张秀梅，单热爱，黄 诚
(赣南医学院 1.2015级硕士研究生；2.第一附属医院麻醉科；3.疼痛医学研究所；4.生理学教研室，江西 赣州 341000)
高迁移率族蛋白1 (HMGB1)在慢性疼痛中的研究进展*
张秀梅1，单热爱2,3，黄诚3,4
(赣南医学院1.2015级硕士研究生；2.第一附属医院麻醉科；3.疼痛医学研究所；4.生理学教研室，江西赣州341000)
研究表明高迁移率族蛋白1在慢性疼痛中发挥重要作用，其存在多种相关分子机制。为进一步明确慢性疼痛的发病机理，寻求更多有效的药物治疗靶点，本文将就高迁移率族蛋白1参与慢性炎性痛，神经病理性痛及其他慢性疼痛的相关信号通路、信号分子进行探讨。
慢性疼痛；高迁移率族蛋白1；神经炎性
据估计，慢性疼痛(包括炎性疼痛，神经病理性疼痛和癌性疼痛)在世界范围内预计达到20%，其中有一大部分患者并未得到足够有效的临床治疗。慢性疼痛严重影响患者的工作能力和生活质量，给社会带来巨大的经济负担。目前慢性疼痛治疗存在较大局限性，临床上应用的镇痛药物在一定程度上能达到较好效果，但因其不良反应而限制了药物的使用。因此，寻找新的治疗慢性疼痛的药物分子靶点意义重大。高迁移率族蛋白1(high mobility group box-1 protein,HMGB1)最早在败血症中作为重要的炎症介质被发现，近来研究表明HMGB1作为促炎介质在神经炎性中发挥重要作用并且参与了慢性疼痛的发生发展，本文就HMGB1与慢性疼痛的关系综述如下。
1 HMGB1的结构和生物学特性
HMGB1是一种存在于哺乳动物细胞的核蛋白，通常情况下存在于细胞核中，在细胞死亡或应激时可释放至细胞质或细胞外。HMGB1存在于真核细胞核内的非组蛋白染色体结合蛋白，是一个含有215个氨基酸残基的单链多肽，高度保守，N端富含带正电荷的赖氨酸，C末端富含带负电荷的天门冬氨酸和谷氨酸，又称酸性尾巴，分子量约为25 kDa[1]。在细胞损伤或坏死时，HMGB1可从细胞被动分泌，也可由单核/巨噬细胞等固有免疫细胞在致炎细胞因子刺激下主动分泌[2]。细胞外HMGB1水平升高将刺激谷氨酸的释放，谷氨酸反过来又可介导神经元细胞毒性[3]。近年来细胞外HMGB1作为经典的损害相关分子(DAMP)而受到广泛关注[4]。在炎症和组织损伤时，HMGB1由细胞核转位至细胞质中[5]。细胞外的HMGB1单独或与其他因子复合，充当趋化物或促炎介质促进免疫细胞释放细胞因子，诸如TNF、IL-1、IL-6[6-7]。HMGB1可与多种受体结合，包括Toll样受体TLR2/TLR4，晚期糖基化终末产物受体(RAGE)，通过HMGB/TLR2/TLR4/NF-κB、HMGB/RAGE/NF-κB通路发挥作用[8-9]。HMGB1包含3个半胱氨酸残基，分别是C23、C45、C106，其不同的氧化还原修饰状态下HMGB1激活的受体不同[10]。外周HMGB1引发的疼痛取决于HMGB1的氧化还原状态，小鼠足底注射牛胸腺来源的HMGB1(bt-HMGB1)、全硫醇型HMGB1(at-HMGB1)及二硫键型HMGB1(ds-HMGB1)，可引发长久而持久的机械痛觉超敏，其中由注射bt-HMGB1和at-HMGB1触发的机械痛觉超敏是通过RAGE及CXCL12/CXCR4 通路来诱发，可被RAGE抑制剂所减弱，而ds-HMGB1诱发的痛觉超敏则被TLR4拮抗剂翻转[10-12]。
2 HMGB1与慢性炎症痛
HMGB1与促炎细胞因子之间存在正反馈循环轴，从而促进炎症及疼痛的发生发展[13-15]。单核细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞、内皮细胞、血小板及其他免疫细胞在炎症介质(如：TNF、IL-1、IFN-γ)刺激下主动释放HMGB1，星形胶质细胞、神经元也可在刺激下主动分泌HMGB1；同时HMGB1作为经典的促炎介质，可激活免疫细胞产生TNF、IL-1及其他促炎因子。作为对组织损伤和炎症的应答，核内HMGB1改变位置进入细胞质中。HMGB1一经释放至细胞外即可引起免疫激活，如诱导细胞因子的产生、趋化性、血管生成、细胞增殖和分化[15]。然而坏死细胞被动的释放HMGB1；免疫细胞和其他细胞，包括神经元是通过非经典途径主动分泌HMGB1[1]。释放的HMGB1与IL-1β、ssDNA、核小体、LPS一起形成炎症复合体，分别作用于IL-1R、TLR9、TLR2和TLR4并放大炎症效应[16]。在炎症的早、晚期，炎症介质均有助于HMGB1的主动分泌，这表明HMGB1在炎症性疾病早期及晚期阶段均发挥一定作用。免疫组化结果显示HMGB1在脊髓神经元和胶质细胞中有表达；在胶原抗体诱导的小鼠关节炎模型中，鞘内注射抗HMGB1中和抗体或重组HMGB1Abox1均可翻转胶原诱发的机械痛敏；在Tlr4-/-小鼠鞘内注射二硫键型HMGB1后，促疼痛反应消失，而在Tlr2-/-、Rage-/-小鼠的促疼痛反应持续存在，提示细胞外二硫键型HMGB1作用于TLR4介导关节炎诱导的疼痛[1]。在机体发生诸如损伤或局部缺血时，损伤细胞迅速释放HMGB1，并在数小时内循环系统聚集，最后触发有害的固有免疫应答[17]。综上所述，HMGB1在慢性炎症痛的发病机理可能是通过神经炎性来延长慢性疼痛状态。
3 HMGB1与神经病理性痛
HMGB1除作用于免疫细胞外，也能调控造血细胞、上皮细胞及神经元的激活[18]。研究证实，HMGB1可增加初级传入神经元的兴奋性[19-20]，增强NMDA诱导的海马神经元激活并能放大神经元与星形胶质细胞相互之间的信号[19，21-23]。在2型糖尿病的神经病理性模型中，小鼠机械痛敏的发展与脊髓中HMGB1的上调相关，鞘内注射HMGB1中和抗体可抑制机械痛敏；据报道小鼠脊髓背角中促炎介质TNF-α、IL-1β、IL-6及MCP-1 mRNAs表达上调，这种上调可被鞘内注射HMGB1中和抗体所减弱[24]。在胫神经损伤大鼠模型中发现，RAGE抑制剂可翻转at-HMGB1依赖的机械超敏，提示at-HMGB1通过RAGE受体参与神经病理性痛的发生发展[12]。Zhang等[25]报道，在部分坐骨神经结扎小鼠模型(PSNL)中，在结扎后14天，结扎侧坐骨神经浸润的巨噬细胞及增生的施旺细胞HMGB1表达上调，反复应用抗HMGB1抗体在损伤周围神经注射治疗可明显改善PSNL诱发的机械超敏；在损伤的坐骨神经中MMP-9、TNF-α、IL-1β和COX-2的表达均上调，外周应用抗HMGB1抗体能显着抑制MMP-9的表达，而对其他因子则无抑制作用；在外周注射选择性MMP-9抑制剂可显着改善PSNL诱发的机械超敏。以上结果表明HMGB1直接介导MMP-9的表达，在神经损伤中阻断HMGB1-MMP-9通路可能是改善神经病理性痛的重要策略。另有研究发现，在脊神经结扎(SNL)大鼠模型中，脊髓磷酸酶催化亚基2A(PP2Ac)通过组蛋白去乙酰化酶4(HDAC4)依赖地对HMGB1基因转录的表观修饰来促进神经病理性痛的发展；SNL诱导细胞质中HDAC4聚集，减少细胞核中HDAC4与HMGB1基因的启动区结合, 促进HMGB1基因转录及脊髓背角HMGB1的表达，从而成为疼痛发展的基础[26]。近年来，miRNAs调控神经病理性痛引发越来越多的关注，但miRNAs调控神经病理性痛的确切机制尚不完全清楚。在对慢性紧缩性损伤(Chronic constriction injury，CCI)致神经病理性痛大鼠模型的研究中发现，过表达miR-141可显着抑制HMGB1的表达，而过表达HMGB1可翻转miR-141对神经病理性痛的抑制作用，表明过表达miR-141是通过靶向抑制HMGB1来抑制神经病理性痛的发展[27]。基于HMGB1诱发疼痛的机制可以推测：为应对损伤, 感觉神经组织释放HMGB1并敏化感觉神经对伤害感受的刺激，从而来维持慢性疼痛状态。
4 HMGB1与其他慢性疼痛
骨癌疼痛是比较常见的慢性癌性疼痛，其诱发的疼痛机制相对于外周神经损伤导致的疼痛更复杂。骨癌疼痛包含三大方面的病理改变，分别是伤害感受疼痛、炎症痛和神经病理性疼痛。有趣的是，HMGB1不仅在慢性炎症痛及神经病理性痛等多种疼痛模型中发挥重要作用，而且在慢性癌性痛的发病机制中也可能存在相关性。研究证实，脊髓神经炎性在骨癌疼痛模型中发挥重要作用。Tong等[28]在胫骨注射癌细胞大鼠模型上观察到HMGB1的表达，且在胫骨癌大鼠模型中脊髓HMGB1及IL-1β的表达明显上调与机械痛敏相一致；在鞘内注射抗HMGB1抗体后IL-1β表达明显下降并可明显减轻机械痛敏；研究表明骨癌诱导脊髓HMGB1及IL-1β的表达，从而调控脊髓兴奋性突触传递及疼痛反应。近年来研究发现，HMGB1亦参与间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征(IC/PBS)所致疼痛的发展，小鼠膀胱内蛋白酶激活受体4(PAR4)的激活将通过巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)介导HMGB1的释放而诱发腹部超敏反应，当阻断HMGB1后，这种疼痛超敏可被抑制，MIF作为HMGB1的上游分子在介导膀胱疼痛中充当重要角色[29]。然而目前对HMGB1在慢性疼痛模型中的研究主要集中在慢性炎症痛及神经病理性痛，对HMGB1在其他疾病导致的慢性疼痛的相关性研究较少。
综上所述，HMGB1能单独或与其他分子形成复合物作为重要的炎症促伤害感受介质发挥作用。在疼痛模型中HMGB1可由外周和中枢释放，释放至细胞外的HMGB1可作用于感觉神经元、胶质细胞及免疫细胞等驱动疼痛信号。因此，HMGB1可作为慢性疼痛疾病治疗的新靶点将会愈加关注，并且针对HMGB1分子靶点药物的研究将具有重要意义。
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单热爱，女，教授，主任医师，硕士研究生导师。E-mail: shanreai@163.com；
黄诚，男，博士，教授，硕士研究生导师。研究方向：电针镇痛与慢性痛研究。E-mail:huangc6a2013@163.com
R741.02
A
1001-5779(2016)04-0513-04
10.3969/j.issn.1001-5779.2016.04.003
2016-06-03)(责任编辑：敖慧斌)
