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3.1 細(xì)胞骨架蛋白并參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié) 胞核中HMGB1的主要生物學(xué)功能是與DNA結(jié)合。當(dāng)HMGB1被特異性結(jié)合蛋白募集至靶點(diǎn)時(shí)，可通過與DNA雙鏈小槽的結(jié)合，促使雙鏈局部變形，這可能是DNA三維結(jié)構(gòu)形成的機(jī)制之一。核內(nèi)HMGB1與特定結(jié)構(gòu)的染色質(zhì)DNA如四臂DNA、十字形DNA、超螺旋DNA等結(jié)合，通過影響靶序列的結(jié)構(gòu)，參與DNA的重組、修復(fù)、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞復(fù)制及分化成熟等生命活動(dòng)。但在細(xì)胞有絲分裂期和細(xì)胞間期，HMGB1與DNA的結(jié)合都是松散的，它在核結(jié)合態(tài)與胞質(zhì)溶解態(tài)之間的轉(zhuǎn)變迅速，HMGB1的這一特性在其致炎作用中有著十分特殊且重要的意義。 3.2 誘導(dǎo)炎性反應(yīng) 近年的研究發(fā)現(xiàn)，HMGB1一旦分泌到細(xì)胞外，即可發(fā)揮致炎作用。現(xiàn)在認(rèn)為，HMGB1是一種重要的晚期致炎因子，且較之TNF、IL-1等早期速發(fā)型炎性因子具有更重要的臨床意義。 機(jī)械損傷和壞死的細(xì)胞可將核內(nèi)HMGB1釋放至細(xì)胞外誘導(dǎo)炎性反應(yīng)。受損細(xì)胞與巨噬細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)可致巨噬細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)核內(nèi)轉(zhuǎn)移，并產(chǎn)生類似組織壞死后引起的炎性反應(yīng)；HMGB1基因剔除小鼠的受損細(xì)胞與巨噬細(xì)胞聯(lián)合培養(yǎng)，則炎性反應(yīng)的強(qiáng)度顯著降低。這表明HMGB1的被動(dòng)釋放在組織壞死性炎性反應(yīng)中有重要作用。凋亡細(xì)胞中組蛋白普遍乙酰化不足，所以凋亡細(xì)胞中HMGB1可與核小體緊密結(jié)合，不會(huì)被釋放，也不會(huì)導(dǎo)致炎性反應(yīng)；相反，如果抑制細(xì)胞內(nèi)的脫乙酰作用，炎性反應(yīng)就會(huì)發(fā)生。 內(nèi)毒素及多種炎性因子均可誘導(dǎo)HMGB1釋放介導(dǎo)炎性反應(yīng)。1999年Wang等首次報(bào)道HMGB1作為一種晚期炎性介質(zhì)參與了膿毒癥的發(fā)病過程。小鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)，注射LPS、IL-1、TNF-α 8 h后，單核巨噬細(xì)胞開始分泌HMGB1，并在隨后的24 h中血清HMGB1濃度維持較高水平，HMGB1抗體可以改善LPS引起的內(nèi)毒素血癥；反過來，HMGB1也可刺激單核巨噬細(xì)胞分泌某些促炎因子，如TNF-α、IL-1、II-6、IL-8，但不包括IL-10和IL-12。與LPS相比，HMGB1引起的TNF-α分泌曲線呈明顯的雙峰型，峰值分別出現(xiàn)在3 h和8～10 h，其意義對(duì)于延長和維持炎性反應(yīng)起重要作用。注射HMGB1小鼠出現(xiàn)內(nèi)毒素休克樣癥狀。人體檢測也發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者血清HMGB1水平升高，并且升高的程度與感染嚴(yán)重性相關(guān)。 作為聯(lián)系免疫和神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的垂體后葉細(xì)胞也可對(duì)TNF-α、IL-1的刺激產(chǎn)生應(yīng)答進(jìn)而釋放HMGB1，這表明HMGB1參與了炎癥過程中的神經(jīng)-內(nèi)分泌免疫調(diào)節(jié)機(jī)制。系列實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為，HMGB1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中可起到一種內(nèi)生性致熱源的作用，并且介導(dǎo)了中樞的炎性反應(yīng)。 當(dāng)細(xì)胞壞死或受損時(shí)，核內(nèi)的HMGB1可釋放到胞外，引發(fā)單核巨噬細(xì)胞分泌促炎因子；而促炎因子又反過來促進(jìn)HMGB1的分泌，這樣正反饋環(huán)就形成了。在炎性反應(yīng)的后期，這種正反饋效應(yīng)對(duì)炎性反應(yīng)的維持到了相當(dāng)重要的作用。 3.3 參與腫瘤細(xì)胞生殖分化和遷移 HMGB1是目前唯一知道的與腫瘤和新生物形成有關(guān)的HMB家族成員。有學(xué)者從分化良好的人胃癌細(xì)胞中分離出一種HMGB1 cDNA克隆。研究還發(fā)現(xiàn)胃腸癌組織中，HMGB1 mRNA比毗鄰分化好的癌變組織和癌前病變組織表達(dá)要高。在晚期癌腫和分化差甚至中等分化癌周圍的非癌組織中，HMGB1 mRNA的表達(dá)也增強(qiáng)，但在分化較好的胃癌周圍的正常組織表達(dá)并不增高。這提示HMGB1可能與細(xì)胞分化有關(guān)。 胞外的HMGB1可以促進(jìn)細(xì)胞的遷移，這一點(diǎn)在腫瘤細(xì)胞的入侵和轉(zhuǎn)移過程中似乎尤為重要。將Lewis肺癌細(xì)胞注射于小鼠皮下，給予HMGB1抗體可以抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。這一過程可能經(jīng)HMGB1-RAGE (receptor for advanced glycation endproducts)信號(hào)通路介導(dǎo)。 3.4 促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的生長 從小鼠大腦提取純化的膜結(jié)合HMGB1具有調(diào)節(jié)軸突外向生長的活性，提示它能夠增強(qiáng)大腦神經(jīng)元發(fā)育和外周神經(jīng)元再生。HMGB1在神經(jīng)元細(xì)胞體和軸突上含量都很豐富，位于神經(jīng)元和外周膠質(zhì)細(xì)胞的非細(xì)胞核細(xì)胞器上。而在大鼠神經(jīng)元培養(yǎng)液中，抗HMGB1抗體可顯著抑制軸突生長。這說明HMGB1在神經(jīng)生長發(fā)育過程中起著非常重要的作用。 3.5 影響凝血、纖溶系統(tǒng)功能 HMGB1可影響機(jī)體的凝血功能。業(yè)已明確，HMGB1是一種強(qiáng)有力的肝素結(jié)合蛋白，可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞釋放纖溶蛋白酶原激活因子抑制物和組織型纖溶蛋白酶原激活物，還能間接促進(jìn)細(xì)胞表面纖溶酶原的產(chǎn)生。賴氨酸類似物ε-氨基乙酸則抑制HMGB1與纖溶酶原及其組織型纖溶蛋白酶原激活劑結(jié)合，提示該效應(yīng)是通過與賴氨酸殘基發(fā)生作用而實(shí)現(xiàn)的。胞外HMGB1能使纖溶酶原與組織型纖溶酶原激活物(t-PA)結(jié)合，促進(jìn)纖維蛋白溶酶的產(chǎn)生，從而在細(xì)胞受損和組織重建中起重要作用。HMGB1還能夠活化金屬蛋白激酶MMP-2和MMP-9，它們是纖溶酶活化反應(yīng)的下游靶分子。作為血小板內(nèi)源性蛋白，人血小板活化時(shí)胞漿中的HMGB1被分泌至血小板表面，可引起血小板變形。提示膿毒癥時(shí)，HMGB1對(duì)凝血纖溶活性以及血小板功能的影響可促發(fā)彌散性血管內(nèi)凝血(DIC)，導(dǎo)致微循環(huán)障礙。 3.6 對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的影響 血管內(nèi)皮細(xì)胞是一種多功能細(xì)胞，除物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)屏障、抗血栓、促血栓作用外，還可與白細(xì)胞相互作用參與炎癥的調(diào)控。實(shí)驗(yàn)顯示，重組人HMGB1與微血管內(nèi)皮細(xì)胞共同孵孕，HMGB1能以時(shí)間劑量依賴方式增加ICAM-1、VCAM-1和RAGE的表達(dá)；促使TNF、MCP-1、IL-8、PAI-1和t-PA分泌；使得MAP激酶、ERK激酶、JNK激酶磷酸化，并使核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和Sp1發(fā)生核移位。提示HMGB1在膿毒癥和內(nèi)毒素休克時(shí)能影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的正常功能。 3.7 對(duì)免疫系統(tǒng)功能的影響 免疫功能紊亂貫穿于膿毒癥的整個(gè)病理過程，由早期的促炎介質(zhì)增加向抗炎免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變，乃至終末期的免疫無反應(yīng)。研究證實(shí)，可能與感染后期機(jī)體細(xì)胞免疫功能紊亂有關(guān)。作為細(xì)胞核內(nèi)非組蛋白的HMGB1：（1）時(shí)間-劑量依賴性影響離體培養(yǎng)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬功能。（2）高劑量HMGB1攻擊可使小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)明顯抑制，凋亡增加。同時(shí)，動(dòng)物IL-2產(chǎn)生減少，IL-2/可溶性白細(xì)胞介素-2受體(sIL-2R)比值下降。不同濃度的HMGB1能夠影響淋巴細(xì)胞增殖功能，并且在不同淋巴器官中發(fā)揮的效應(yīng)明顯不同。（3）燙傷后大量產(chǎn)生的HMGB1可能參與了全身和腸道局部免疫功能障礙的病理過程。休克期切痂能夠減少燙傷大鼠HMGB1基因表達(dá)與蛋白釋放，促進(jìn)全身和腸道局部免疫功能恢復(fù)，肝、肺組織促炎/抗炎平衡及臟器功能指標(biāo)得以改善。（4）丙酮酸乙酯可通過抑制HMGB1的釋放及拮抗氧自由基等多方面效應(yīng)減輕淋巴細(xì)胞的功能異常，即顯著增加脾淋巴細(xì)胞增殖能力和IL-2產(chǎn)生，從而有效改善燙傷延遲復(fù)蘇后細(xì)胞免疫功能障礙。
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