慢性阻塞性肺疾病、肺炎和肺癌患者血清HMGB1水平及臨床意義

崔正森，李 菡，姜寶珍，張志紅

高遷移率族蛋白B1(high mobility group box 1，HMGB1)是一種重要的非組蛋白染色體結(jié)合蛋白之一，廣泛存在于真核細胞核中。Wang et al［1］發(fā)現(xiàn)HMGB1為一種重要的炎癥介質(zhì)，可以釋放到胞外并介導(dǎo)炎癥反應(yīng);HMGB1作為細胞因子廣泛參與炎癥反應(yīng)［2］，與誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)、細胞分化、細胞遷移、細胞增殖與凋亡等密切相關(guān)。HMGB1在多種人類腫瘤組織中高表達，與多種腫瘤的發(fā)生、浸潤、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為關(guān)系密切，其在肺癌的發(fā)生及發(fā)展中亦有重要作用［3］。肺癌是人類最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和死亡率近年均呈上升趨勢，5年生存率僅10%～15%。該研究通過分析肺炎、慢性阻塞性肺疾病急性加重期(acute exacerbation chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)以及肺癌患者與健康對照者血清中HMGB1水平之間的差異，探討HMGB1在呼吸系統(tǒng)炎癥性疾病及肺癌中的可能作用。

1 材料與方法

1.1 研究對象 選取2012年11月～2013年3月在我院呼吸內(nèi)科住院的AECOPD患者40例，肺炎患者40例，非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)患者30例及同期健康對照者30例。AECOPD、肺炎、肺癌等疾病診斷標準分別參照中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)分會慢性阻塞性肺疾病診治指南、社區(qū)獲得性肺炎診斷和治療指南、美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)NSCLC診斷治療指南等執(zhí)行，其中30例肺癌患者根據(jù)NCCN NSCLC診斷治療指南進行臨床分期(Ⅰ期4例，Ⅱ期6例，Ⅲ期11例，IV期9例)。研究對象均排除糖尿病、高血壓病、結(jié)締組織病、其他腫瘤性疾病等。其中 AECOPD組男22例，女18例;年齡52～81(61.4±5.2)歲;病程5～30(16.5±5.8)年。肺炎組男20例，女20例;年齡27～78(58.4±4.6)歲;肺癌組男17例，女13例;年齡46～76(62.2±7.5)歲。另選30例體檢中心健康志愿者為對照組，其中男16例，女14例;年齡40～69(56.7±7.6)歲。AECOPD、肺炎、肺癌組與對照組在性別比例、年齡上差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

1.2 主要儀器 白細胞(white blood cell，WBC)計數(shù)使用LH-750血液分析儀(beckman coulter，美國)測定;C-反應(yīng)蛋白(C reactive protein，CRP)濃度使用Image特定蛋白分析儀(Beckman Coulter，美國)測定;血清肺癌標志物如癌胚抗原(carcinoma embry-onic antigen，CEA)、細胞角質(zhì)蛋白19片段(cytokeratin 19 fragment，CYFRA21-1)使用美國羅氏化學(xué)分析儀測定。

1.3 標本采集及實驗方法 研究對象均未接受任何治療，入組時即抽取肘靜脈血2 ml，3 h內(nèi)于3 000 r/min離心20 min，離心后收集血清，分裝后－80℃冰箱凍存用于HMGB1濃度的測定。血清HMGB1測定采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)，HMGB1 ELISA試劑盒為美國R＆D公司產(chǎn)品，購自合肥志宏生物有限公司。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料以±s表示。組間比較采用t檢驗。相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性分析法。

2 結(jié)果

2.1AECOPD 患者血清中 HMGB1、CRP、WBC水平 AECOPD組患者血清HMGB1、CRP、WBC水平均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，見表1。

表1 AECOPD組臨床和實驗室資料比較(±s)

表1 AECOPD組臨床和實驗室資料比較(±s)

?

2.2 肺炎患者血清中HMGB1、CRP、WBC水平肺炎組患者血清HMGB1、CRP、WBC水平均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，見表2。

表2 肺炎組臨床和實驗室資料比較(±s)

表2 肺炎組臨床和實驗室資料比較(±s)

?

2.3 肺癌患者血清HMGB1、腫瘤標志物水平 肺腺癌組患者血清HMGB1、CEA水平均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，見表3;肺鱗癌組患者血清HMGB1、CYFRA21-1水平均明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，見表4;不同分期肺癌患者血清HMGB1水平比較:Ⅳ期明顯高于Ⅲ期(P ＜0.01)、Ⅲ期明顯高于Ⅱ期(P ＜0.01)、Ⅱ期明顯高于Ⅰ期(P＜0.01)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，見圖1。

表3 肺腺癌組臨床和實驗室資料比較(±s)

表3 肺腺癌組臨床和實驗室資料比較(±s)

?

表4 肺鱗癌組臨床和實驗室資料比較(±s)

表4 肺鱗癌組臨床和實驗室資料比較(±s)

?

圖1 不同分期肺癌患者血清HMGB-1水平比較

2.4 相關(guān)性分析 Pearson相關(guān)性分析顯示，在AECOPD組，患者血清HMGB1水平與CRP、WBC均呈正相關(guān)(r=0.490，P=0.001;r=0.413，P=0.008);在肺炎組，患者血清HMGB1水平與CRP、WBC均呈正相關(guān)(r=0.500，P=0.001;r=0.465，P=0.002);在肺腺癌組，患者血清HMGB1水平與CEA水平呈正相關(guān)(r=0.607，P=0.036);在肺鱗癌組，患者血清HMGB1水平與CYFRA21-1亦呈正相關(guān)(r=0.607，P=0.008)。

3 討論

HMGB由Johns在20世紀60年代發(fā)現(xiàn)，因其分子量小、在聚丙烯酰胺凝膠電泳中的高遷移能力而得名，HMG家族有3個成員即 HMGB1、HMGB2、HMGB3。其中HMGB1廣泛分布于淋巴組織、腦、肝、肺、心、脾、腎等組織細胞中，是含量最多的HMG蛋白，其從受損的或壞死的細胞內(nèi)被動分泌，從被刺激的單核細胞或巨噬細胞內(nèi)主動分泌;細胞外的HMGB1通過與其受體結(jié)合刺激其他細胞產(chǎn)生適當?shù)纳飳W(xué)效應(yīng)。

文獻［4－5］報道HMGB1在膿毒癥、內(nèi)毒素血癥、腫瘤、自身免疫性疾病等疾病的發(fā)病機制中可能發(fā)揮重要的作用。近來研究［6］顯示血清HMGB1變化參與了COPD的發(fā)生發(fā)展，是COPD急性加重的炎癥機制之一。Yoshinori et al［7］發(fā)現(xiàn)肺炎患者的血清HMGB1濃度明顯高于普通流感患者。本研究顯示，AECOPD及肺炎患者血清HMGB1水平顯著高于正常者;CRP水平和WBC計數(shù)是反映機體炎癥嚴重程度的常用實驗室指標，AECOPD及肺炎患者血清HMGB1與 CRP及 WBC呈正相關(guān)，說明血清HMGB1亦可能參與了COPD及肺炎的發(fā)生發(fā)展，是AECOPD及肺炎發(fā)生的炎癥機制之一;HMGB1在AECOPD及肺炎患者的血液中均高度表達，容易檢測，HMGB1是一種重要的晚期炎癥介質(zhì)，且較腫瘤壞死因子(TNF)、白介素1(IL-1)等早期速發(fā)型炎性介質(zhì)具有更重要的臨床意義。

目前研究［8］顯示，HMGB1還參與多種腫瘤以及自身免疫性疾病等多種病理狀態(tài)的發(fā)病機制。新近研究［9］顯示HMGB1在多種腫瘤組織中表達增加，其水平在NSCLC、胃癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌中明顯升高，并且對評估腫瘤浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、大小及預(yù)后提供重要價值;腫瘤的大小、轉(zhuǎn)移情況、臨床分期等是影響惡性腫瘤患者預(yù)后的主要因素［10］。肺癌是常見的惡性腫瘤之一，其嚴重威脅人類生命健康，尤其是NSCLC，中晚期內(nèi)科治療效果差，死亡率居高不下，其浸潤性生長和轉(zhuǎn)移是主要原因，腫瘤的浸潤轉(zhuǎn)移與多種蛋白的表達有關(guān)。Schraml et al［11］通過在肺癌中研究 HMGB1 的配體晚期糖基化終末產(chǎn)物受體，報道在肺癌中HMGB1存在高表達，指出HMGB1在肺癌發(fā)生中起著主要作用。

本研究結(jié)果顯示NSCLC的患者血清中HMGB1表達水平比健康對照者顯著增加，同時對腫瘤不同分期標本血清HMGB1水平進行檢測，結(jié)果顯示肺癌患者血清HMGB1水平與臨床病理特征的關(guān)系密切，血清HMGB1水平在Ⅲ期和Ⅳ期NSCLC中明顯高于I期和Ⅱ期，提示HMGB1在肺癌的發(fā)展、浸潤及轉(zhuǎn)移中有可能起著重要的作用。HMGB1水平與肺癌腫瘤標志物水平在NSCLC中的表達具有正相關(guān)，聯(lián)合檢測可作為臨床NSCLC早期輔助診斷、判斷預(yù)后的依據(jù)。由于本研究中研究樣本量相對較少，對于其臨床應(yīng)用價值需要通過擴大樣本量進一步研究。

總之，HMGB1在AECOPD、肺炎以及肺癌患者血液中水平均有明顯升高，提示HMGB1在肺部炎癥性疾病和肺癌中有重要臨床意義，能否成為治療這些疾病的靶點，還需大量的研究。

［1］Wang H，Bloom O，Zhang M，et al.HMG-1 as a late mediator of endotoxin lethality in mice［J］.Science，1999，285(5425):248－51.

［2］Grasser M，Lentz A，Lichota J，et al.The arabidopsis genome encodes strutturally and functionally diverse HMGB-type proteins［J］.J Mol Biol，2006，358(3):654 －64.

［3］Ellerman J E，Brown C K，de Vera M，et al.Masquerader:high mobility group box-1 and cancer［J］.Clin Cancer Res，2007，13(10):2836－48.

［4］Chen G，Ward M F，Sama A E，et al.Extracellular HMGB1 as a proinflammatory cytokine［J］.J Interferon Cytokine Res，2004，24(6):329－33.

［5］Shang G H，Jia C Q，Tian H，et al.Serum high mobility group box protein-1 as a clinical marker for non-small cell lung cancer［J］.Respir Med，2009，103(12):1949 －53.

［6］Weitzenblum E，Chaouat A，Canuet M，et al.Pulmonary hypertension in chronic obstructive pulmonary disease and interstitial lung diseases［J］.Semin Respir Crit Care Med，2009，30(4):458 －70.

［7］Yoshinori Ito，Yuka Torii，Rieko Ohta，et al.Increased levels of cytokines and high-mobility group box 1 are associated with the development of severe pneumonia，but not acute encephalopathy，in 2009 H1N1 influenza-infected children［J］.Cytokine，2011，56(2):180－7.

［8］Raucci A，Palumbo R，Bianchi M E，et al.HMGB1:A signal of necrosis［J］.Autoimmunity，2007，40(4):285 －9.

［9］Chung H W，Lee S G，Kim H，et al.Serum high mobility group box-1(HMGB1)is closely associated with the clinical and pathologic features of gastric cancer［J］.J Transl Med，2009，7:38.

［10］Gnanasekar M，Thirugnanam S，Ramaswamy K.Short hairpin RNA(shRNA)constructstargeting high mobility group box-1(HMGB1)expression leads to inhibition of prostate cancer cell survival and apoptosis［J］.Int J Oncol，2009，34(2):425 － 31.

［11］Schraml P，Bendik I，Ludwig C U.Differential messenger RNA and protein expression of the receptor for advanced glycosylated end products in normal lung and non-small cell lung carcinoma［J］.Cancer Res，1997，57(17):3669 －71.