肿瘤中HMGB1功能的研究进展

    HMGB1几乎存在于所有的多细胞生物中。最初，人们认为它是富含酸性氨基酸和碱性氨基酸的一类染色质相关蛋白。HMGB1是一种高度保守的核蛋白，作为染色体结合蛋白结合在DNA上，能够促进蛋白质合成后组装相关目的基因的转录。在细胞外的HMGB1参与炎性反应、细胞分化、细胞迁移和肿瘤转移。HMGB1与晚期糖基化产物受体（Receptor of advanced glycation end product，RAGE）相互作用与肿瘤发生发展紧密相关。     1 HMGB1的结构、表达和功能     HMGB1有两个DNA结合区，分别称为A box和B box，每个结合区长度为75个氨基酸残基，除此之外，还有一个带负电的C端尾部，具有连续的谷氨酸和天冬氨酸的氨基酸序列。此分子高度保守性，它的翻译后修饰有多种形式，包括糖基化、乙酰化、甲基化、磷酸化，其中只有乙酰化的HMGB1能和同源的DNA多聚酶α形成一个特异的复合体并且激活该酶，而乙酰化和磷酸化则能够引起HMGB1自细胞核向胞浆的转运。在多数肿瘤中，HMGB1的表达受到转录因子p53、c-Myc和Kruppel样受体4（Kruppel-like factor 4，KLF-4）。HMGB1无论是在正常细胞还是癌细胞的细胞核内都是持续表达的。来源于肿瘤细胞自身的天然乙酰化的HMGB1能够阻碍DNA的复制，而重组的HMGB1则无此功能，但在体外实验中，蛋白激酶C能使重组的HMGB1发生磷酸化而重新获得这项功能。HMGB1也可以激活多种转录因子的活性，这在癌症的发展过程中是极其重要的。这些转录因子包括p53、p73、Rb蛋白、Rel/NF-κB家族以及包括雌激素受体在内的细胞核激素受体。发生应激的细胞或死亡的细胞释放出HMGB1，释放细胞外的HMGB1在肿瘤中有着相互矛盾的双重作用。一方面，它可以促进肿瘤新生血管的生成，并可以引发保护性抗肿瘤T细胞反应；另一方面，它能够通过TLR-4促进成熟DC的肿瘤抗原递呈功能。体内外实验显示，中和或者敲除HMGB1或TLR-4都能够使机体抗肿瘤免疫反应消失。     2 HMGB1在凋亡和自噬中的作用     HMGB1曾经被认为是细胞坏死特异性的标志，然而后来人们发现无论是发生自噬还是凋亡的细胞都能释放HMGB1。因细胞的种类和所受的应激不同，HMGB1在过程中的作用也不同。HMGB1能够通过Bcl-2家族的Bak阻挡酵母细胞的凋亡，HMGB1也能通过高表达钙联蛋白阻碍酵母细胞内质网相关的凋亡。HMGB1还能够帮助细胞躲避由紫外线、CD95、T**L、Casp-8和Bax引起的凋亡。HMGB1在人类癌组织中的表达明显升高，这与抗凋亡蛋白c-IAP2的上调有关。在肿瘤放化疗后，肿瘤细胞内的HMGB1和其他细胞因子一同被释放出来，形成一个局部紊乱的微环境。在这样一种微环境中HMGB1对肿瘤免疫的作用是双向的：一方面它能促进血管异生，同时它又能激发保护性抗瘤T细胞的反应。HMGB1可以直接或间接地调节自噬：一方面， HMGB1可以直接和自噬蛋白Beclin1相互作用，使其脱离Bcl-2而直接调节自噬；另一方面，在肿瘤细胞和免疫细胞中HMGB1能够促进MEK-ERK的活性，而MEK-ERK信号通路能通过直接调节Beclin1而来调节自噬，这说明HMGB1可以间接调节自噬。HMGB1对自噬的调节具有重要生物学意义。RAGE/HMGB1可以维持自噬并限制凋亡而维持胰腺癌细胞和结肠癌细胞的存活。HMGB1能通过PI3KC3- MEK-ERK信号通路直接激活自噬，调节自噬体的形成。     3 HMGB1在肿瘤发展中的作用     3.1 HMGB1与肿瘤血管生成     肿瘤的迅速生长常伴随着微血管的密度相对降低，这会使肿瘤组织慢性缺氧，最终导致肿瘤部分坏死。这些缺氧和坏死区域会使血管生长因子的表达增高，并引起巨噬细胞的聚集，这些巨噬细胞会产生血管生成相关的细胞因子。HMGB1及其受体RAGE的结合会导致NF-κB的激活，进而使白细胞黏附分子和前炎性反应分子及血管生成因子表达上调。HMGB1与肝磷脂形成的复合物也能促进血管生成。在体内外实验中，人们利用抗体封闭HMGB1后，发现血管生成受到抑制。     3.2 HMGB1与肿瘤细胞复制     肿瘤细胞能够自我提供生长信号，对生长抑制信号不敏感并且能够抵抗凋亡。在体外试验中，HMGB1能够促进成熟的和胚胎性的Mesoangioblasts细胞增殖和转移。肿瘤细胞的HMGB1还能促进巨噬细胞凋亡并抑制其增殖。端粒具有DNA重复序列，位于真核生物和部分原核生物的线性染色体的末端，它的维持对于细胞的无限增殖至关重要。人类正常细胞染色体中端粒的缩短会导致复制老化，而在肿瘤细胞中则缺少这一现象，因此恶性肿瘤细胞得以生存，这一生物学行为主要是由于端粒酶的激活所致，在这个过程中HMGB1是必须的，HMGB1在同源染色体有丝分裂分离时，从染色体上脱离下来并且参与端粒的维护。目前，HMGB1和端粒生物学行为之间的关系还不清楚。     3.3 HMGB1与肿瘤的浸润及转移     在胃癌和结肠直肠癌中RAGE的表达与肿瘤的浸润与转移之间的关系紧密。阻断RAGE-HMGB1的相互作用将会抑制p44/p42、p38和SAP/JNK、MAPK的活性，而这些分子与肿瘤的增殖、浸润和金属基质蛋白酶的表达紧密相关。T细胞浸润转移因子1（T lymphoma invasion and metastasis 1， Tiam1）是一个鸟嘌呤交换子，能够激活Rac，最近被确认为是直结肠癌转移相关基因。Tiam1转染的直结肠癌细胞能上调Fasin-1、热休克蛋白27、HMGB1和谷胱甘肽S-转移酶的表达。Trophinin是一种人类滋养叶细胞特异性表达的黏附分子，该分子高表达的病人预后较差，在Trophinin表达阳性的病人中有65.6% HMGB1/RAGE共表达，这一结果提示Trophinin通过HMGB1/RAGE来促进肿瘤浸润。利用RAGE和HMGB1的反义S寡居核苷酸（S-oligodeoxynucleotide，S-ODNs）处理Colo320、WiDr细胞，发现细胞的生长、迁移和浸润生长受到明显抑制。     4 HMGB1与靶向治疗     由于HMGB1及其受体在各类型肿瘤中普遍增高，因此可将HMGB1的配体或受体作为潜在的重要治疗靶点。针对这一靶点，人们正从以下几个方面谋求治疗方法。     4.1 HMGB1中和抗体     利用抗HMGB1抗体处理内毒素预处理后的小鼠可以增长其存活期，这种反应具有剂量依赖性，小鼠的存活期与HMGB1的抗体使用频率呈现正相关。HMGB1中和抗体能够通过中和胞外HMGB1封闭TNF-α 和 IL-6的释放，但是这种抗体不能阻碍HMGB1的分泌，中和抗体能够阻碍肠炎相关性肿瘤的发生及生长。     4.2 丙酮酸乙酯     丙酮酸乙酯（Ethyl pyruvate，EP）能够阻碍内毒素刺激的RAW264.7鼠的巨噬细胞中TNF和HMGB1的释放，同时还能降低HMGB1的释放并减轻鼠类肠炎、肾局部缺血和再灌注损伤。在肝癌模型中，利用EP预处理30min再在接下来的9天持续灌注瘤组织能够明显的阻碍肿瘤组织的生长，并呈剂量依赖性，在向体内注射肿瘤细胞后血清中IL6和HMGB1的水平在随之增高，在经EP处理后的则有明显减低。     4.3 铂治疗     铂治疗导致两种DNA加和物的形成：一个是1,2链内dGpG交联和一个小的1,3链内dGpTpG加和物。这两种加和物可以被一个切除物修复系统所修复。HMG可以通过区域模体结合到铂-DNA-dGpG加和物上通过HMGB1的酸性区形成一个防护物来抵御核酸切除酶的活性。在利用顺铂治疗皮肤癌的初始阶段HMGB1仍旧结合于核酸上，但随着治疗的进行，组织坏死，HMGB1的含量明显增加。     4.4 橡黄素     橡黄素作为一种抗氧化剂具有抗炎作用，能调节NO、IL-6和TNF-α的释放，因此可以降低组织氧化损伤，并阻断由LPS引起的自发凋亡和中性粒细胞的激活。橡黄素能阻断HMGB1的释放和激活，能限制MAPK和NF-κB两条信号通路的激活，这两条信号通路对HMGB1引起的下游细胞因子的释放来说非常关键。橡黄素和自噬阻断剂渥曼青霉素能够阻断LPS引起的LC3II的产生和聚合，也能够阻碍HMGB1的迁移和释放。橡黄素的一系列功能使之成为一种很有潜能的抗癌剂，这包括细胞周期调节、与II型雌激素受体结合、阻断络氨酸激酶。     4.5 其他试剂     像抗凝剂、内生性激素、迷走神经兴奋剂、一些中草药成分、硬脂酰LPC以及切去端部的HMGB1 A Box这样的一些试剂可以一定程度上通过降低HMGB1的蓄积来治疗败血症实验模型，需要进一步的研究来确认阻断HMGB1的释放来治疗炎症的疗效并且探寻它们在癌症治疗中的作用。     5 展望     HMGB1不仅是一个细胞核内因子也是一个分泌性蛋白。在细胞核内它能与DNA结合，促进蛋白质与特异的DNA结合。在胞外，它与RAGE高度亲和，与肿瘤的发生发展及转移关系密切。目前研究认为在正常的组织中HMGB1的表达量很少，而当有炎症或肿瘤发生时其表达水平增高，在肿瘤的发展和转移中具有重要作用，这使得该分子可能成为肿瘤治疗的靶点之一。需要进一步临床和基础的研究来确认HMGB1在肿瘤中的作用，从而确定针对该分子的治疗价值。（中华医学研究杂志 2012年9月12卷9期）

  本站所注明来源为"爱爱医"的文章，版权归作者与本站共同所有，非经授权不得转载。

  本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们

  联系[email protected]，我们将立即进行删除处理