高遷移率族蛋白B1與宮頸癌相關性的研究進展

熊焱強，李會，王玎，李志英

宮頸癌（cervical cancer）是最常見的婦科惡性腫瘤，全球每年共有527 600人被診斷為宮頸癌，其中265 700人死亡，在女性惡性腫瘤中發病率排第2位，病死率排第4位［1-2］。高遷移率族蛋白B1（highmobility groupbox 1 protein，HMGB1）是一種普遍存在于哺乳動物細胞中的染色質成分，具有多種生物學功能，在細胞遷移、炎癥反應、細胞分化和腫瘤轉移中起著重要作用，它作為信號調節因子有著介導感染、損傷和炎癥反應、促進細胞自噬、誘導細胞死亡及激活天然免疫等多種生物學功能［3］。隨著研究的深入，越來越多的證據表明HMGB1能通過參與細胞自噬、DNA損傷修復、細胞凋亡、增殖、血管生成及免疫逃逸等過程來促進腫瘤的發生發展［4-6］。

1 HMGB1概述

HMGB1是一種含有215個氨基酸殘基的高度保守的單鏈多肽，分子質量約為25 Kda，由A-box、B-box及C-tail 3個獨特的結構域組成。其中A-box位于N-末端，由9～79氨基酸殘基組成，它不具有生物學效應，是受體的結合位點；B-box由95～163氨基酸殘基組成，B-box前20個氨基酸主要發揮細胞因子活性的作用；C-tail在羧基末端，僅含30個天冬氨酸和谷氨酸殘基，可參與介導HMGB1與DNA的結合［7］。HMGB1在腫瘤浸潤轉移、炎癥反應、動脈粥樣硬化和缺血灌注再損傷等過程中發揮重要作用。HMGB1在細胞內可與核小體結合并維持其穩定性，參與DNA重組、復制和修復過程，并調節多種基因的轉錄；在細胞外其參與組織修復、炎癥反應、促進樹突狀細胞（Dendritic Cells，DC）的成熟遷移及T淋巴細胞的極化。此外，HMGB1在腫瘤細胞的增殖、分化、凋亡以及侵襲轉移中都起到重要作用，也可以與晚期糖基化終末產物受體（RAGE）結合，促進腫瘤細胞的生長及血管的生成［8-9］。HMGB1有主動和被動兩種分泌方式：干擾素（Interferon，IFN）、白細胞介素（IL）-1及腫瘤壞死因子（TNF-α）等細胞因子和細胞應激等因素均可誘導DC和單核巨噬細胞主動分泌HMGB1；此外，壞死的細胞也可以被動釋放出HMGB1。腫瘤細胞壞死后釋放的HMGB1在腫瘤微環境中可以引起慢性炎癥，有利于腫瘤存活、生長與轉移，且細胞凋亡時釋放的HMGB1與DC表面的Toll樣受體4（TLR4）相互作用可以促進DC細胞向T淋巴細胞呈遞腫瘤抗原［10-11］。

2 HMGB1在宮頸癌中的表達及意義

高晗等［12］應用免疫組化技術分析了在116例宮頸鱗癌首診病人的宮頸癌組織和30例正常宮頸組織中HMGB1蛋白的表達情況，發現HMGB1在宮頸癌組織中呈高表達，且HMGB1的表達水平與病人年齡、臨床分期及淋巴結轉移等因素密切相關。Pang等［13］研究發現HMGB1在正常宮頸組織、宮頸上皮內瘤變（CIN）和宮頸癌中的表達水平呈逐漸升高的趨勢，且HMGB1表達水平與FIGO分期、淋巴結轉移及分化程度均密切相關，且HMGB1的表達與核轉錄因子-κB（NF-κB）的表達水平呈正相關，與E-鈣黏蛋白（E-cadherin）呈負相關。該課題組進一步研究發現HMGB1與叉頭框轉錄蛋白3（Foxp3、IL-10）的表達水平呈顯著正相關，與IL-2呈負相關，且宮頸癌中HMGB1的表達水平與血清中鱗狀上皮細胞癌抗原（SCC）呈正相關（r＝0.517，P＜0.05），單因素分析顯示宮頸癌組織HMGB1蛋白升高則HPV感染復發率也升高［14］。該研究者認為是HMGB1的高表達激活了調節性T細胞和促進Th2細胞的極化從而導致宮頸癌的免疫逃逸。郝權等［15］也證實了HMGB1在宮頸癌組織中呈高表達，且其高表達與腫瘤分期、浸潤和轉移密切相關，而與腫瘤大小和分化無關。分析發現HMGB1及其結合受體RAGE在轉移性宮頸癌中的表達水平均顯著高于原發癌，且兩者的表達具有相關性（r＝0.66，P＜0.05）。因此該研究者認為HMGB1參與組織侵襲和轉移，且HMGB1/RAGE信號通路在宮頸癌的轉移中起重要作用。以上研究均證實了HMGB1在宮頸癌中呈高表達，且這種高表達可以促進宮頸癌發生發展以及其免疫逃逸，有利于宮頸癌細胞的浸潤、轉移。因此，HMGB1可以作為宮頸癌生物靶向治療的一個潛在靶點，為宮頸癌的生物治療提供一個新的途徑。

3 HMGB1在宮頸癌診斷中的意義

眾多研究均已證實HMGB1在宮頸癌中呈異常表達，那么這種異常表達能否使得HMGB1成為宮頸癌診斷的新的標志物呢？Yu等［16］應用免疫組織化學方法來檢測宮頸細胞中HMGB1的表達情況，發現隨著宮頸癌的進展，HMGB1的表達水平逐漸升高：CIN-1、CIN-2、CIN-3及宮頸癌中HMGB1陽性染色率分別為69.4%、96.9%、100%和100%，不同級別的CIN的HMGB1的陽性率差異有統計學意義（P＜0.005）。因此，該研究者認為通過免疫組織化學方法檢測宮頸細胞學標本中HMGB1的表達水平在宮頸病變的篩查中具有潛在價值，有望成為一種新的宮頸癌篩查手段。Sheng等［17］研究發現復發性宮頸鱗癌組織中HMGB1的表達水平明顯高于原發灶，用酶聯免疫吸附法（ELISA）檢測了112例復發性宮頸癌、174例原發性宮頸癌病人和128例健康受試者血清中HMGB1、SCC、角蛋白19片段（CYFRA21-1）及癌胚抗原（CEA）的含量，發現復發性宮頸癌病人血清HMGB1水平顯著高于原發病人和健康對照組，統計分析得出HMGB1、SCCA、CYFRA21-1及CEA診斷宮頸癌的受試者工作特征曲線下面積（AUC）分別為 0.816、0.768、0.703和 0.625。其中HMGB1的特異度和陽性似然比最高，分別為78%和3.25；且四者聯合檢測可以進一步提高診斷靈敏度和特異度。因此，該研究者認為血清中的HMGB1可作為評價宮頸鱗狀細胞癌病人診斷的特異性標志物。趙雪春［18］發現較子宮肌瘤病人及健康人群，宮頸癌病人外周血HMGB1 mRNA表達水平明顯升高（P＜0.05），宮頸癌組織中HMGB1 mRNA表達水平高于對照組，且發生轉移宮頸癌病人的淋巴組織中HMGB1表達水平明顯高于未發生轉移者（P＜0.05）。因此該研究者認為，宮頸癌根治術前外周血中HMGB1 mRNA表達水平可作為診斷早期宮頸癌循環腫瘤細胞的標志物。綜上可知，宮頸癌組織、宮頸脫落細胞及血清中的HMGB1在蛋白水平和mRNA水平的檢測都是宮頸癌診斷潛在的新方法，為宮頸癌的早期診斷和篩查提供了新的生物標志物。

4 HMGB1在宮頸癌治療中的價值

4.1 HMGB1對宮頸癌細胞的作用Pang等［13］用不同濃度的HMGB1處理宮頸癌HeLa細胞后，發現HMGB1刺激后可以使HeLa細胞失去細胞極性，由上皮細胞向梭形細胞過渡，細胞間連接稀疏。蛋白質印跡法（Western Blot）和實時熒光定量PCR（qRTPCR）檢測發現HMGB1處理后的HeLa細胞的細胞質中E-cadherin和核因子κB抑制蛋白（IκB）表達水平降低，而NF-κB和E-鈣黏蛋白（N-cadherin）的表達上調。而NF-κB抑制劑（BAY11-7082）和RAGE拮抗劑均能顯著抑制宮頸癌細胞中HMGB1介導上皮間質轉化。這提示了HMGB1與宮頸癌的發生有關，并可通過激活NF-κB信號通路促進宮頸癌細胞的侵襲和轉移。Xia等［19］用10 g/mL的順鉑處理宮頸癌HeLa細胞24 h和48 h后發現HMGB1的表達水平呈現出顯著的時間依賴性，且在順鉑耐藥的HeLa/DDP細胞株中的表達水平顯著高于順鉑敏感的HeLa細胞（P＜0.01）。此外，順鉑對HeLa/DDP細胞株的半數抑制濃度（IC50）為HeLa細胞5.3倍（P＜0.01）。細胞成分分布的分析表明HMGB1從細胞核向細胞質的轉移促進了順鉑耐藥，并進一步證實其機制是丙酮酸乙酯抑制HMGB1的細胞質移位，從而抑制了HeLa細胞的增殖。此外，通過轉染短發夾RNA（shRNA）特異性抑制內源性HMGB1表達后，能夠降低宮頸癌細胞的活性和潛在的逆轉順鉑耐藥，并誘導細胞凋亡。重組HMGB1蛋白可以促進HeLa細胞的自噬，其過程由細胞外信號調節激酶1/2的磷酸化介導的。由上該研究者認為，細胞質HMGB1移位和HMGB1誘導的細胞自噬都能通過抑制細胞凋亡而促進宮頸癌細胞對順鉑耐藥性。而邱媛媛等［20］通過RNA干擾技術抑制宮頸癌HeLa細胞中HMGB1基因的表達后，發現實驗組細胞生長受到明顯抑制，且細胞遷移率降低。因此該研究者認為抑制HMGB1基因表達能抑制HeLa細胞增殖、侵襲和遷移。此外，有研究報道宮頸癌細胞分泌的可溶性HMGB1可以調控漿細胞樣樹突細胞（pDCs）的功能：抑制pDC的成熟，減少Toll樣受體（TLR9）刺激識別后IFN-α的分泌，并促進這些pDC形成耐受性，而抑制HMGB1的表達可以恢復pDC的表型［21］。該研究者認為抑制HMGB1在宮頸癌中的表達可以抑制其腫瘤免疫耐受，為宮頸癌的治療提供了新的思路。以上研究都表明，HMGB1在宮頸癌細胞增殖、侵襲、遷移、腫瘤免疫耐受以及對化療藥物敏感性等方面都有著一定的意義，可以作為宮頸癌生物治療的新靶點。

4.2miRNA靶向HMGB1對宮頸癌細胞的抑制作用miRNA是一類內源性表達的小分子的非編碼單鏈RNA，可以通過不完全堿基互補配對與靶基因的3’非編碼區（3’UTR）相結合，從而下調靶基因的表達水平［22］。最近一些研究表明某些特異性的miRNA可以靶向下調HMGB1的表達，從而影響宮頸癌細胞的生物學特性。Chandrasekaran等［23］研究發現在宮頸癌組織及細胞系中HMGB1均呈高表達，且miR-34a呈低表達，通過熒光素酶報告基因發現miR-34a可以與HMGB1的3’UTR結合。將miR-34a轉染入宮頸癌和結腸癌細胞后，HMGB1的表達水平顯著降低，且腫瘤細胞增殖、遷移和入侵能力減弱。同樣，Jiang等［24］研究發現在宮頸癌組織中miR-142的表達明顯下調，且miR-142的表達水平與的FIGO分期和淋巴結轉移呈負相關（P＜0.001）。通過細胞實驗，他們發現在宮頸癌細胞中過表達miR-142后，SiHa和HeLa細胞凋亡增強，細胞的侵襲性減弱，且HMGB1表達下調，熒光素酶報告基因證實了HMGB1是miR-142的直接靶基因。該研究者認為宮頸癌中miR-142表達的下調提高了HMGB1表達，從而抑制了腫瘤細胞的凋亡，并增強了其侵襲轉移能力。

5 HMGB1在宮頸癌預后評估中的作用

HMGB1的高表達與包括宮頸癌在內的多種惡性腫瘤病人的預后密切相關，提示它是腫瘤預后的獨立因素和潛在的生物標志物。Wu等［25］薈萃分析包括宮頸癌在內的11種惡性腫瘤的18項研究，發現HMGB1的高表達與惡性腫瘤病人的總生存期和病人無瘤存活率均密切相關。且無論是通過免疫組織化學方法檢測組織中HMGB1還是ELISA法測定血清HMGB1的表達，高水平的HMGB1與病人較差預后的相關性都是一致的。Xu等［26］發現在宮頸癌細胞核中HMGB1的強陽性率顯著高于CIN和正常宮頸組織，而自噬相關蛋白（LC3）在宮頸癌組織中呈低表達（P＜0.001），且兩者的表達量呈負相關。細胞核中HMGB1的高表達與腫瘤細胞血管轉移有關，而細胞質中HMGB1的高表達與淋巴結轉移密切相關。細胞核和細胞質中HMGB1的高表達均意味著低的總生存率（OS）和無瘤生存率（DFS），而LC3的高表達與預后良好相關。多因素分析顯示，無論細胞核和細胞質中的HMGB1都是宮頸癌OS和DFS獨立預后因素。同樣Sheng等［17］的研究中同樣證實了高血清HMGB1水平與無病生存率（P＝0.009）和總生存率（P＝0.018）呈負相關。Pang等［14］也發現HMGB1高表達病人的平均生存期為12.13個月，明顯低于低表達者的29.75個月（P＜0.01），也證明了HMGB1可以作為宮頸癌一個潛在的獨立預后指標。由以上可知，HMGB1的高表達往往意味著宮頸癌病人的不良預后，表明其可以作為宮頸癌預后評估和治療療效評價的一個標志物。

6 小結與展望

宮頸癌在全球范圍內發病率和病死率居高不下，尤其是在發展中國家，其中大多數病人的死亡與診斷過晚及治療失敗有關。HMGB1在宮頸癌的細胞增殖、侵襲、轉移以及腫瘤免疫逃逸等過程中發揮著重要作用，可以作為宮頸癌早期診斷及預后評估潛在的生物標志物，并可作為其新的治療靶標。HMGB1在宮頸癌發病機制中具體作用的探究、對宮頸癌診斷準確性和敏感性的提高、大樣本臨床試驗的驗證是當前的研究要點。盡管基于HMGB1的宮頸癌靶向治療報道較多：包括HMGB1抗體、小分子拮抗劑、RNA干擾及miRNA靶向等不同方法，但相關的靶向治療的動物實驗和臨床前試驗等仍未見報道。總之，雖然HMGB1在宮頸癌中的研究尚處于起步階段，相信隨著研究手段的多樣化和臨床樣本量的增加，HMGB1未來會在宮頸癌的診斷、個體化治療和預后評估等方面擁有廣闊的應用前景。