基因组学与应用生物学，2020年，第39卷，第10期，第4872-4876页
评述与展望
R e v i e w a n d Progress
HMGB1：诱导R IR I早期的内源性危险信号？
刘强王嘉军，
湖北民族大学医学部，恩施，445000
* 通信作者，**********************
摘要肾脏缺血时，坏死和凋亡的肾小管上皮及血管内皮细胞会释放出高迁移率族蛋白(high mobility group box 1，H M G B1)。H M G B1 可能是诱导肾脏缺血再灌注损伤(renal ischemia and reperfusion injury，R1R1)早期的内源性危险信号。本研究主要阐述了在R I R丨早期，胞外H M G B1的来源以及与R I R I的关系。H M G B I 可促使天然调节型T细胞(nTreg)丧失炎症抑制作用甚至可能翻转为促炎性细胞，该分子同时诱导巨噬细胞 分泌大量炎性因子，并作用于活化的巨噬细胞使其自分泌H M G B1，二者共同作用造成肾脏缺血再灌注早期 炎症损伤。如在损伤早期阻断H M G B1的多重作
用，不仅可以消除巨噬细胞的炎症反应，而且可能恢复 n T r e g的炎症抑制作用，从而减轻炎症反应，可能会对肾脏起到更好的保护作用。
关键词肾缺血再灌注损伤，高迁移率族蛋白
The High Mobility Group Box 1(HMGB1) is an Endogenous Risk Signal that Could Induce the Early Period Inflammatory of Renal Ischemia-reperfusion Injury (RIRI)?
Liu Qiang W a n g Jiajun*
Medical School, Hubei Minzu University, Enshi, 445000
* Corresponding author, **********************
DOI: 10.13417/j.gab.039.004872
Abstract H M G B1can be released from necrotic and apoptotic renal tubular epithelial and endothelial cells i n renal ischemia.H M G B1m a y be an endogenous danger signal to induce the inflammatory in the eraly renal ischemia and reperfusion injury(RIRI).In this review,w e focued on the source of extracellular H M G B1,the relationship between H M G B1and RIRI.H M G B1could promot
e the loss of suppression function of the Natural Regulatory T Cells (nTreg)and even m a y reverse to pro-inflammatory cells.H M G B1m a y induce macrophage to secrete a large number of inflammatory cytokines and act on activated macrophages to autocrine H M G B l.They cause inflammatory damage in the early RIRI.If blocking the multiple effects of H M G B1,in the eraly RIRI,could not only eliminate the inflammatory response of macrophages,but also restore the suppression llinction of nTreg, thereby reducing the inflammatory response,which m a y play a better protective role on the kidney.
K e y w o r d s Renal ichemia-reperfusion injury(RIRI),High mobility group box protein 1 (H M G B1)
肾脏缺血再灌注损伤(renal ischemia and reperfli-伤反而加重的病理生理现象，临床上主要见于肾移 sion injury,RIRI)是指以肾小管上皮细胞缺血坏死为植、创伤和低血容量性休克等，是缺血性急性肾功能 特征，在缺血的基础上恢复血流后，肾组织器官的损衰竭的主要发病机制，具有较高的发病率和死亡率
基金项目：本研宄由国家自然科学基金(No. 81760289)和湖北民族学院博士启动金(No. MY2015b027)共同资助
引用格式：Liu Q., and Wang J.J., 2020, The high mobility group box 1(HMGB1) is an endogenous ri
sk signal that could induce the early period isnflammatory of renal ichemia-reperfusion injury (RIRI)? Jiyinzuxue Yu Yingyong Shengwuxue (Genomics and Applied Biology), 39(10): 4872-4876 (刘强，王嘉军，2020, HMGB1：诱导RIRI早期的内源性危险信号？基因组学与应用生物学，39(10): 4872-4876)
HMGB1：诱导RIRI早期的内源性危险信号？4873
(Patschan and M u丨丨er，2015)。自从 Flore(1972 年)报道
了肾缺血再灌注损伤以来，不仅对R I R丨的机制研宄
成为热点，而且如何对其进行有效防治也成为临床
上需要攻克的难题。R I R丨的病理生理机制较为复杂，免疫炎症反应是R I R丨主要机制之一(Malek and N e-matbakhsh,2015)。固有免疫和适应性免疫应答的多 种免疫细胞及其产生的多种促炎/抑炎性细胞因子均 可引起免疫炎症反应诱发R1R I。
R I R I可分为缺血引起的肾损伤(又称为冷损伤) 和再灌注后引起的肾损伤(又称为热损伤)。再灌注后 肾脏损伤的病理生理过程又可分为两个阶段：（1)早期阶段(再灌注1〜24 h);(2)晚期阶段(再灌注24-72 h)。早期阶段以巨嗤细胞活化，氧应激(oxygen stress,O S)以及释放促炎性因子(T N F-ctJL-6, IL-lp)为
主要特 征；而晚期阶段以炎性细胞(主要中性粒细胞)浸润为 特征，炎性因子(T N F-a及IL-ip)等参与中性粒细胞 浸润(Bonventre and Y a n g,201丨）。曾经认为，R I R丨过程晚期中性粒细胞浸润是关键(Melinda and Pisetsky，2014)，浸润的中性粒细胞释放R O S和蛋白酶等直接 造成肾脏损伤，其结果是肾小管细胞进•步大量凋 亡和坏死，最终引起肾脏功能衰竭，甚至导致全身多 脏器功能障碍综合征。因此，对R I R I的干预措施主 要是针对抑制再灌注晚期阶段中性粒细胞浸润和阻 断损伤促炎因子引起炎症效应，但结果均不理想。目前临床上针对R I R I的防治尚无特别方法，因此 深入研究R I R丨的发病机制，为临床防治R I R I提供 新的策略成为迫切需要解决的科学问题。
近期研究发现，肾脏缺血早期(冷损伤)时坏死的 肾上皮、内皮细胞释放的H M G B1不但可能是造成 R I R I的早期的关键因素，而且是引发整个R1R丨免疫 炎症炎性“瀑布式”反应的重要因子(Zhuetal.,2013; Zhang eta丨.,2015)。基于王嘉军教授前期研究结果，现将H M G B1与R I R I的关系作一综述，为以后R I R1的研究以及防治提供一种新的思路。
1 HM GB1的特质作用
H M G B1作为一种高度保守的D N A结合蛋白，普遍的存在于真核细胞中，它不仅起到稳定核酸结 构的作用，而且能发挥调节转录、基因表达等多种功 能(丫3叩613丨.，2015)。人类只1^081大小约为30让0, 含215个氨基酸，拥有2个由约80个氨基酸组成的 A和B结构域，以及一个约30个氨基酸的酸性C
尾 (图1)。A结构域可以拮抗B结构域的功能，起到抑 制炎症和肿瘤血管增生的作用；然而B结构域的功
抑炎功能区促炎功能区
Anti-inflammatory Pro-inflammatory
图1HMGB1的结构特征
Figure 1Structure feature of HMGB1
能与炎症细胞因子的活化密切相关，促炎活性的最 小序列位于a a89~aa 109。H M G B1可通过激活巨噬 细胞，释放炎性因子；同时可以抑制调节性T细胞的 抑制炎症作用，甚至使其作用丧失。
2 R IR I早期H M G B1作用的方式
2.1 HMGB1与巨噬细胞的作用
H M G B1主要通过两种机制释放至细胞外(Yang et al., 2013): (1)被动释放：H M G B1通过受损的组织 细胞损伤、坏死或凋亡被动释放，并成为诱导其他细 胞的非生理性死亡的危险信号;(2)主动分泌：
张晨光巨噬细 胞、D C细胞和N K细胞等多种炎症细胞主动分泌H M G B1。近年研究显示，释放至胞外的H M G B1还具 有多种作用，如对细胞分化有促进作用，以及对炎症 有触发和调节作用等(Hemfindez-Pando et al., 2015; Huebener et al.，2015)。
有研宄发现，R I R I小鼠肾脏H M G B1和T L R4水平显著高于对照组，并且认为R I R I早期，坏死、凋 亡的肾细胞被动释放的H M G B1作为内源性危险信 号(endogenous damage signal)可与损伤早期聚集的巨 嗤细胞上相应的模式识别受体(pattern recognition re­ceptor,P R R)如T L R2、T L R4 结合后活化 N K_k B，促使 T N F-a、IL-12、IL-l p等促炎因子合成、释放，并作用 于活化的巨噬细胞使其自分泌H M G B1，从而形成正 反馈，造成炎症的级联放大效应，进而延长炎症反应 (Huebener et al.,2015)。
2.2 HMGB1对D C的作用
巨噬细胞主动分泌H M G B1可作为内源性配体 与树突状细胞(dendritic cell,D C)上的T L R4结合，诱 导D C成熟(张晨光等，2014，中国免疫学杂志，30(2): 275-279; Dorfleutneret a丨.，2015)。成熟的 D C上调表 面共刺激分子的表达，提供“第二信号”给T淋巴细 胞产生细胞免疫应答，又促使D C分泌T G F p、IL-l(3、1[-6、丨卜2、丨1^2丨、丨1^23等细胞因子，影响〔047进—步分化为 Thl、T h2、Treg、T h l7 等细胞(Loi et al., 2013; M u s u m e c i et al., 2014)。提示 H M G B1
既是
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R1R丨的早期免疫炎症的启动者，激活并放大R I R I早 期浸润巨噻细胞释放促炎性因子，H M G B1又可是炎 症晚期的促进者，启动适应性免疫应答产生。
3 R IR I 与 nTreg
3.1 nTreg是介导RIR丨早期的主要免疫细胞
传统观念认为R1R丨的主要细胞是中性粒细胞 浸润产生(Kim et al.，2015)，而C D4+T细胞激活并浸 润过程需要2〜3 d。现在研宄发现，在R I R1早期 (0.5~1 h)肾组织内观察到T细胞浸润(饶建华和王学 浩，2014，器官移植，5(5): 261-265; Zhao et al.，2014)，表明在损伤早期T细胞进入肾组织，时间上比中性 粒细胞浸润肾组织要早，是介导R I R1损伤早期最重 要的淋巴细胞。R I R I早期浸润到损伤组织的C D4+T 来源和作用仍存在较大的争议。有学者(Zhao etal.，2015)认为是非依赖抗原特异性激
活的C D4+记忆T 淋巴细胞，分泌IL-17、丨L-23等细胞因子促进中性粒 细胞聚集缺血组织局部，并可分泌丨F N-7介导肾损 伤，是加重炎症反应的细胞。但免疫组化结果证实：正常肾脏实质天然存在的C D4T细胞是其的新亚 自然调节性 T细胞(nature regulatory T cells,nTreg)，占肾脏单核细胞总数约2%。据此，研究人员认为 RIRI早期浸润到损伤组织的是nTreg。如果是初始 C D4T细胞接受D C提呈抗原信息活化的效应性T 细胞，至少应在损伤晚期(3~5 d)方可迁移至肾脏。
3.2 RIRI修复期nTreg的作用方式
R I R丨过程中，T r e g抑制炎症反应、减轻肾损伤及 其修复作用而言，损伤早期是由天然分布的n T r e g产 生炎症抑制作用，而在修复期可能是由初始C D4+接 受刺激活化后迁移的iTreg的抑制。黄文娟等(2014) 动物实验证实过继移植T r e g可以减轻小鼠缺血再灌 注引起的肾脏损伤，且具有剂量依赖性，这可能和抑 制促炎因子T N F-a、IL_6和抗炎因子IL-10有关。问题在于尽管正常肾脏实质天然存在Treg，但R I R丨早期未能发挥有效的抑制肾脏巨噬细胞浸润、活化释 放生大量的促炎性因子的作用，导致后期中性粒细 胞趋化至损伤组织，并促使D C成熟激活适应性免疫 应答形成“瀑布性”炎症，造成A K丨甚至急性肾功衰 竭。
4 HM G B1对n T re g的作用方式
有研宄表明：坏死细胞释放天然或重组H M G B1均可通过T L R4来调控n T r e g细胞的免疫抑制作用 (
Zhuetal.,2011)。H M G B1 低浓度可能降低 nTreg的抑制作用，而高浓度却增强n T r e g的抑制功能(Wild et al.,2012)。王嘉军教授经研究发现,H M G B1可通过 结合n T r e g上的T L R4增强其促炎性因子IFN-7分 泌，减少抑炎性因子IL-10和T G F-|3合成，降低对效 应性C D4T细胞的抑制作用(Luoetal.，2017)。可见 R I R I早期，H M G B1促使n T r e g丧失炎症抑制作用甚 至可能翻转为促炎性细胞，与巨噬细胞共同造成早期 炎症损伤。在R1R I缺血期坏死的肾上皮细胞、血管 内皮细胞释放的H M G B1结合再灌注损伤早期浸润 的巨噬细胞和n T reg细胞上的T L R4受体，促使下游 的信号传导通路活化，造成了多种促炎因子的释放，激活早期的炎症反应，造成肾损伤。H M G B1/T L R4信 号转导途径包括(Li et al.，2014) M y D88依赖途径和 非M y D88依赖途径。
5展望
综上所述，目前有关保护R1R丨的研究主要集中 在抑制损伤晚期中性粒细胞迁移或阻断促炎性因子 的作用或采用过继T r e g细胞。R I R I缺血期坏 死、凋亡的细胞释放的危险信号H M G B1既可促使 巨噬细胞释放促炎因子募集中性粒细胞，又可造成 肾实质的nTreg细胞抑制功能丧失，还可引发适应性 免疫应答产生加重损伤局部的作为“瀑布性”炎症反 应。在损伤早期阻断H M G B1的多重作用可能比针 对晚期中性粒细胞的迁移或阻断促炎性因子单一干 预获得更好的效果。在R I R I缺血损伤期坏死的肾小 管上皮及血管内皮细胞释放的内源性危险信号H M G B1通过结合膜型T L R4，对巨噬细胞形成正反 馈促炎性因子释放，同时降低肾脏天然存在的nTreg 炎症抑制作用甚至转为促炎性细胞，并且促使
被活 化的巨噬细胞分泌大量的H M G B1，促使此级联反应 进一步放大，从而加重局部损伤，产生严重的“瀑布 性”炎症反应。此过程的各因素共同作用诱导了 RIRI 早期严重的炎症反应，造成肾脏早期损伤(图
H M G B1对巨噬细胞和n T r e g细胞的作用的信 号转导通路是通过H M G B1/T L R4受体结合后的胞 内M y D88依赖途径和非M y D88依赖途径产生的。在R I R1早期阻断H M G B1/T L R4信号通路，使 H M G B1不能与巨噬细胞和n T r e g上的T L R4结合，一方面，不仅可以阻止巨噬细胞合成释放促炎性因 子，并且不会激发巨噬细胞自主分泌H M G B1与D C 上的T L R4结合，避免炎症级联反应放大，不会使“瀑
HMGB1：诱导RJR丨早期的内源性危险信号？4875
图2R IR I早期HMGB1对巨噬细胞和nTreg细胞的作用 Figure 2 Effect of HMGB1 on macrophages and nTreg cells in early RIRI
布样”炎症反应发生，避免H M G B l早期免疫炎症的 启动和炎症晚期的促进作用的丧失，尽早消除巨噬 细胞的炎症反应；另一方面，可能恢复n Treg对巨噬 细胞、D C细胞和中性粒细胞等炎症细胞的抑制作 用，从而减轻炎症反应。可见，在R I R丨早期阻断 H M G B1A T L R4信号通路，可以有效的保护R I R1早期 的肾脏组织及细胞，避免后续的组织损伤。H M G B1作为R1R I的早期的关键因素，以
及引发整个R1R1免疫炎症炎性“瀑布式”反应的重要因子，越早阻断 其作用，越能最大程度上的减轻缺血再灌注损伤对 肾组织细胞的损害。此思路方法不仅有助于H M G B1作用的进一步深入研究，更可以为临床深入研宄 R I R丨的发病机制、防治R1R丨、乃至其他组织器官的 再灌注损伤的防治提供新的策略。
作者贡献
刘强是本实验研究组的执行人，并完成了相关 文献的分析、论文初稿的写作；王嘉军是项目的构思 者及负责人，指导实验设计、数据分析、论文写作与 修改。两位作者均阅读并同意最终的文本。
致谢
本研究由国家自然科学基金(N o.81760289)和湖 北民族学院博士启动金(N o.M Y2015b027)共同资助。
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