HMGB1将细胞损伤转化为炎症和趋化信号，并通过TLRs、RAGE及CXCR4调控肿瘤免疫、肿瘤干性和治疗耐受。

        关键词：HMGB1；损伤相关分子模式；DAMP；TLR4；RAGE；CXCL12；CXCR4；NF-κB；MAPK；肿瘤免疫；肿瘤干性；化疗抵抗

1 HMGB1的分子状态与损伤相关分子模式功能

1.1 HMGB1的结构与细胞内功能

        高迁移率族蛋白B1（high mobility group box 1，HMGB1）是一种非组蛋白染色质结合蛋白，由A box、B box和富含酸性氨基酸的C端尾部组成。

（1）A box

        参与DNA结构识别和蛋白相互作用。游离A box在部分实验体系中可竞争性抑制全长HMGB1的胞外促炎活性。

（2）B box

        包含HMGB1的重要促炎功能区域，可参与TLR4/MD-2等受体复合物的激活。

（3）酸性C端尾部

        调节HMGB1构象及其与DNA和其他蛋白的结合能力。

        在细胞核内，HMGB1可结合弯曲或受损DNA，参与染色质构象调节、转录和DNA损伤应答。HMGB1转位至胞质或释放到细胞外后，功能重点由染色质调控转向炎症、趋化和组织损伤信号传递。

1.2 氧化还原状态决定HMGB1的胞外功能

        HMGB1含有Cys23、Cys45和Cys106三个半胱氨酸残基，不同氧化状态对应不同的受体选择和生物学作用。

表1 HMGB1氧化还原状态及主要作用

1.3 HMGB1的DAMP功能

        细胞损伤后，胞外HMGB1可作为损伤相关分子模式，将细胞和组织损伤转化为先天免疫信号。

（1）激活巨噬细胞、树突状细胞和中性粒细胞。

（2）促进炎症细胞因子、趋化因子和黏附分子表达。

（3）调节免疫细胞向损伤区域或肿瘤微环境迁移。

（4）在持续释放时参与慢性炎症、血管改变和组织重塑。

2 HMGB1的释放机制与细胞外炎症效应

2.1 损伤与裂解性细胞死亡导致的被动释放

        坏死、焦亡及其他伴随质膜破裂的细胞死亡可使核内HMGB1释放至细胞外。肿瘤缺氧、机械损伤、化疗和放疗均可能增加HMGB1的被动释放。

        早期凋亡细胞通常仍保持质膜完整性，HMGB1不会立即大量外泄；未被及时清除的凋亡细胞发生继发性膜破裂后，也可向胞外释放HMGB1。不同死亡方式和氧化环境可改变HMGB1的分子状态及受体活性。

2.2 免疫细胞的主动释放

        单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞受到病原体成分、炎症因子或组织损伤信号刺激后，可使HMGB1由细胞核向胞质转位，并通过非经典分泌途径释放。

（1）翻译后修饰

        赖氨酸乙酰化等修饰可降低HMGB1的核定位能力，促进其在胞质中积累。

（2）细胞应激

        氧化应激、DNA损伤和炎症信号可调节HMGB1的核质转位和胞外释放。

（3）非经典分泌途径

        分泌性溶酶体、细胞外囊泡及膜通透性变化均可参与HMGB1释放。

2.3 胞外HMGB1的主要效应细胞

（1）巨噬细胞

        HMGB1可诱导炎症因子和趋化因子表达，并改变巨噬细胞在肿瘤微环境中的功能状态。

（2）树突状细胞

        治疗诱导的HMGB1释放可影响树突状细胞对肿瘤抗原的摄取、处理和呈递，参与免疫原性细胞死亡后的适应性免疫启动。

（3）血管内皮细胞

        HMGB1可促进内皮细胞活化、黏附分子表达和血管通透性改变，为免疫细胞募集和肿瘤血管重塑提供条件。

（4）肿瘤细胞与基质细胞

        肿瘤细胞、成纤维细胞及其他基质细胞可通过RAGE、TLRs或CXCR4相关信号响应HMGB1，改变增殖、迁移和治疗敏感性。

3 HMGB1–TLRs/RAGE信号及NF-κB、MAPK通路激活

3.1 TLR4/MD-2介导的炎症反应

        二硫键型HMGB1可与MD-2相互作用并激活TLR4受体复合物。TLR4经MyD88、IRAK和TRAF6等分子向下游传递信号，进一步激活IKK/NF-κB和MAPK通路。

（1）促进TNF、IL-1β和IL-6等炎症因子表达。

（2）增强树突状细胞成熟和抗原呈递。

（3）提高趋化因子和黏附分子表达。

（4）促进炎症细胞向损伤组织或肿瘤组织募集。

        TLR2也可能参与部分HMGB1复合物引起的细胞应答。重组HMGB1中的内毒素、核酸或其他结合分子可干扰TLR实验，需要设置内毒素控制和受体阻断组。

3.2 RAGE介导的持续信号

        晚期糖基化终产物受体RAGE由AGER基因编码，可在髓系细胞、血管内皮细胞和多种肿瘤细胞中表达。HMGB1与RAGE结合后，可调节NF-κB、ERK、p38和PI3K/AKT等信号。

（1）促进部分肿瘤细胞存活、增殖、迁移和侵袭。

（2）调节肿瘤相关巨噬细胞和基质细胞功能。

（3）参与血管生成、淋巴管生成和肿瘤组织重塑。

（4）影响自噬、线粒体动力学和治疗耐受。

3.3 NF-κB和MAPK信号输出

（1）NF-κB通路

        IKK活化可促进IκBα磷酸化和降解，使p65/p50进入细胞核，调控炎症因子、趋化因子、抗凋亡蛋白和免疫调节分子表达。

（2）p38 MAPK通路

        参与炎症因子转录、mRNA稳定性和细胞应激反应，与髓系细胞炎症激活密切相关。

（3）ERK通路

        参与肿瘤细胞增殖、迁移、线粒体分裂和部分治疗耐受过程。

（4）JNK/AP-1通路

        参与应激反应和炎症基因转录，可与NF-κB共同调节HMGB1介导的炎症输出。

4 HMGB1–CXCL12–CXCR4轴调控细胞迁移

4.1 HMGB1与CXCL12形成异源复合物

        全还原型HMGB1可与CXCL12形成异源复合物，增强CXCL12与CXCR4的相互作用，使细胞在较低CXCL12浓度下产生更强的趋化反应。

        HMGB1–CXCL12复合物主要增强CXCR4依赖的细胞迁移，与二硫键型HMGB1经TLR4诱导炎症因子的作用不同。实验中应分别评价细胞迁移和炎症因子释放。

4.2 免疫细胞与修复细胞迁移

（1）募集单核细胞和其他免疫细胞进入损伤区域。

（2）调节淋巴细胞在炎症组织和肿瘤组织中的定位。

（3）募集间充质干细胞及组织修复相关祖细胞。

（4）增强CXCR4阳性肿瘤细胞的趋化迁移。

4.3 肿瘤迁移与免疫细胞空间分布

        CXCR4阳性肿瘤细胞可响应CXCL12浓度梯度，向淋巴结、骨髓、肺或肝等CXCL12较丰富的组织迁移。HMGB1增强CXCL12/CXCR4信号后，可提高部分肿瘤细胞的迁移和侵袭能力。

        CXCL12/CXCR4轴还可影响调节性T细胞、髓源性抑制细胞、巨噬细胞及效应T细胞在肿瘤组织中的分布。相关研究可结合Transwell迁移、趋化实验和肿瘤组织免疫细胞浸润分析。

图1 HMGB1受体信号及炎症与趋化效应

5 HMGB1调控肿瘤炎症、肿瘤干性与治疗耐受

5.1 HMGB1在肿瘤免疫中的双向作用

（1）促进抗肿瘤免疫

        部分化疗、放疗及其他免疫原性细胞死亡可诱导HMGB1释放，促进树突状细胞处理肿瘤抗原，并支持肿瘤特异性T细胞反应。

（2）维持促肿瘤炎症

        肿瘤组织长期释放HMGB1时，可通过RAGE和TLRs维持炎症因子表达、血管改变和基质重塑。

（3）促进免疫抑制

        慢性HMGB1信号可改变肿瘤相关巨噬细胞及其他髓系细胞状态，限制效应T细胞的浸润和功能。

5.2 肿瘤干性与自我更新

        HMGB1可通过RAGE、TLR4及ERK、PI3K/AKT等信号影响部分肿瘤细胞的存活、自我更新和成瘤能力，其作用具有肿瘤类型和细胞背景依赖性。

        HMGB1相关肿瘤干性研究可检测：

（1）SOX2、NANOG和OCT4等干性标志物。

（2）肿瘤球形成和连续传代能力。

（3）有限稀释成瘤能力。

（4）HMGB1、TLR4或RAGE干预后的干性表型变化。

5.3 HMGB1介导的化疗抵抗

（1）保护性自噬

        胞质或胞外HMGB1可促进自噬相关反应，为受损肿瘤细胞提供代谢适应和细胞器质量控制，降低部分肿瘤对治疗的敏感性。

（2）核自噬

        在部分肿瘤模型中，HMGB1可参与核自噬和DNA损伤处理，帮助肿瘤细胞耐受化疗引起的核损伤。

（3）线粒体分裂

        死亡肿瘤细胞释放的HMGB1可通过RAGE–ERK信号调节DRP1活性和线粒体分裂，支持残余肿瘤细胞存活和再生长。

（4）微环境保护

        HMGB1可调节巨噬细胞和肿瘤相关成纤维细胞，为肿瘤细胞存活、修复和治疗逃逸提供支持。

6 HMGB1靶向干预与免疫检查点治疗

6.1 HMGB1直接干预

（1）HMGB1中和或药理抑制

        阻断胞外HMGB1活性，用于验证炎症因子释放、细胞迁移和治疗耐受是否依赖HMGB1。

（2）HMGB1基因干预

        通过siRNA或基因敲除降低HMGB1总体表达，用于验证相关表型是否依赖HMGB1。

（3）抑制核质转位和释放

        调节HMGB1乙酰化、氧化应激或非经典分泌过程，减少胞外HMGB1积累。

（4）干扰HMGB1–CXCL12复合物

        选择性降低CXCR4依赖的趋化反应，评价该复合物对免疫细胞募集和肿瘤迁移的贡献。

6.2 受体与下游信号干预

（1）阻断TLR4/MD-2，抑制二硫键型HMGB1介导的炎症因子表达。

（2）阻断RAGE，降低持续性NF-κB、MAPK、肿瘤细胞存活和治疗耐受信号。

（3）抑制CXCR4，限制肿瘤细胞或免疫抑制性细胞的定向迁移。

（4）抑制IKK/NF-κB、ERK或p38，验证具体下游分支对炎症和肿瘤表型的作用。

6.3 HMGB1与免疫检查点治疗的联合机制

（1）治疗早期的免疫激活

        化疗或放疗诱导肿瘤细胞死亡后，HMGB1释放可促进树突状细胞抗原处理，为PD-1/PD-L1等免疫检查点阻断提供抗原释放和先天免疫激活基础。

（2）慢性信号介导的免疫抑制

        持续的HMGB1/RAGE或HMGB1/TLR信号可维持髓系细胞积累、慢性炎症和肿瘤细胞存活，限制免疫检查点治疗效果。

（3）干预窗口

        HMGB1阻断的时间和强度需要根据治疗方式、HMGB1氧化状态、优势受体及肿瘤微环境中的主要效应细胞确定。

7 HMGB1损伤炎症与肿瘤免疫研究相关产品

        HMGB1研究的关键在于区分其细胞内外定位、氧化还原状态和优势受体，从而判断其主要参与损伤识别、免疫激活、肿瘤迁移还是治疗耐受。

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