高迁移率族蛋白B1在胶质瘤发生发展中的作用及其机制研究

黄立基 黄卓彦 苏镶月 李思博 张丽娜

(1. 佳木斯大学附属第一医院,黑龙江 佳木斯 154007; 2. 大庆油田总医院,黑龙江 大庆 163411)

胶质瘤是病发于神经上皮细胞的肿瘤，发病几率在脑肿瘤中接近一半，且男性高于女性。高级别和低级别胶质瘤的发生发展规律不同，大多生长迅速，快速侵入周围组织间隙，周围的正常组织被淋巴管和血管破坏，与相邻的正常组织没有显著清晰的边界[1-2]。当前胶质瘤的治疗以手术和化疗为主，但病情发展非常快速，具有免疫逃逸功能，与正常脑组织没什么太大差异，即使经过长期治疗，效果还是不太显著，复发率高。患者5年生存率小于20%[3]。这种情况下，具体的疾病预后和治疗的评估变得极为困难，目前，研究基因在胶质瘤中的表达和突变成为学者探索胶质瘤发生进展与预后的一条非常重要的途径，并渴望能够寻找到基因治疗的目的基因[4]。

19世纪，Virchow[5]第一次在实验中看到肿瘤细胞周围有着很多炎性细胞的现象，由此推出肿瘤的演变可能和炎症有关。后世其他学者对这一猜想进行了一系列钻研和论证。炎症微环境的产生和维护在肿瘤恶性进化中起着重要作用，而炎症因子介导的信号路径是调节肿瘤干细胞和肿瘤细胞生成、形态结构和自我更新的幕后因素，与肿瘤细胞的无限生长、远端转移也有很大关系。

张志军等人经过一系列实验发现高迁移率族蛋白B1(HMGB1)的表达与肿瘤的发生、增殖、浸润、转移和血管系统生成等生物学行为联系紧密[6]。且国外[7]已有研究报告称HMGB1在脑胶质瘤中有过表达现象。有学者经过实验发现HMGB1与胶质瘤细胞的演变有所关系，敲低HMGB1基因表达，胶质瘤细胞生长和增殖也随之降低; 而过表达的HMGB1被证实对肿瘤的发展有好处[8]。

HMG在20世纪末才从一种动物的胸腺中发现，实验表明它是存在于真核细胞中继组蛋白之后最多的染色质蛋白。因为分子质量小而在聚丙烯酰胺凝胶电泳过程中快速移动，在学术上被称为高迁移率族蛋白[9]。

许多学者研究表明HMGB1在胃癌、鼻咽癌等人类常见的恶性肿瘤中均有过度表达的情况，与多种不同肿瘤细胞发生、发展、侵袭、转移及患者预后等都有关联[10]。HMGB1表达异常是通过活化NF-Kb来上调NF-Kb目标基因C-IAP2的表达水平，其产物是一种常见的抗凋亡蛋白，对肿瘤有保护作用还能促进肿瘤细胞的增殖。另一方面，当HMGB1过度表达时，则可以敲低调亡基因caspase-9和 capase-3的表达,从而降低肿瘤组织细胞调亡的可能性。同时活化过来的NF-Kb能与MMP-9的关键位点反应，能够极快的加大MMP-9的表达，而MMP-9的极度活化则能够更加明显的上调肿瘤细胞的侵袭转移能力。Zhao等人经过实验研究发现HMGB1在多种肿瘤中异常表达，在促炎因子TNF-α/IL-1等细胞因子的刺激下，可从细胞核转移到细胞质，促进肿瘤的发生发展[11]。在细胞内的TNF-α/IL-1等又可以被细胞外的促炎因子HMGB1上调激活。这种相互影响的关系维持着炎症和肿瘤发生发展的过程。HMGB1与其RAGE受体相互结合形成复合物，从而启动许多信号转导机制，如MAPK、NF-KB、PAI、Cdc42等，引起神经肿瘤细胞的分化和侵袭[12]。Taguchi[13]等人实验表明HMGB1与RAGE特异性结合不但启动了上述各种信号通路来促进肿瘤的演变，且可以有效促进基质金属蛋白酶MMP-2以及MMP-9的过度活化，而这两种物质的效果则是可以增加细胞的通透性，结果是加速了肿瘤细胞向远处侵袭和生长。此外，HMGB1-RAGE信号传导被阻断之后，JNK、MAPK、P42/P44的活性被明显的抑制了，其作用与干扰HMGB1-mRNA的表达相同。

有学者[14]实验证明HMGB1在肿瘤晚期的表达率高达五分之四，肿瘤早期的表达率却远远不如。这与张元峰[15]等人通过免疫组化结果进行比较分析的研究相同，还在病理分级中发现在较高级别的胶质瘤中HMGB1的表达显著高于较低级别的表达率。而这与郭丹[16]等人通过实验的结果相一致。这些实验结论表明HMGB1可作为胶质瘤病理分级诊断及预后如何的重要参考依据。这也为胶质瘤发病机制、预后与医治等提供新的思考方向。

1 晚期糖化终产物的受体(RAGE)

Tripathi[17]等人经过研究发现，肿瘤中的异常表达与肿瘤的演变和恶性程度和HMGB1和RAGE的特异性结合有关。HMGB1过度表达之后与细胞膜上的RAGE特异性反应，能够上调细胞增殖及再生的能力，并且有诱导迁移、自噬及损伤的功能[18]。有学者发现特异性siRNA或RAGE配体下调RAGE能够使癌细胞增殖速度加快[19]。有学者经过研究发现HMGB1和RAGE蛋白特异性反应，以此来活化细胞内的各种信号通路，从而影响肿瘤的演变，而此时的HMGB1来自细胞外[20]。He等人经过实验证实HMGB1/RAGE信号通路可以和Rac/Cdc42途径和MAPK/NF-KB途径相互影响相互制约[21]。肿瘤细胞的侵袭力受p38，JNK，MAPK和p42/p44 MAPK途径所影响，而这些途径可以被HMGB1/RAGE复合物所活化。值得一提的是肿瘤细胞的增值、迁移和细胞中的线粒体功能有关，其可以产生ATP,而HMGB1与RAGE的结合可以上调ATP的生成来调控肿瘤细胞的演变，而一旦干扰HMGB1-RAGE轴的效果，我们可以很明显的观察到ATP生成速度减慢，随之肿瘤的生长迁移被抑制[20]。

2 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)

Yin等人经过研究发现外源性TNF-α可以调控胶质瘤细胞的活性，使胶质瘤细胞灭活从而失去活性，却不会影响正常的脑细胞功能，并提出使用TNF-α后能抑制p53突变型的活化来抑制肿瘤细胞，而可以促进p53野生型活化来诱导肿瘤细胞的凋亡，因此可以推测TNF-α强大的灭癌作用可能是和p53的改变来影响胶质瘤细胞的灭活。因此很多人认为TNF-α是最有前景和希望的抗癌药物，但是因为它有着令人难以解决却致命的副作用，还没有在临床上大批量的使用。但由于其独特的抗癌作用，使研究者们尝试使用各种方法使用已达到治愈肿瘤的效果，比如联合用药等。Iwasaki[22]等发现TNF-α和Tamoxufen的联合用药对胶质母细胞瘤有更强的治疗性，同时也避免了高剂量的毒副反应。有研究发现当HMGB1作用人内皮细胞时，其粘性因子的表达量上调同时肿瘤坏死因子TNF-α的表达量也增加[23]。

近年来有研宄证明HMGB1通过改变P65/P50异源二聚体的结构上调TNF-α及其它的一些炎性因子的表达[24]。HMGB1和TNF-α相互影响，延续调控炎症反应。抗HMGB1抗体能抑制巨噬细胞中TNF-α因子的合成[25]。别良峰[26]等经过实验发现在0.1～50 mg/L范围内单核细胞培养基内的刺激增加分泌，而将浓度在50 mg/L以上HMGB1加入到单核细胞培养基内时，THB1细胞则大量凋亡，致使分泌TNF-α大幅度减少。这此项研究实验里，在胶质瘤中，TNF-α表达和HMGB1的表达量成反比，也就是说TNF-α表达一旦增高HMGB1的表达则会降低。

3 核因子激活的B细胞的K-轻链增强(NF-KB)

恶性肿瘤、炎症反应、自身免疫性疾病和病毒感染已被证明与NF-KB的异常和不受控制的表达有关[27]。NF-KB通过刺激活化一些细胞增殖、生存相关因子，如C-IAP-1、C-LAP-2、TRAF1等而抑制细胞的调亡。而这些抗凋亡细胞因子又可以刺激活化下游的caspase8，继续发展发挥抗调亡的效果。NF-KB的激活可以促进TNF-α、IL-1等细胞因子的表达增加，而这些因子的上调又负反馈的增加NF-KB的活性。NF-KB抗凋亡的主要机制也是通过调控抗凋亡基因及其表达产物来发挥效果的。BCL2、JNK、TNFR等因子都参加了NF-KB活化后抗细胞调亡过程，其机制可能与BCL2、JNK、TNFR基因的过表达能力有关[28]。HMGB1能够刺激NF-KB的活性，NF-KB活性增加可以抑制肿瘤细胞的凋亡，机制大概是HMGB1过表达可抑制 caspase-9和caspase-3活性，从而抑制肿瘤细胞凋亡[29]。

现有证据表明HMGB1能通过RAGE激活NF-KB也能通过TLR-2和TLR4活化NF-KB[30]，但也不排除其他受体参与该途径。深入研究表明，NF-KB 可多途径介导HMGB1的诱导和调控过程，因而有研究中抑制NF-KB的表达及活性后，实验动物脑组织内HMGB1基因的表达或活性不同程度的受到影响。HMGB1激活NF-KB蛋白，NF-KB促进HMGB1，二者互相协同，促进肿瘤发生发展得到多方面的证实。

4 讨论与展望

胶质肿瘤已经逐渐成为了一直困扰广大肿瘤病人及其主治医师的重要健康问题,它甚至严重威胁到人们的健康和日常生活质量。本文总结了炎症因子HMGB1与胶质瘤演变之间的关系。综述了HMGB1与RAGE结合,NF-KB与TNF-α等相互影响激活相关信号通路促进肿瘤进演变的分子机制，并且HMGB1作为一种重要炎症因子,其蛋白的异常表达及其下游信号通路的异常对于胶质瘤细胞表观基因组和生物学特性的影响是极为广泛的,随着对HMGB1研究的深入和技术的发展,有助于研发有效性更高、副作用更小的药物,为胶质瘤治疗提供新的选择。