高迁移率族蛋白B1介导脓毒症免疫功能障碍研究进展(1)
DOI：10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2015.02.029
基金项目：国家自然科学基金重点项目(81130035， 81372054);国家重点基础研究发展计划项目(2012CB518102)
作者单位：100048北京，解放军总医院第一附属医院创伤研究重点实验室(任超、姚咏明);温州医科大学附属第一医院(任超);解放军第一八一医院烧伤整形中心(童亚林)
通信作者：姚咏明，Email： c_ff@sina.com
脓毒症(sepsis)是由感染引发的机体失控性、持续性炎症反应，并能进展为严重脓毒症、脓毒性休克甚至多器官衰竭，严重地影响危重患者的救治成功率[1]。传统的观点认为，脓毒症过程中出现的炎症介质瀑布式释放是脓毒症高致死率的一个重要原因。随着研究的深入，越来越多的拮抗炎症细胞因子措施开始应用于脓毒症治疗的临床试验，然而迄今为止收效甚微[2]。近年来的资料提示，应激打击下机体出现免疫功能低下，甚至免疫麻痹，使得初始感染扩散以及机会性致病菌感染增加，进而导致脓毒症患者病死率升高[3]。表明免疫功能紊乱亦是脓毒症患者死亡的重要诱发因素之一，机体的免疫功能状态与脓毒症的预后密切相关。
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Boomer等[4]对因严重脓毒症而死亡的40例ICU患者进行脾脏、肺脏免疫细胞表型及细胞因子分泌情况检测发现，与对照组相比，死亡患者脾和肺中免疫细胞分泌细胞因子的总量减少约10%，并且出现抑制性受体如PD1表达上调、调节性T细胞(Treg)增殖活跃以及髓系抑制性细胞(MDSC)数量增多，而这些变化与患者年龄、糖皮质激素使用以及营养状态没有明显相关性。此外，对严重创、烧伤打击后免疫细胞基因分析证实，调节固有免疫的基因出现明显上调，而调节适应性免疫的基因则呈现下调[5]，同时表达促炎/抗炎细胞因子及其受体的基因亦存在表达失衡的现象[6]。由此可见，脓毒症免疫功能紊乱主要表现为细胞免疫功能障碍以及促炎/抗炎反应失衡，机体多种调控机制异常可能参与了机体免疫功能障碍过程。
有研究资料证实，高迁移率族蛋白B1(HMGB1)作为一种晚期炎症介质，在脓毒症、脑炎、关节炎等多种疾病的病理生理过程中发挥重要作用[7-8]。机体多种细胞包括巨噬细胞、树突状细胞(DC)、NK细胞等活化后均能产生HMGB1。在盲肠结扎穿孔(CLP)诱导的脓毒症动物模型中观察到血循环中HMGB1水平明显升高，并能持续较长时间，给予特异性抗HMGB1抗体能显著提高脓毒症动物存活率[9-11]。进一步研究发现，HMGB1对于细胞免疫功能具有双向调节效应，且与HMGB1的剂量与作用时间密切相关[12]。然而，目前对HMGB1影响免疫功能的确切作用及其机制仍了解甚微。
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1HMGB1概述及在脓毒症发病中的作用
HMGB1是一种分子质量为30 000的非组蛋白DNA结合蛋白，属于高迁移率族蛋白家族一员，在种群间具有高度保守性。人类HMGB1基因位于13q12，完整的蛋白结构由215个氨基酸残基组成，能稳定核小体结构，同时HMGB1能与DNA结合，促进基因转录。近年来，对HMGB1进行结构功能分析发现，其能被活化细胞分泌或坏死细胞释放到细胞外，发挥促炎效应，这与其含有的B box结构有关[13]。应用重组B box能促进巨噬细胞和中性粒细胞释放TNF-α发挥促炎效应，而B box特异性抗体能明显减少由HMGB1或B box所致TNF-α的释放，提示B box是HMGB1发挥促炎效应的主要部分，针对B box的拮抗剂可能在减轻炎症反应的同时减少由拮抗剂非特异性所致副作用。研究发现HMGB1的另一个重要组成部分A box参与抗炎反应过程，重组A box能显著减少HMGB1诱导巨噬细胞TNF-α、IL-1β等释放，且具有剂量依赖性;进一步观察证实，重组A box能通过抑制HMGB1与巨噬细胞结合从而发挥抗炎效应[14-15]。因此，HMGB1对免疫功能调节双重性的可能机制与其不同组成部分的功能差异性密切相关。
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脓毒症时循环中HMGB1水平的改变具有一定的规律性。例如，在肺炎、腹膜炎以及尿路感染所致脓毒症过程中，局部及全身血循环中HMGB1浓度均明显增加[16]。在脓毒症动物模型中证实，给予特异性抗HMGB1抗体、丙酮酸乙酯等HMGB1抑制剂能显著降低脓毒症动物的死亡率，甚至在24 h后干预仍然有效[7]。提示HMGB1作为一种延迟释放的炎症介质，是脓毒症晚期的主要致病因素之一，针对HMGB1干预明显延长了脓毒症治疗的时间窗，并有可能改善脓毒症患者的预后。目前，关于脓毒症过程中HMGB1影响机体免疫反应的确切机制仍未充分阐明，有资料提示HMGB1可能通过影响细胞因子的合成与释放、固有免疫与适应性免疫细胞功能状态，以及神经内分泌免疫网络等途径，参与脓毒症免疫紊乱的病理生理过程。
2HMGB1对细胞因子合成与释放的影响
细胞因子在脓毒症的病理过程中发挥重要作用。细胞因子主要分为促炎细胞因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、HMGB1等，以及抗炎细胞因子IL-4、IL-10、IL-13等。正常情况下，机体促炎细胞因子与抗炎细胞因子保持动态平衡;脓毒症等急危重症状态下，机体对促炎与抗炎调节失控以至平衡打破，则可诱发全身各系统、多脏器的广泛损伤及功能障碍。, http://www.100md.com(任超 童亚林 姚咏明)
基金项目：国家自然科学基金重点项目(81130035， 81372054);国家重点基础研究发展计划项目(2012CB518102)
作者单位：100048北京，解放军总医院第一附属医院创伤研究重点实验室(任超、姚咏明);温州医科大学附属第一医院(任超);解放军第一八一医院烧伤整形中心(童亚林)
通信作者：姚咏明，Email： c_ff@sina.com
脓毒症(sepsis)是由感染引发的机体失控性、持续性炎症反应，并能进展为严重脓毒症、脓毒性休克甚至多器官衰竭，严重地影响危重患者的救治成功率[1]。传统的观点认为，脓毒症过程中出现的炎症介质瀑布式释放是脓毒症高致死率的一个重要原因。随着研究的深入，越来越多的拮抗炎症细胞因子措施开始应用于脓毒症治疗的临床试验，然而迄今为止收效甚微[2]。近年来的资料提示，应激打击下机体出现免疫功能低下，甚至免疫麻痹，使得初始感染扩散以及机会性致病菌感染增加，进而导致脓毒症患者病死率升高[3]。表明免疫功能紊乱亦是脓毒症患者死亡的重要诱发因素之一，机体的免疫功能状态与脓毒症的预后密切相关。
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Boomer等[4]对因严重脓毒症而死亡的40例ICU患者进行脾脏、肺脏免疫细胞表型及细胞因子分泌情况检测发现，与对照组相比，死亡患者脾和肺中免疫细胞分泌细胞因子的总量减少约10%，并且出现抑制性受体如PD1表达上调、调节性T细胞(Treg)增殖活跃以及髓系抑制性细胞(MDSC)数量增多，而这些变化与患者年龄、糖皮质激素使用以及营养状态没有明显相关性。此外，对严重创、烧伤打击后免疫细胞基因分析证实，调节固有免疫的基因出现明显上调，而调节适应性免疫的基因则呈现下调[5]，同时表达促炎/抗炎细胞因子及其受体的基因亦存在表达失衡的现象[6]。由此可见，脓毒症免疫功能紊乱主要表现为细胞免疫功能障碍以及促炎/抗炎反应失衡，机体多种调控机制异常可能参与了机体免疫功能障碍过程。
有研究资料证实，高迁移率族蛋白B1(HMGB1)作为一种晚期炎症介质，在脓毒症、脑炎、关节炎等多种疾病的病理生理过程中发挥重要作用[7-8]。机体多种细胞包括巨噬细胞、树突状细胞(DC)、NK细胞等活化后均能产生HMGB1。在盲肠结扎穿孔(CLP)诱导的脓毒症动物模型中观察到血循环中HMGB1水平明显升高，并能持续较长时间，给予特异性抗HMGB1抗体能显著提高脓毒症动物存活率[9-11]。进一步研究发现，HMGB1对于细胞免疫功能具有双向调节效应，且与HMGB1的剂量与作用时间密切相关[12]。然而，目前对HMGB1影响免疫功能的确切作用及其机制仍了解甚微。
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1HMGB1概述及在脓毒症发病中的作用
HMGB1是一种分子质量为30 000的非组蛋白DNA结合蛋白，属于高迁移率族蛋白家族一员，在种群间具有高度保守性。人类HMGB1基因位于13q12，完整的蛋白结构由215个氨基酸残基组成，能稳定核小体结构，同时HMGB1能与DNA结合，促进基因转录。近年来，对HMGB1进行结构功能分析发现，其能被活化细胞分泌或坏死细胞释放到细胞外，发挥促炎效应，这与其含有的B box结构有关[13]。应用重组B box能促进巨噬细胞和中性粒细胞释放TNF-α发挥促炎效应，而B box特异性抗体能明显减少由HMGB1或B box所致TNF-α的释放，提示B box是HMGB1发挥促炎效应的主要部分，针对B box的拮抗剂可能在减轻炎症反应的同时减少由拮抗剂非特异性所致副作用。研究发现HMGB1的另一个重要组成部分A box参与抗炎反应过程，重组A box能显著减少HMGB1诱导巨噬细胞TNF-α、IL-1β等释放，且具有剂量依赖性;进一步观察证实，重组A box能通过抑制HMGB1与巨噬细胞结合从而发挥抗炎效应[14-15]。因此，HMGB1对免疫功能调节双重性的可能机制与其不同组成部分的功能差异性密切相关。
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脓毒症时循环中HMGB1水平的改变具有一定的规律性。例如，在肺炎、腹膜炎以及尿路感染所致脓毒症过程中，局部及全身血循环中HMGB1浓度均明显增加[16]。在脓毒症动物模型中证实，给予特异性抗HMGB1抗体、丙酮酸乙酯等HMGB1抑制剂能显著降低脓毒症动物的死亡率，甚至在24 h后干预仍然有效[7]。提示HMGB1作为一种延迟释放的炎症介质，是脓毒症晚期的主要致病因素之一，针对HMGB1干预明显延长了脓毒症治疗的时间窗，并有可能改善脓毒症患者的预后。目前，关于脓毒症过程中HMGB1影响机体免疫反应的确切机制仍未充分阐明，有资料提示HMGB1可能通过影响细胞因子的合成与释放、固有免疫与适应性免疫细胞功能状态，以及神经内分泌免疫网络等途径，参与脓毒症免疫紊乱的病理生理过程。
2HMGB1对细胞因子合成与释放的影响
细胞因子在脓毒症的病理过程中发挥重要作用。细胞因子主要分为促炎细胞因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、HMGB1等，以及抗炎细胞因子IL-4、IL-10、IL-13等。正常情况下，机体促炎细胞因子与抗炎细胞因子保持动态平衡;脓毒症等急危重症状态下，机体对促炎与抗炎调节失控以至平衡打破，则可诱发全身各系统、多脏器的广泛损伤及功能障碍。, http://www.100md.com(任超 童亚林 姚咏明)