd等[10]报道胰管逆行注射重组HMGB1可造成胰腺腺泡坏死及淀粉酶升高，但较胰管逆行注射牛磺胆酸钠的损害较轻，若两者联合注射则可明显增加腺泡坏死数量，提示HMGB1与牛磺胆酸钠有协同作用。

2006年Yasuda等[11]检测发病72 h内的46例SAP患者血清HMGB1水平，结果显示较正常人显著升高，且在入院后呈逐渐下降趋势。血清HMGB1与LDH、CRP及血清总胆红素水平呈明显正相关，而与年龄、性别、病因无关；与JSS评分(Japanese Severity Score)以及Glasgow评分有很好的正相关性，而与APACHEⅡ评分、Ranson评分无明显相关；另外，发生脏器衰竭、感染或病死的患者，分别较未发生脏器衰竭、无感染或存活患者体内HMGB1水平增高，但两者未见显著性差异，这可能与病例数较少有关。

三、HMGB1在SAP发病中的可能作用机制

体外试验显示，TNF-α、IL-1β、INF-γ等促炎因子可以与单核巨噬细胞表面的相应受体结合，通过细胞内NF-κB、MAPKs、钙调蛋白、钙调磷酸酶等多种信号转导途径激活组蛋白乙酰化酶，从而使细胞核内HMGB1的赖氨酸残基高度乙酰化，使其从细胞核内转运至胞质内，随着HMGB1浓度在胞质内逐渐增高，而进入次级溶酶体内储存，其后在其他因子(如磷溶血磷脂酰胆碱，LPC)刺激下从细胞内释放至胞外[12]。除炎症因子外，细胞氧化应激过程中产生的过氧化氢亦可通过类似途径刺激HMGB1主动释放[13](图1)。

主动分泌及被动释放的HMGB1可进一步诱导单核巨噬细胞趋化、浸润，并释放炎症因子，如TNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-1Ra，IL-6、IL-8、MIP-1α、MIP-1β等[14]。HMGB1可以与单核巨噬细胞表面的晚期糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation end product，RAGE)结合，通过Ras-MAPK途径激活NF-κB或与Toll样受体(Tool like receptor，TLR)2、4结合[15]通过MyD88-IRAK-MAPK途径激活NF-κB[16]，使其发生核转移，从而使IL-1β、IL-8、TNF-α的表达明显增高(图2)；另外，HMGB1还可通过Cdc42-Rac途径引起细胞骨架重排，从而促进单核巨噬细胞的变形和渗出[17]。

图1单核巨噬细胞释放HMGB1的主要过程(引自Bonaldi T.EMBO J,2003,22:5551-5560)

此外，HMGB1还可以通过RAGE及Mac-1受体的协同作用激活中性粒细胞MAPK通路，其中主要激活p38，从而使TATA结合蛋白磷酸化，进一步促进NF-κB活化以增加IL-1β、IL-8、TNF-α等细胞因子的表达[18]；另外，HMGB1还可以通过上述受体诱导中性粒细胞伸出伪足并促进其与上皮细胞黏附[19]。

同时，HMGB1可以促进血管内皮细胞表达FBG、ICAM-1、VCAM-1等黏附分子，促进炎细胞的黏附及游出。

除上述作用外,HMGB1还可促进血管内皮细胞表达tPA(tissue plasminogen activator)及PAI-1(plasminogen activator inhibitor 1), 影响纤维蛋白溶解酶原的产生和水解，造成凝血及微循环障碍，从而导致胰腺内外组织的损害[2,20]。HMGB1还可以在血小板胞质内表达，并在血小板活化时胞吐至表面[21]，其作用可能与微血栓形成有关。

图2HMGB1诱导炎症因子形成的主要过程(引自Yang H,Wang H,Czura CJ,et al.The cytokine activity of HMGB1.J Leukoc Biol,2005,78:1-8)

总之，HMGB1可能通过影响炎细胞、炎症因子、凝血系统、微循环以及肠黏膜屏障功能等途径，在急性胰腺炎的发病及进展过程中发挥了重要作用。

四、HMGB1的治疗应用前景及存在问题

目前认为，炎症因子的过度释放是导致SAP发生多器官功能障碍综合征(MODS)的重要原因[22]，因此针对于炎症因子的治疗似乎是防治MODS的有效方法。但动物实验显示，早期炎症因子(如TNF-α、IL-1β等)在建模后即迅速上升， 4～6 h即达高峰,其后又快速下降,在建模后12 h已降至接近正常水平[8]，因此针对于早期炎症因子的治疗很难在临床上实际应用。而HMGB1作为一种晚期炎症介质，在急性胰腺炎发生后12 h才开始升高，可持续至发病后72 h[8]，这为SAP的治疗提供了较宽时间窗，使得临床上以HMBG1为靶点治疗SAP成为可行。

目前的实验主要采用HMGB1抑制剂，如丙酮酸乙酯(Ethyl Pyruvate，EP)、正丁酸钠等，以及HMGB1单克隆抗体、HMGB1 A box[9,23-25]等进行干预[23,26-27]。在建模前2 h及建模后12、18、24、30 h给予EP治疗均可使治疗组大鼠的血清HMGB1水平及远处脏器(肝、肺、肾)损害较对照组显著降低，并进一步使治疗组大鼠死亡率显著下降。应用抗HMGB1抗体封闭HMGB1可以减轻ANP大鼠胰腺病理损害[22]。应用正丁酸钠治疗ANP大鼠，能明显下调ANP大鼠胰腺HMGB1 mRNA 表达水平, 而且显著减轻胰腺损伤程度[9]。另外亦有研究显示HMGB1的A box具有HMGB1竞争拮抗剂的作用，用于治疗ANP大鼠可减少外周器官损害并减低死亡率[25]。

但有临床研究提示，病死的SAP患者血清HMGB1水平的增高并不具有统计学意义[11]；感染或脓毒症患者体内血清HMGB1水平与感染的严重程度并无相关性，病死组患者血清HMGB1水平甚至低于存活组患者[28-30]，这些结果与目前认为的脓毒症“免疫麻痹(Immune paresis)”理论[31]相吻合。该理论认为脓毒症患者的致死原因主要在于早期的免疫抑制，因此重症患者体内HMGB1水平呈下降趋势。而对于SAP患者，是否存在相同免疫机制尚未可知。

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2008-10-10)

(本文编辑：吕芳萍)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2009.02.025

100050 北京，首都医科大学附属北京友谊医院感染暨急救医学科

任爱民，Email: julie444@126.com