高迁移率族蛋白B1在动脉粥样硬化中的作用及其机制研究进展*

罗 微 综述，廖文璟，罗 庆，魏 岚，邓 涛，陈建林 审校

(成都医学院检验医学院，四川成都 610500)

动脉粥样硬化(AS)是一种由多种因素导致的动脉血管病变的慢性炎症性疾病，主要侵害全身大中动脉血管，在多种炎性因子作用下，血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞等多种细胞参与下，从内膜病变开始，引起脂质和糖类在局部积累，形成血栓，发生纤维组织增生及钙质沉积，进而导致动脉中层形成斑块，以及动脉腔受阻，引起相应组织器官缺血性坏死、血管内膜增厚变硬、管腔狭窄、管壁破裂，容易出现动脉瘤、冠心病、脑梗死等并发症，严重危害人类的健康。已有研究表明AS的发生是由固有免疫应答和适应性免疫应答同时参与的过程，首先由动脉壁中沉积的氧化脂质引发单核-巨噬细胞系统参与的固有性免疫应答，随后激活多种T淋巴细胞参与的适应性免疫应答，这两种免疫应答在参与过程中，均释放出大量炎性因子，从而引发持续的炎性反应[1]。显然，AS的发生、发展很大程度上依赖于多种炎性因子的作用，其中发挥核心作用的被认为是高迁移率族蛋白B1(HMGB1)。本文就HMGB1在AS发病过程中的作用及其机制作一综述。

1 HMGB1的结构与生物学功能

1.1HMGB1的结构特征 HMGB1是一类普遍存在的非组蛋白，在维持核小体稳定和DNA复制、修复及基因转录中发挥着重要作用，进化上高度保守，存在于所有真核细胞中[2]。人类的HMGB1相对分子质量约为 25×103，是由位于人类染色体13q12 带上的基因编码，含有215个氨基酸，呈典型双极结构，包括两个DNA结合区A盒(氨基酸7～78位)和B盒(氨基酸95～163位)及一个含酸性氨基酸的C尾(氨基酸186～215位)，有两个核定位序列，分别位于27～43位和178～184位[3]。编码HMGB1的炎性介质活性区域主要位于B盒，该区域具有高度保守性，起始的 40 个氨基酸肽段可诱导白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎性因子的产生，从而引起炎性反应；而 A盒生物活性与其相反，主要发挥拮抗 HMGB1 促炎性反应的作用；C尾端主要通过与晚期糖基化终末产物受体(RAGE)特异性结合来发挥生物学效应[4]。

1.2HMGB1的生物学功能 通常情况下，HMGB1作为核蛋白位于细胞核内，通过DNA结合区A盒和B盒结合在DNA螺旋的小沟中，调节DNA与肿瘤抑制基因、转录因子蛋白(NF-κB)等转录因子间的相互作用及基因转录[1,3]，发挥其非组蛋白的生物学功能。通常情况下，HMGB1主要在细胞核内发挥其非组蛋白的生物学功能，但当受到外界炎性因子刺激时，处于细胞核内的HMGB1通过磷酸化、乙酰化等翻译后修饰，与DNA解离，从活化的免疫细胞中(巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞和自然杀伤性细胞等)释放到细胞外，分泌到胞外的HMGB1会通过趋化和激活免疫细胞来启动和促进炎性反应。因此，认为HMGB1是典型的与细胞受损相关的分子，细胞受到细菌和病毒感染、理化或其他因素损伤时，会引发其非程序性死亡，HMGB1就会被细胞快速释放出来，进而启动和促进炎性反应，在局部或者全身慢性炎症性疾病中发挥着重要作用[5]。

2 HMGB1与AS的关系

AS是一种血管内皮产生功能性障碍的损伤性炎性反应疾病，呈现炎性反应变性、渗出及增生等典型特点。在AS病变过程中，动脉内壁上会逐渐沉积脂质结晶，脂质结晶进一步引发免疫应答，使多种免疫细胞和血小板黏附和聚积在血管壁上，导致血管出现弹性降低、管腔狭窄或受阻等致死性炎性反应。AS的发生、发展机制较为复杂，涉及多种因素，目前尚未完全阐明。随着对AS的研究逐渐深入，发现HMGB1作为重要的晚期炎症介质因子，通过释放大量炎性因子来介导炎性反应，可能在启动AS慢性炎性反应过程中发挥了至关重要的作用。研究表明，在AS的病理形成过程中，在病变的内膜组织中HMGB1的表达水平明显升高，同时还侵入到斑块基质中，不仅促进巨噬细胞等免疫细胞的迁移，同时还促进了炎性因子的释放[6]。另外，以往研究表明，对AS模型小鼠直接注射抗HMGB1的中和抗体，可以明显降低AS对小鼠的侵害，说明HMGB1在AS的发生、发展过程中发挥着关键性作用[7]。

2.1HMGB1与炎性反应 HMGB1作为晚期炎性因子在脓毒血症发展过程中起到关键作用。随着研究深入，大量研究证明HMGB1是一种重要的内源性促炎细胞因子[8-9]。研究证明，通过给实验动物注射一定剂量的外源性HMGB1，会引发动物发热、组织损伤等炎性反应[9]。但如果将HMGB1抗体或HMGB1抑制剂注射到实验动物体内，可明显减轻相应的炎性反应，并提高小鼠的生存率[10]。近年研究表明，HMGB1主要通过与特异性受体结合，激活巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞等多种炎性细胞，释放大量细胞因子、趋化因子，从而调控炎性反应，导致相关组织的损伤，最终导致炎性反应的发生[11]。

2.2HMGB1与内皮细胞损伤 动脉内皮细胞功能障碍与损伤是AS的病理、生理基础，而HMGB1广泛存在于血管内皮细胞，当内皮细胞受损时，HMGB1可释放到细胞外，促进内皮细胞释放TNF-α、单核细胞趋化蛋白1和粒细胞集落刺激因子(G-CSF)等多种炎性因子释放，形成炎性因子“风暴”，加强单核细胞、巨噬细胞等炎性反应细胞的趋化浸润作用，引起内皮细胞功能障碍和渗透性增加，使脂质能够渗透沉积在血管内壁中，因此，HMGB1在调节和放大炎性反应方面起了关键的作用[12]。在健康人群中，HMGB1在主动脉和冠状动脉中的表达量与微血管的内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞的水平接近，并无明显差异，以健康人主动脉和冠状动脉的HMGB1水平为对照时，AS患者的HMGB1表达量明显增加；同时发现越靠近AS病变的坏死核心区域，HMGB1的表达量呈现明显升高的趋势[13]。因此，HMGB1被认为是一种重要的晚期炎性因子，是启动炎性反应和维持炎性反应级联放大效应的中心分子，与AS发病机制密切相关。

2.3HMGB1与血栓形成 近年来研究发现，HMGB1与血栓的形成密切关系，在静脉窦血栓小鼠模型中HMGB1的水平明显上升，通过抑制HMGB1可阻断血栓的形成[14]。在大鼠静脉血栓动物模型中，给予抗HMGB1单克隆抗体治疗后，发现门静脉内血栓明显减少，P-选择素和D-二聚体表达明显上调。当血管内皮受损时，HMGB1被巨噬细胞释放出来，一方面通过激活血管内皮细胞，释放大量炎性因子、黏附因子和趋化因子，导致免疫细胞被吸附引起血栓形成[15]；另一方面会引起血小板聚集并表达HMGB1，HMGB1与由血管内皮细胞释放出来的纤溶酶原激活物、组织型纤溶酶原激活物相互作用，破坏了生理凝血和抗凝血系统之间的平衡，导致凝血功能的改变，引起纤维蛋白形成的加速和纤维蛋白溶解障碍，使血管内纤维蛋白沉积从而促进微血栓形成[16]。这说明HMGB1在血栓或弥散性血管内凝血的形成过程中发挥着重要作用。

3 HMGB1在AS疾病中的作用机制

3.1HMGB1通过RAGE诱发AS的机制 研究结果表明，HMGB1在AS组织中的巨噬细胞、血管平滑肌细胞中都有较高水平的表达，且随着AS病程加重而明显增加[17]。以往研究表明，被释放到细胞外部的HMGB1通过与RAGE的结合，促进内皮细胞及平滑肌细胞表达更多的黏附因子、趋化因子、血管活性物质、基质金属蛋白，介导平滑肌细胞趋化移行[18]。细胞外的 HMGB1 还可以通过RAGE介导的内吞作用进入溶酶体内， RAGE介导引发溶酶体渗漏后，在细胞内迅速合成的活性氧类物质具有明显的氧化作用，之后与其他细胞外促炎分子结合，最终促进活性氧类的生成和细胞黏附因子等炎性因子的分泌，从而参与AS的病理过程。有研究表明，HMGB1与RAGE 受体特异性结合后，激活细胞内信号通路，从而产生大量炎性因子和趋化因子，参与到免疫细胞的发育、成熟和迁移过程，引起相应组织损伤，最终导致炎性反应发生[19]。总之，HMGB1可与RAGE相结合，参与调节炎性反应，从而加快AS病程的发展，进一步可导致冠心病的发生、发展。

3.2HMGB1/Toll样受体(TLR)4途径诱发AS的机制 TLR在AS的发病机制中起着重要作用。HMGB1可以促进TLR4的活化，活化后的TLR4启动了NF-κB及有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径,诱导细胞因子和趋化因子的大量释放，刺激炎性细胞的生成。TLR4参与了受脂质调节的促炎信号，影响AS过程中单核细胞的募集，促进粥样斑块的形成。同时TLR4能促进血管平滑肌细胞(VSMC)转化为促炎表型，转化后的VSMC又可加重AS的病程，同时VSMC的不断增殖导致VSMC释放趋化因子、促炎细胞因子及TLR2的表达，这些作用虽看似不相关，但最终均将促进AS的进一步发展；并且TANG等[20]的研究发现，HMGB1通过TLR4和钙调节通道调节炎性反应。由HMGB1诱导的TNF-α及IL-6的上调可促使炎性反应的级联扩大化，细胞损伤引起的凋亡、坏死及巨噬细胞系统激活而产生的 HMGB1 则会进一步扩大下游的炎性反应，最终促使了AS的进一步发展。

4 以HMGB1为靶点治疗AS

在上述论述中，HMGB1作为AS疾病发生过程中重要的炎性因子，可引起炎性反应同时促进AS的发生、发展。因此，人们尝试用HMGB1的抑制剂等药物抑制HMGB1的表达，来延缓或治疗AS。

4.1丙酮酸乙酯抑制HMGB1的表达 XIAO等[21]研究发现，HMGB1在AS斑块组织中高表达，给予丙酮酸乙酯后，HMGB1的表达水平明显下降，显示丙酮酸乙酯通过抑制斑块内HMGB1的表达，使AS斑块面积明显减少，斑块内巨噬细胞水平降低，TNF-α及单核细胞趋化因子-1(MCP-1)的表达也明显降低，证实通过HMGB1抑制剂丙酮酸乙酯可治疗或预防AS。

4.2槲皮素抑制HMGB1的表达 槲皮素用于治疗AS具有较好的治疗效果。研究表明槲皮素可以降低TLR4和HMGB1在AS病程中的表达量，随着药物的剂量增加，不仅TLR4和HMGB1表达量下降，而且TLR4蛋白及其相关基因的表达均下降，同时作用时间越长，TLR4、HMGB1及相关基因的表达下降越明显[7]，由此表明槲皮素抗HMGB1/TLR4通路作用具有剂量性、时间依赖性。HMGB1、TLR4所涉及的mRNA在早期表达无明显差异，而在晚期均有差异，这可能是由于晚期炎性因子HMGB1、TLR4在药物作用后表达下降[22]。综上所述，槲皮素具有抗HMGB1/TLR4通路的作用，其机制是通过下调TLR4、HMGB1表达水平，从而发挥抗炎作用[23]。

4.3他汀类药物抑制HMGB1的表达 研究证实，他汀类药物能够降低血脂，改善血管内皮功能，抑制炎性反应，稳定、延缓或者消退动脉粥样斑块。李艳丽等[24]发现心肌梗死患者服用阿托伐他汀后，患者血浆中HMGB1、基质金属蛋白酶-9(MMP-9)水平明显降低，抗炎作用明显，并具有稳定斑块的作用。而他汀类药物通过抑制炎性因子、炎性趋化因子和黏附分子的表达水平，降低了超敏C反应蛋白(hs-CRP)的表达水平，从而明显改善AS。他汀类药物除了降脂作用，还包括稳定斑块，改善内皮功能，减少炎性反应和抑制血栓形成，这些作用显然与心脑血管的治疗相关，与冠心病及高脂血症的发生相关，所以他汀类药物在冠心病的治疗中有着重要的作用[25]。

5 小 结

HMGB1作为一种炎性因子，在冠心病、AS、血栓闭塞性脉管炎等疾病中起着很重要的作用。大多数AS相关疾病均会涉及HMGB1，因此，HMGB1具有作为AS的生物标志物的潜力，HMGB1水平的变化对于AS的发展过程及临床药物治疗AS的疗效判断具有指导价值。HMGB1结合 RAGE、TLR等特异性受体后，启动相关信号通路，激活相应信号通路，进而引起血管的炎性反应，最终导致AS的发生。因此，人们可以通过阻断由HMGB1介导的信号通路来有效抑制AS的发生、发展，也为未来治疗AS提供了新的方向。但是，目前HMGB1在AS的发展过程中所发挥的作用及机制尚需进一步研究，为以后寻找治疗AS更多新的药物靶点提供思路。