Hsp72及槲皮素對HMGB1釋放及促炎功能的影響.pdf

1、近年發(fā)現(xiàn)，核蛋白高遷移率族蛋白1(HMGBl)可釋放到細(xì)胞外成為一種重要的細(xì)胞因子，介導(dǎo)局部或全身炎癥反應(yīng)，成為目前感染及危重病防治研究中一個重要新靶標(biāo)。熱休克反應(yīng)(HSR)是生物機(jī)體在各種應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的自身防御適應(yīng)反應(yīng)。HSR除了具有抗損傷、抗細(xì)胞凋亡作用外，還具有抗炎作用。ItSR的抗炎作用與其誘導(dǎo)產(chǎn)生熱休克蛋白(HSPs)有關(guān)，但具體機(jī)制目前還不清楚。熱休克蛋白72(Hsp72)是HSPs家族中最重要的成員，也是應(yīng)激誘導(dǎo)表達(dá)增加

2、最多的成員。槲皮素(quercetin)是一種具有多種生物活性的黃酮類化合物，存在于多種中草藥中，毒副作用小，具有廣泛的藥理作用。Hsp72和槲皮素對HMGBl有何影響，目前仍不清楚。本研究首先觀察HMGBl在兒童感染性疾病中的改變及其臨床意義，并重點(diǎn)探討Hsp72及槲皮素對HMGBl移位、釋放及促炎功能的影響及其分子機(jī)制。 首先，本研究觀察了HMGBl在兒童感染性疾病中的改變及意義。(1)膿毒癥患兒血清HMGBl水平改變：膿毒

3、癥患兒入住重癥監(jiān)護(hù)病房首次測定的血清HMGBl含量顯著高于正常對照組；動態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，病情好轉(zhuǎn)組血清HMGBl含量降低，而病情惡化組血清HMGBl含量繼續(xù)增高。(2)腦膜炎患兒腦脊液HMGBl及HSPs水平改變：與對照組、結(jié)核性腦膜炎組(結(jié)腦組)、病毒性腦膜炎組(病腦組)相比，化膿性腦膜炎組(化腦組)腦脊液HMGBl含量顯著增高，但結(jié)腦組與病腦組、結(jié)腦組與對照組HMGBl水平差異不明顯；腦膜炎Hsp72水平高于對照組，且化腦組及結(jié)腦組的H

4、sp72水平高于病腦組；腦膜炎αB-晶體蛋白水平高于對照組，但是化腦組、病腦組及結(jié)腦組之間無顯著差異；腦膜炎熱休克蛋白90(Hsp90)水平與對照組之間無顯著差異，而且含量很低。上述結(jié)果表明HMGBl參與了兒童膿毒癥的發(fā)病過程，檢測腦脊液HMGBl和不同HSPs水平可能輔助鑒別診斷腦膜炎亞型。 其次，本研究重點(diǎn)探討了Hsp72對HMGBl移位、釋放及促炎功能的影響。各種炎性刺激，例如大腸桿菌內(nèi)毒素即脂多糖(LPS)、腫瘤壞死因子

5、-α(TNF-α)以及過氧化氫(H<,2>O<,2>)促進(jìn)了巨噬細(xì)胞HMGBl從胞核向胞漿移位以及主動分泌。上述過程伴隨HMGBl出核運(yùn)輸?shù)鞍兹旧w區(qū)域維持蛋白1(CRMl)的改變：(1)CRMl從胞核向胞漿移位；(2)CRMl與HMGBl結(jié)合增加；(3)CRMl蛋白表達(dá)增加。此外，H<,2>O<,2>促進(jìn)了組蛋白H3乙酰化發(fā)生。通過HSR或者基因轉(zhuǎn)染間接或直接增加細(xì)胞內(nèi)源性Hsp72表達(dá)能夠顯著抑制上述因素誘導(dǎo)的HMGBl移位和釋放。

6、Hsp72對HMGBl釋放的抑制作用與Hsp72在核內(nèi)與HMGBl形成復(fù)合物，競爭性抑制CRMl與HMGBl的結(jié)合有關(guān)。通過基因重組的方法去掉Hsp72基因的核定位信號(nuclear localization signal，NLS)和肽結(jié)合結(jié)構(gòu)域(peptide binding domain，PBD)抑制了H<,2>O<,2>所致Hsp72與HMGBl的結(jié)合以及廢除了Hsp72對HMGB1釋放和移位的抑制。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Hsp72能夠

7、抑制組蛋白H3乙酰化、促進(jìn)組蛋白去乙酰化酶1(HDACl)與HMGBl結(jié)合，這可能使得HMGBl處于低乙?；癄顟B(tài)，從而影響HMGBl出核。Hsp72過表達(dá)還能抑制H<,2>O<,2>所致CRMl表達(dá)增加。上述研究表明Hsp72主要通過影響HMGB1出核環(huán)節(jié)來抑制其釋放。此外，本研究發(fā)現(xiàn)HMGB1參與了氧化應(yīng)激和氧化損傷過程，H<,2>O<,2>時間、劑量依賴性地誘導(dǎo)HMGBl釋放，且H<,2>O<,2>所誘導(dǎo)的HMGBl分泌依賴于JNK

8、和.ERK MAPK通路的活化。接著，本研究觀察了Hsp72對胞外HMGBl促炎功能的影響，發(fā)現(xiàn)Hsp72過表達(dá)能夠顯著抑制HMGBl所致促炎細(xì)胞因子TNF-α和白介素1β(IL-1β)的釋放及其mRNA表達(dá)增高。而且Hsp72過表達(dá)不但顯著抑制HMGBl所致JNK、ERK、p38 MAPK的活化，而且抑制IkB的降解、NF-kBp65的核移位，使得NF-kB的DNA結(jié)合能力降低。上述研究表明Hsp72通過作用于MAPK和NF-kB通路

9、來抑制HMGBl的促炎功能。最后，本研究觀察了槲皮素在小鼠致死性內(nèi)毒素血癥防治中的作用以及對HMGBl釋放和促炎功能的影響。動物實驗證明槲皮素預(yù)給藥降低內(nèi)毒素血癥小鼠的死亡率以及抑制TNF-α和HMGBl的釋放。而且于內(nèi)毒素血癥發(fā)生后槲皮素延遲給藥也能提高動物存活率，抑制HMGBl釋放。隨后體外細(xì)胞實驗證明槲皮素不但抑制了LPS、TNF-α所致HMGBl移位和釋放，而且還抑制了HMGBl所致TNF-α和IL-1β釋放和表達(dá)。進(jìn)一步機(jī)制研

10、究發(fā)現(xiàn)槲皮素能夠抑制LPS及HMGB1所致MAPK和NF-kB通路的活化。上述研究表明，槲皮素通過抑制HMGBl的釋放和促炎功能對小鼠致死性內(nèi)毒素血癥具有防治作用。 綜上所述，HMGBl參與了兒童膿毒癥、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染的發(fā)病與轉(zhuǎn)歸，在兒童感染性疾病中發(fā)揮重要作用；H<,2>O<,2>通過CRMl和JNK、ERK MAPK依賴性通路促進(jìn)了單核巨噬細(xì)胞主動分泌HMGB1：Hsp72不但通過其PBD結(jié)構(gòu)域與HMGB1結(jié)合而競爭性地抑