高迁移率族蛋白B1及其天然药物抑制剂的研究进展

王金海，欧阳越，谢深霞

（华侨大学 分子药物学研究所，福建 泉州 362021）

高迁移率族蛋白（High Mobility Group，HMG）是一种几乎存在于所有真核细胞核内的非组蛋白染色体结合蛋白。该族蛋白最早由Goodwin、Johns及其同事于1973年在小牛胸腺中发现，并以其在蛋白分离凝胶中的高迁移率而命名［1］。通常该蛋白家族分子量在30kDa以下，且含有很高百分率的带电荷氨基酸。HMG蛋白在几乎所有类型的细胞均有表达，相比较来说在胚胎组织中含量较更为丰富。HMG以一种与内容相关但与序列无关的方式结合在DNA上［2］，对染色体重组非常重要并具有很多其他功能。

1 HMG1的结构特征及生物学特性

HMGB1是一个由215个氨基酸组成的高度保守的蛋白质，在几乎所有的哺乳动物细胞均有表达，具有两个被C-端酸性尾巴和四联赖氨酸序列所分开的富含赖氨酸的DNA结合域（A-box／B-box）［3］。（如图1）

图1 HMGB1的结构

HMGB1可由受刺激的巨噬细胞在HMGB1赖氨酸残基乙酰化后由细胞核内主动分泌到细胞间质，也可以因自体细胞坏死、裂解而被动释放出来［4］。HMGB1的被动释放来自坏死细胞而非凋亡细胞，但有说法认为是凋亡细胞的氧化还原改变或组氨酸的乙酰化不足所导致。尽管如此，也仍有研究认为凋亡细胞亦可分泌 HMGB1［5］。HMGB1是RAGE目前已知的唯一的HMG结合域配体。其他的核内HMG族蛋白没有任何一个显示出可激活RAGE的活性。HMGB1和RAGE的表达水平在很多肿瘤类型中均发生上调。

2 HMGB1在癌症中的表现

HMGB1在癌症中的作用是复杂的。细胞核内的、核外的以及细胞外的HMGB1均与肿瘤的形成、演化、转移及对化疗药物的反应有着复杂的联系。HMGB1的高表达现象在多种实体瘤模型中均有发现，包括黑色素瘤、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌（如表1所示）。更重要的是HMGB1与癌细胞的侵袭和转移直接相关［6］。HMGB1具有调节细胞的粘接性能，并改变其细胞外基质构成的作用而可以促细胞迁移。HMGB1在转移酶的生成过程中有重要作用，这导致了一些如前列腺肿瘤、乳腺瘤、胰腺肿瘤等很难预测。HMGB1可激活纤维蛋白酶，还能诱导金属蛋白酶（MMP-2、MMP-9）的活化，这样HMGB1就能直接地诱导细胞运动和间接地促进ECM降解，从而有利于细胞迁移。

肿瘤生长和演变的一个重要的限速步骤是血管生成。HMGB1作为一种细胞因子，在体外实验中可刺激血管内皮细胞增殖、出芽及新生血管形成。这个途径已通过体外对大鼠肺癌模型中HMGB1和RAGE的阻断从而抑制了肿瘤的生长及转移而得到证实［9］。抗HMGB1的抗体也成功抑制了鸡胚绒毛尿囊膜上新生血管的生成［10］。目前的数据已充分证实了HMGB1是一个促进血管生成的细胞因子，并以此促进了肿瘤的生长和演变。针对HMGB1和自噬信号靶点的研究可能会成为一种提高抗癌药效的新方法。

表1 HMGB1及 RAGE在癌症中的表达［6-13，37，38］

3 HMGB1的天然药物抑制剂

目前，HMGB1的拮抗剂正在用于对风湿性关节炎（RA）、全身性红斑狼疮等自身免疫性疾病的治疗性研究中。在LPS诱导的败血症中，给予HMGB1抗体，可以明显降低死亡率。Ulloa等［11］在盲肠穿刺（CLP）模型研究中证实，在CLP后24h给HMGB1抗体可以有效抑制炎症反应，比以往的TNF-α抗体和IL-1抗体效果更好。关节内微注射皮质类固醇可降低RA患者滑膜细胞外HMGB1的表达。RA的传统治疗手段，金盐（Gold Salts）抑制了巨噬细胞释放出的HMGB1而非TNF-α［12］。在风湿性关节炎的研究中，HMGB1的单克隆抗体取得了成功［13］，但在抗HMGB1单克隆抗体的生产中一个非常重要的问题是：如何让杂交瘤细胞的内源性HMGB1的释放量减至最少。因为内源性HMGB1可能阻碍抗体的结合位点。

除了目前已知的抗HMGB1单克隆抗体这样的有效抑制剂外，近年来siRNA、shRNA等靶向沉默技术和天然药物抑制剂被广泛重视，并应用到与HMGB1这一靶点密切相关的各种疾病的研究中。这其中来自中国传统药物的天然药物不仅对HMGB1具有很好的抑制作用，同时还能调整机体的免疫功能，改善患者的症状与体征，减轻放化疗对癌症患者造成的毒副作用，具有不可比拟的优势。部分天然药物抑制剂的结构式。（如图2所示）

图2 部分天然药物抑制剂的结构式

3.1 黄酮类

唐道林等［14］通过对 Hsp72及槲皮素（Quercetin）对HMGB1的释放及促炎功能的研究表明：槲皮素抑制了LPS诱导的Ⅱ型微管相关蛋白1A／1B-轻链3的合成和聚集及HMGB1的转移和释放，从而有效地防治小鼠致死性败血症。

水溶性的丹参酮II A［15］磺酸钠盐衍生物 （TSN II ASS）还可选择性地废除LPS诱导的HMGB1向胞浆的转位和释放。

甘草素（Glycyrrhizin）［16］与其他CRID不同，甘草素可以直接与HMGB1结合，有两个结合位点-HMG的A盒和B盒，通过与HMGB1的直接结合而阻止其释放到胞外。

3.2 生物碱类

小檗碱（Berberine）［17］明显抑制内毒素脂多糖激活后小鼠腹腔巨噬细胞HMGB1的mRNA的表达和HMGB1的释放，但对TNF-α释放无明显影响。

烟碱（Nicotine）［18］通过与 α7nAChR 特异结合而影响HMGB1的核内向核外的转移。

3.3 醇、酸、酯类

表没食子儿茶素（EGCG）［19］是从绿茶中提取的一种成分，它是绿茶主要的活性和水溶性成分，是儿茶素中含量最高的组分。Wei Li等人的研究表明在盲肠结扎穿刺导致的小鼠败血病模型中，EGCG抑制了HMGB1的表达，提高了小鼠的存活率。其作用机理一方面削弱了促炎症介质（HMGB1）及其标志物IL-6、KC的聚集，另一方面通过抑制外源性HMGB1在巨噬细胞表面的粘连从而中断了HMGB1介导的炎症反应。

常蕴青等［20］通过芍药苷对脂多糖（LPS）诱导的小鼠单核／巨噬细胞株（RAW264.7）的保护作用研究，免疫细胞化学法检测各组培养细胞HMGB1的表达水平。结果：LPS刺激RAW 264.7细胞20h后，LPS组细胞核HMGB1特异性染色变淡，胞浆染色加深，表明HMGB1从胞核转移到胞浆；芍药苷组大部分细胞核HMGB1特异性染色深，而胞浆染色浅，表明芍药苷抑制HMGB1从细胞核转移到胞浆。从而证实了芍药苷可能通过抑制HMGB1的核转位及释放，从而对LPS诱导的肝损伤起保护作用。

双环醇（Bicyclol）是中药五味子的主要活性成分之一，Ying Luo［21］在实验中证实了在急性肺损伤模型中，双环醇抑制了TNF-α，IL-1β和HMGB1的释放，同时显著上调的IL-10的表达。此外，对NF-κB，p65的磷酸化水平有显著下调作用。

3.4 蒽醌类

陈国千等［22］通过大黄素对脂多糖激活后巨噬细胞株RAW264.7中 HMGB1的释放、HMGB1mRNA表达和HMGB1核浆转移的作用，以及对内毒素血症小鼠血清HMGB1水平和存活率的研究，证实了大黄素可明显抑制脂多糖激活后巨噬细胞HMGB1的基因表达、核浆转移和胞外释放，降低内毒素血症小鼠血清HMGB1水平，使内毒素血症小鼠的存活率由35%提高到55%。

3.5 其他类

其他一些HMGB1药物抑制剂及其作用机理如表2所示。

表2 近年来出现的HMGB1药物抑制剂［23-38］

4 展望

HMGB1在99%的哺乳动物中都是相同的，所以该类相关药物的临床前与临床研究的时间必定会大大缩短。目前，在实验模型中最成功的HMGB1特异性拮抗剂是重组A-box蛋白及三个不同的抗HMGB1的特异性单克隆抗体。相对于细胞内信号通路来讲，作为一种细胞外炎症因子，HMGB1接受药物干扰的难度系数要低很多。鉴于HMGB1及其复合物与机体氧化应激、促凋亡反应及细胞转移中不置可否的密切联系，将对在各种临床状态下减轻氧化损伤尤其是那些与慢性炎症相关的疾病、癌症提供一个新的治疗策略。

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