高迁移率族蛋白B1在卵巢癌中的研究进展及应用

胡冰冰，汤小晗，卢美松

卵巢癌作为女性常见的肿瘤疾病之一，每年新发病例达到24万例，严重威胁女性生命健康[1]。发病隐匿、早期诊断困难、化疗后复发及耐药等问题导致卵巢癌死亡率高，总体生存率低。探索卵巢癌的发病机制、寻找新的生物标志物和分子靶点，是提高卵巢癌诊疗效果及患者预后的主要途径[2]。高迁移率族蛋白B1(high mobility group box-1 protein，HMGB1)广泛参与了妇科恶性肿瘤的发生发展，与肿瘤的分化、恶性生物学行为及化疗耐药等密切相关。深入探究HMGB1在卵巢癌发生发展中的分子机制及其潜在的应用价值，对卵巢癌的早期诊断、预后评估及靶向治疗等方面均具有重要的指导意义。在这篇综述中，我们重点阐述了HMGB1在卵巢癌细胞侵袭、转移中发挥的作用和可能机制及其在卵巢癌临床诊治中的应用潜能。

1 高迁移率族蛋白B1概述

HMGB1是HMGB家族中含量最丰富的染色质相关非组蛋白，在几乎所有人类细胞中都有表达，生理条件下主要定位于细胞核中[3]。HMGB1的结构包括两个碱性DNA结合域(A-box和B-box)和一个带负电荷的C-末端组成[4]。A-box和B-box构成HMGB1的非特异性DNA结合区[4]。当结合DNA时，B-box主要负责解开DNA的结构，而A-box负责增强结合DNA的活性[5]。B-box还可以与细胞核和线粒体中的DNA结合，并通过调节胞质内的信号转导在细胞外环境中充当炎性细胞因子[6]。C-末端包含B-box的拮抗点、晚期糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation end products，RAGE)和Toll样受体(toll-like receptors，TLRs)是其主要作用的PRPs等受体结合位点、组蛋白结合位点，具有降低B-box与DNA的结合力、参与核小体重塑等功能[3,7]。HMGB1的表达受翻译后修饰的影响，包括乙酰化、磷酸化、甲基化等，这些修饰可以影响蛋白质与DNA/染色质之间的相互作用，并调节HMGB1从细胞核向细胞质及细胞外的移位[8]。而不同亚细胞定位的HMGB1其生物学功能不同。

HMGB1在恶性肿瘤的发生发展中具有多种生物学功能。HMGB1参与了肿瘤免疫抑制。肿瘤来源的HMGB1能够激活调节性T细胞活性，后者作为一种特殊的T细胞亚群，抑制自然获得性CD8T细胞依赖的抗肿瘤免疫[9]。坏死癌细胞释放的HMGB1，通过激活RAGE、抑制免疫激活，从而促进化疗耐药肿瘤细胞的再生和转移[10-11]。HMGB1也是肿瘤细胞调控新生血管形成的重要调节因子。HMGB1通过调节缺氧诱导因子1促进乳腺癌、卵巢癌组织血管形成，进而上调VEGF的表达[12-13]。HMGB1在自噬诱导的肿瘤发生和耐药中起重要作用。在阿霉素和依托泊苷等药物治疗后，自噬在卵巢癌、肺癌等癌症紫杉醇、顺铂等化疗耐药中异常激活[14]。此外，Zhang等[15]研究表明，HMGB1诱导的自噬增强导致多囊卵巢综合征颗粒细胞胰岛素抵抗。除此之外，HMGB1还通过调控肿瘤细胞的增殖、分化、侵袭及凋亡生物学行为参与恶性肿瘤的发生发展。尤其是HMGB1与miRNA、lncRNA等非编码RNA之间相互作用，已经在恶性肿瘤机制研究中获得广泛关注[16]。

2 高迁移率族蛋白B1与卵巢癌临床病理特征的关系

已有多项研究显示HMGB1在卵巢癌患者血清及肿瘤组织中显著高表达，且与卵巢癌患者肿瘤学分期、预后等显著相关。Wang等[17]对12项关于卵巢癌中HMGB1表达水平的研究进行了荟萃分析，结果显示，卵巢癌患者组织和血清中HMGB1的表达均高于良性肿瘤或正常组织。Li等[18]研究表明，上皮性卵巢癌患者血清HMGB1水平随肿瘤分期的升高而增加，且完全缓解患者血清HMGB1水平在治疗后显著降低，复发卵巢癌患者血清HMGB1水平明显高于未复发卵巢癌患者[18]。HMGB1高表达的卵巢癌患者无进展生存期、中位总体生存期仅为低表达者的1/2，而合并风险率则增加了1.40倍，提示HMGB1与卵巢癌患者预后密切相关[17,19]。因此，探讨HMGB1在卵巢癌发生、发展的可能机制将有效提高卵巢癌诊治的及时性、准确性及有效性，为卵巢癌的诊治提供新的思路。

3 高迁移率族蛋白B1促进卵巢癌发生、发展的可能机制

3.1 高迁移率族蛋白B1通过TLR4/ NF-κB信号通路促进卵巢癌细胞侵袭、转移

HMGB1作为一种重要的DAMP分子，通过激活卵巢癌细胞表达TLRs启动促炎信号通路，从而介导卵巢癌细胞释放各种细胞因子和趋化因子，诱导卵巢癌肿瘤相关炎性微环境形成。在HMGB1表达显著增加的卵巢癌组织中，TLR4高表达，NF-κB信号通路被激活，且HMGB1高表达的卵巢癌患者肿瘤侵袭性强，临床结局差[20]。Jiang等[2]对20例上皮性卵巢癌患者肿瘤组织进行RT-qPCR及免疫印迹法，进一步证实了HMGB1、TLR4、NF-κB在上皮性卵巢癌中表达增加。且将患者根据肿瘤分期分组，或根据分化程度分组发现，晚期组HMGB1、TLR4和NF-κB的表达水平均显著高于早期组，低分化组HMGB1、TLR4、NF-κB的表达均显著高于中、高分化组。Pearson相关性分析显示,NF-κB、TNF-α作为下游因子与HMGB1、TLR4呈高度正相关[21]。此外，HMGB1对NF-κB信号通路的激活还能通过促进卵巢癌细胞上皮间充质转化，发挥促卵巢癌侵袭和转移的作用[22]。HMGB1/TLR4/ NF-κB信号通路与卵巢癌临床病理特征的关系提示，HMGB1/TLR4信号通路可能与卵巢癌细胞的侵袭、转移等肿瘤生物学行为有关。

目前已有研究表明，黄芪皂苷IV通过调控HMGB1/TLR4信号通路抑制卵巢癌细胞侵袭、转移。黄芪皂苷IV是一种具有抑制肿瘤细胞侵袭和提高化疗敏感性的中药提取成分。Wang等[23]发现，黄芪皂苷IV能够通过抑制巨噬细胞M2样极化，进而抑制卵巢癌细胞侵袭、转移。HMGB1/TLR4信号通路参与了黄芪皂苷IV抑制卵巢癌进展的分子机制。实验发现，给予外源性HMGB1能够显著削弱黄芪皂苷IV对M2巨噬细胞介导的卵巢癌细胞侵袭和转移的抑制作用。这提示HMGB1的表达增加对其下游受体TLR4的表达具有正性调控作用，继而发挥促进M2巨噬细胞诱发的卵巢癌细胞侵袭、转移的作用。因此HMGB1/TLR4信号通路可能是通过介导巨噬细胞M2样极化促进卵巢癌细胞的侵袭、转移，靶向HMGB1能够有效拮抗M2巨噬细胞极化诱导的卵巢癌细胞的恶性进展。

3.2 高迁移率族蛋白B1通过FAK/PI3K/Akt信号通路增强卵巢癌细胞转移潜能

研究表明，HMGB1通过诱导FAK、PI3K、Akt和mTOR磷酸化而促进卵巢癌的发生和转移。BTB/POZ蛋白家族是一个进化保守的蛋白质-蛋白质相互作用结构域，存在于重要的转录调控因子中，参与多种生物学过程。Ko YB[24]等发现BTB能够诱导卵巢癌细胞OVCAR3中FAK、PI3K和Akt去磷酸化，激活卵巢癌细胞凋亡，从而削弱其侵袭及转移的潜能。HMGB1能够以浓度依赖的方式激活FAK、PI3K和Akt的磷酸化，拮抗BTB诱导的去磷酸化过程，进而促进FAK/PI3K信号通路相关蛋白的表达。免疫共沉淀证实了HMGB1与BTB存在直接相互作用。且HMGB1能够显著促进OVCAR3细胞迁移[24]。这些结果表明，HMGB1能够通过拮抗BTB诱导的去磷酸化，激活FAK/PI3K/Akt信号通路，从而增强卵巢癌细胞转移潜能。此外，HMGB1对PI3K/AKT信号通路的激活同时也促进了血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达，进而增强卵巢癌细胞血管形成和侵袭能力[25]。

3.3 高迁移率族蛋白B1通过促进血管、淋巴管生成促进卵巢癌细胞侵袭、转移

原发性肿瘤组织的侵袭依赖于新生血管的形成。HMGB1及VEGF在卵巢癌组织中呈现高表达[26]。抑制HMGB1的表达能够显著抑制裸鼠人上皮性卵巢癌移植瘤中STAT3、VEGF-A的表达和微血管的生长[13]。HMGB1通过抑制STAT3信号通路降低VEGF-A的表达和微血管形成,从而抑制肿瘤组织细胞凋亡，促进移植瘤生长。淋巴转移是卵巢癌常见的转移途径之一。在肿瘤微环境中，HMGB1和肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAMs)则可通过促进肿瘤淋巴转移而促进卵巢癌的发生发展。Zhang等[27]采用免疫组织化学方法检测了108例卵巢组织中HMGB1、TAMs和淋巴管密度的表达。通过相关性检验发现，恶性卵巢肿瘤中HMGB1的表达水平和TAMs的浸润程度均高于正常卵巢组织，且与淋巴结转移密切相关。HMGB1表达水平、TAMs数量均与淋巴管密度呈正相关。体外研究显示，HMGB1或TAMs都能通过诱导淋巴内皮细胞增殖、转移和毛细血管形成来促进淋巴管生成。更重要的是，HMGB1与TAMs联合应用能够显著增强彼此促淋巴管生成的效果，二者之间协同促进的具体分子机制还有待阐明[27]。

3.4 高迁移率族蛋白B1在SIRT1调控卵巢癌细胞侵袭、转移中发挥关键作用

SIRT1是一种依赖烟酰胺腺苷二核苷酸(NAD+)的组蛋白去乙酰化酶,能够调节HMGB1乙酰化和胞外释放。Jiang等[28]通过建立细胞及裸鼠移植瘤模型证明，SIRT1通过抑制HMGB1的表达、乙酰化、核质移位，显著抑制卵巢癌细胞侵袭、转移和血管形成能力。HMGB1的乙酰化修饰是其发挥促癌特性的重要机制，靶向HMGB1可能是卵巢癌治疗的一大潜能靶点。

3.5 高迁移率族蛋白B1通过调控多种蛋白质分子促进卵巢癌细胞侵袭

梁婉琪等[29]利用RNA-seq技术检测了SKOV3 细胞在敲除HMGB1前后多种基因的表达变化，发现趋化因子5(chemokine 5,CXCL5)、E2F转录调节因子3(E2F transcription factor 3,E2F3)和叉状头转录因子3(forkhead box protein P3,FOXP3)在HMGB1敲除后下调最为明显，通过KEGG通路富集分析发现三种分子均与肿瘤增殖、侵袭通路相关。E2F3是E2F转录因子家族的成员，作为转录激活因子调节细胞周期G1/S转变，参与调节细胞增殖、侵袭[30]。HMGB1通过上调E2F3的表达，促进卵巢癌细胞的侵袭[30]。此外，HMGB1还可以增加CXCL12的表达，抑制卵巢癌细胞凋亡[25]。

综上所述，HMGB1可通过多种途径促进卵巢癌细胞的侵袭和转移。因此，迫切需要评估哪些通路被激活，以及激活它们的因素。此外，了解这些途径是否协同作用以增强HMGB1的促癌特性也十分重要。抑制这些通路可能成为抑制卵巢癌发生、发展的一种有前景的策略。近年来通过酵母双杂交法联合免疫共沉淀技术，研究者发现了大量在卵巢癌中与HMGB1存在直接相互作用的、新的因子，包括与细胞增殖、侵袭、转移、凋亡、上皮-间充质转化、能量代谢、免疫逃避等相关的多种类型[31-32]。对这些HMGB1-相互作用因子的生物学效应及作用机制的研究将会为卵巢癌的临床诊治提供新的思路及靶点。

4 高迁移率族蛋白B1在卵巢癌临床诊治中的应用潜能

鉴于HMGB1在促进卵巢癌细胞侵袭、转移能力中具有显著作用，其在卵巢癌临床诊疗中具有较大的应用潜能。首先，HMGB1可用于卵巢癌患者疾病诊断、进展及预后的判断。HMGB1高表达的卵巢癌患者，其总体平均生存期为56个月，而低/无表达患者则为104个月[33]。卵巢恶性肿瘤风险判定规则(ROMA)是一种新的卵巢癌风险评价指标，通过联合计算CA125和HE4，对存在盆腔肿块的妇女进行更准确的风险预测。饶欢欢[34]分析了HMGB1及ROMA单独应用时对卵巢癌诊断的特异性及敏感性，发现单独使用HMGB1作为卵巢癌诊断指标时，其特异性较低；单独以ROMA为诊断指标时特异性虽然明显高于HMGB1，但敏感性较低。HMGB1与ROMA联合应用能够将诊断的敏感性及特异性分别提高到93.2%、92.3%[34]。而较高水平的血清HMGB1与较高的上皮性卵巢癌肿瘤分期、较低的生存期也密切相关[19]。因此，HMGB1有望成为上皮性卵巢疾病诊断、进展及预后判断的独立预测因子。其次，血浆HMGB1是复发性卵巢癌多肽疫苗治疗的潜在生物标志物。Waki等[35]监测了复发性卵巢癌患者在个体化多肽疫苗接种过程中血浆HMGB1水平的变化。研究结果显示，HMGB1水平在第一轮免疫后有所下降，且与免疫后髓系细胞抑制频率显著相关，表明血浆HMGB1水平可以作为多肽疫苗接种反应性的评价指标[35]。探究HMGB1与疫苗接种者总体生存期的临床试验正在进行中[35]。研究还表明，HMGB1还可作为卵巢癌化疗敏感性的评价指标。顺铂是卵巢癌治疗的一线化疗药物，顺铂耐药是影响卵巢癌患者化疗疗效的主要原因。Li等[36]研究表明，顺铂耐药的卵巢癌患者肿瘤组织中HMGB1蛋白表达阳性率为84.21%，而顺铂敏感者则为22.73%。刘晓霞等[37]以人卵巢透明细胞癌细胞系ES-2及人卵巢腺癌细胞系SKOV3位研究对象，也得到了相同的结论。 在卡铂耐药的卵巢癌组织中同样也观察到了HMGB1的高阳性率[38]。但在贝伐单抗处理后的HMGB1表达水平未见明显变化[32]。因此，HMGB1在卵巢癌临床诊治中具有良好的应用潜能，监测卵巢癌患者血清、血浆及病理组织中HMGB1的水平能用以指导卵巢癌治疗策略，改善预后，避免耐药。

5 小结与展望

卵巢癌居高不下的发病率和病死率与其早期诊断困难、化疗耐药率高等密切相关。HMGB1在卵巢癌侵袭、转移过程中发挥着重要作用，可以作为卵巢癌肿瘤分期、预后评估、药物敏感性判断的潜在生物标志物，并有望成为卵巢癌新的治疗靶标。卵巢癌作为分型最多的肿瘤，现有研究在上皮性卵巢中较为深入。在未来的研究中我们可以关注HMGB1在其他类型卵巢癌中的作用机制，以明确HMGB1对不同类型卵巢癌发病机制的作用是否相同。通过相关靶向治疗策略的动物实验和临床前试验、大样本临床数据的验证来全面挖掘HMGB1在卵巢癌发生发展中的作用。相信随着研究的逐渐深入，HMGB1定会在卵巢癌的诊断、个体化治疗和预后评估等方面拥有广阔的应用前景。