HMGB1在重癥急性胰腺炎腸黏膜屏障損傷中作用的研究進展

柏超，陳霞，李昌平

(西南醫科大學附屬醫院，四川瀘州646000)

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HMGB1在重癥急性胰腺炎腸黏膜屏障損傷中作用的研究進展

柏超，陳霞，李昌平

(西南醫科大學附屬醫院，四川瀘州646000)

腸道不僅是重癥急性胰腺炎(SAP)發生時損傷的重要器官，而且腸黏膜屏障損傷還可進一步加重SAP。在動物及臨床研究中發現，血清高遷移率族蛋白1(HMGB1)水平與SAP時腸道黏膜損傷嚴重程度顯著相關。其原因為HMGB1作為一種重要的炎癥介質與晚期糖基化終末產物受體(RAGE)、Toll樣受體(TLR2、TLR4、TLR9)等胞膜受體結合，通過相關信號通路使激活的NF-κB進入細胞核，上調炎性因子的基因表達水平并使其大量釋放，從而損傷腸黏膜屏障，導致SAP時的全身炎癥反應、多器官功能障礙。動物實驗發現，阻斷HMGB1可使SAP及其相關的并發癥的進程改善。因此，開展HMGB1及其作用機制通路在SAP腸黏膜屏障中的研究，可為SAP時腸道黏膜屏障損傷的治療提供新的思路和策略。

重癥急性胰腺炎；腸黏膜屏障損傷；高遷移率族蛋白1

重癥急性胰腺炎(SAP)作為常見的臨床疾病，患者病情變化快，病死率高。SAP時患者腸道內菌群失調、腸黏膜屏障功能損傷及細菌易位，進而引起胰腺及周圍滲液的感染、膿毒血癥，這是致使SAP患者后期死亡的重要因素[1]。腸道不僅僅是SAP的“受害者”，同時也是SAP時其他很多嚴重系統并發癥的“啟動者”[2]。在SAP的發病學中，細胞因子網絡的失衡起重要作用。研究發現，在SAP初期胰腺及腸黏膜內就存在白細胞的過度激活,從而產生促炎性細胞因子。高遷移率族蛋白1(HMGB1)可能作為一個重要的炎癥介質參與了SAP患者全身炎癥及多器官損傷，所以其在腸黏膜損傷中所起的作用也日益受到關注。現就HMGB1與SAP腸黏膜屏障的研究進展作一綜述，以期為臨床SAP腸黏膜屏障損傷研究提供新的思路。

1　HMGB1

高遷移率族蛋白(HMG)包括HMGA、HMGB、HMGN 3個家族成員。HMGB1是HMGB的成員之一，其氨基酸排列順序保守，并且廣泛的存在于哺乳動物的各種組織細胞中，為細胞核內的一種重要非組蛋白。

1.1HMGB1的結構和功能HMGB1為由215個氨基酸組成，從N端到C端的結構依次為2個可與DNA結合的結構域即A盒( A box，9～79氨基酸)、B盒( B box，89～163氨基酸)和富含酸性氨基酸并高度重復的酸性尾端(186～215氨基酸)[3]。炎癥反應中主要的活性區域位于B盒，它能復制出HMGB1全長的細胞因子活性，并且在進化中高度保守，而A盒可抑制并拮抗B盒的活性。

1.2HMGB1的生物學功能在細胞核中，HMGB1以“hit-and-run”模式與核小體短暫結合。從這種性質看來，HMGB1與組蛋白H1相似，可以作為DNA的連接器[4]。HMGB1可通過穩定核小體、改變DNA構象，促使轉錄因子與DNA的結合，參與細胞分化及基因的轉錄、表達。膜相關HMGB1參與了細胞分化、腫瘤轉移等多種生理、病理過程。HMGB1在許多情況下可由組織細胞主動分泌，同時也可由壞死、損傷的細胞被動釋放。細胞外HMGB1可刺激免疫細胞表達、分泌炎性遞質TNF-α、IL-1β、IL-6等，而這些炎性遞質又能促進HMGB1的分泌，從而形成一個復雜的、相互調節的、放大的分泌網絡[5]。

1.3HMGB1的信號轉導機制細胞外的HMGB1通過與胞膜受體結合引起細胞內信號轉導，發揮其生物作用。但是，HMGB1準確的信號轉導機制尚不清楚。根據相關報道，晚期糖基化終產物受體(RAGE)及Toll樣受體(TLRs)是HMGB1在炎癥反應過程的兩種主要受體[6]。

1.3.1RAGE受體RAGE是一種廣泛表達于多種細胞表面的受體蛋白。RAGE在通常情況下于組織細胞中呈低表達狀態，但是其表達量可隨配體增多而增多。HMGB1通過與RAGE結合，可使絲裂原活化蛋白激酶被激活[7]，同時也可激活Cdc42、JAK/STAT等信號轉導通路[8]。這些轉導通路可引起活化的NF-κB進入細胞核，誘導炎性因子及其他細胞因子等的產生，還可促進免疫細胞的成熟及細胞膜受體的表達等。

1.3.2TLRsTLRs是單個的跨膜非催化性蛋白，表達于多種細胞中，如巨噬細胞、樹突狀細胞、腸上皮細胞等。當前，在哺乳類動物中發現了TLR1～TLR13。TLRs識別的危險信號即損傷相關模式分子分為2類：外源性危險信號即來源于病原微生物表面的病原體相關模式分子，包括內毒素脂多糖、dsDNA等；機體內源性危險信號，包括HMGB1、防御素等[9]。目前，研究發現HMGB1主要與TLR2、TLR4和TLR9相關。Muzio等[10]認為，TLRs通過髓樣分化因子88(MyD88)及β干擾素TIR結構域銜接蛋白(TRIF)依賴性途徑轉導。MyD88依賴性途徑可介導TLR2、9，TLR4則可同時由MyD88及TRIF途徑介導。MyD88依賴性途徑可使腫瘤壞死因子受體相關因子(TRAF6)活化，活化的TRAF6又可進一步激活促分裂原活化的蛋白激酶(MAPK)及NF-κB信號通路。這些信號的逐級反應使炎性因子的表達大量增加并釋放。因此，TLRs通路的激活可能是SAP時引起全身炎癥反應、多器官功能障礙的重要環節。

TLR4作為目前研究最多的TLRs，它在SAP的病情發展初期就已經參與了機體炎癥反應，并導致SAP惡化[11]。Li等[12]研究表明，TLR4不僅在動物模型的胰腺組織中表達上調，而且在肝、肺組織中表達也明顯增加，還與多器官功能障礙和腸源性感染的發生密切相關[13]。Matsumura等[14]研究發現，TLR2和TLR4或許參與了內毒素及細菌易位。Hoque等[15]發現，TLR9基因敲除的小鼠胰腺炎癥及細胞因子前IL-1β的表達明顯降低，TLR9拮抗劑預處理的急性胰腺炎小鼠其胰腺壞死和肺的炎癥均有不同程度的減輕。揭示TLR9作為炎性介質參與了急性胰腺炎的病情發展。

1.3.3負性調控受體近期研究發現，某些受體可通過與HMGB1結合負性調節HMGB1，抑制炎癥反應。如CD24在Siglec10的參與下與HMGB1 結合可以阻斷NF-κB的活化，抑制炎性因子釋放，被認為是HMGB1天然的負性調控受體[16]。血栓調節蛋白可通過抑制HMGB1和晚期糖基化終產物受體(RAGE)結合，從而抑制下游通路的激活[17]。熱休克蛋白70(HSP70)能夠負性調節HMGB1的表達，從而減輕炎癥反應[18]。

2　HMGB1對SAP及腸黏膜屏障的影響

2.1HMGB1對SAP的影響 Yasuda等[19]發現，SAP患者血清HMGB1在發病72 h明顯升高，與健康對照者血清HMGB1平均水平相比較升高接近3倍，并且與急性胰腺炎、多器官功能衰竭和感染的嚴重程度呈正相關。 Sawa等[20]實驗發現，注射HMGB1中和抗體的SAP小鼠血清胰淀粉酶較對照組明顯下降，胰腺、肺、肝、腎的形態學也較對照組明顯改善。該實驗證明，阻斷HMGB1可使SAP及其相關并發癥的進程改善。Luan等[21]研究證實，降低HMGB1的水平可以抑制NF-κB的活性，減弱炎癥反應并保護SAP繼發的肺損傷，這也與Sawa等[20]的實驗結果一致。

2.2HMGB1對SAP時腸黏膜屏障的影響腸道通透性的增加在急性胰腺炎中起關鍵作用，同時也決定疾病的預后。曾經在SAP動物模型腸系膜淋巴結、肝、胰腺中發現腸源桿菌，實驗也發現細菌移位多發生于小腸[22]。

目前，SAP時腸黏膜屏障損傷的機制尚不明確，患者腸黏膜屏障的損傷可能發生于疾病早期，并且可能導致臨床病情的惡化。近幾年，HMGB1被認為在SAP的腸黏膜損傷中起重要作用。Liu等[23]發現，SAP早期的腸黏膜損傷程度與臨床病情嚴重程度及繼發感染的發生相關。Luan等[24]研究發現，HMGB1在SAP大鼠腸黏膜中的表達從6 h開始升高，上升可超過48 h，同時也證實血清HMGB1水平與腸道黏膜損傷嚴重程度呈正相關。該實驗中模型組大鼠血清淀粉酶、內毒素、二胺氧化酶(DAO)迅速升高；使用丙酮酸乙酯治療組SAP大鼠腸黏膜中HMGB1的表達明顯下降，并且血清淀粉酶、內毒素、DAO也獲得改善。Xu等[25]對SAP患者入院時血清HMGB1水平與腸道黏膜屏障通透性參數的相關性進行分析，發現血漿DAO、血清內毒素、尿甘露醇和乳果糖比值(L/M)與血清HMGB1水平呈顯著的正相關。SAP患者血清HMGB1水平顯著升高，HMGB1可以作為腸道屏障損害和感染的重要指標。因此，改善已升高的腸黏膜的通透性是控制SAP感染并發癥的重要一步。近年來，HMGB1中和抗體應用于改善氣道炎癥[26]、缺血再灌注引起的腸黏膜損傷[27]、腎細胞缺血再灌注損傷[28]、異種器官移植[29]等動物疾病模型中治療效果明顯，但鮮有HMGB1中和抗體用于SAP腸黏膜損傷的的報道。

SAP時腸道黏膜屏障損傷是一個復雜的過程，改善SAP患者腸黏膜損傷對于其控制病情至關重要，目前許多參與其中的細胞、分子相互間的關系仍不明確。近幾年HMGB1重要的生物學效應已引起國內外學者的廣泛關注，現已證實HMGB1與SAP腸黏膜屏障的損傷密切相關，盡管其在各方面的研究進展迅速，但HMGB1在SAP腸黏膜屏障損傷中仍有許多不明確之處，有待進一步深入研究。因此，進一步開展HMGB1及其作用機制通路在SAP腸黏膜屏障中的研究，可以為SAP時腸道黏膜屏障損傷的治療提供新的思路和策略。

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瀘州市人民政府-四川醫科大學聯合課題[2015LZCYD-S04(3/15)]。

李昌平(E-mail： 506854209@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.34.039

R576

A

1002-266X(2016)34-0103-03

2016-06-02)