高遷移率族蛋白 1（high mobility group box 1, HMGB1）在哺乳動物的組織及細胞中廣泛表達，能夠參與炎癥、自噬、凋亡等多種病理生理過程，在維持細胞生存及正常功能方面起著重要作用。HMGB1 在腦卒中的發生發展過程中發揮著重要作用，可以通過誘導神經炎癥及自噬等影響預后，其在急性期和慢性期可能存在雙向作用。探究 HMGB1 在腦卒中各階段發揮的具體作用及其作用機制可能使其成為未來新的預防及治療靶點。
引用本文： 尚文祚, 柏雪玲, 吳波. 高遷移率族蛋白 1 在腦卒中中的作用機制研究進展. 華西醫學, 2023, 38(5): 729-733. doi: 10.7507/1002-0179.202304148 復制
腦卒中的損傷主要分為原發性損傷及繼發性損傷。在缺血性卒中時，血流的中斷所導致的缺血缺氧會對周圍的組織及細胞產生直接損傷，隨之而來的腦水腫通過機械損傷等方式加重病情。在腦出血時，血腫導致的血流動力學改變、血腫的直接壓迫及繼發的腦疝形成同樣會使得周邊組織產生結構破壞。上述損傷機制被稱作原發性損傷。繼發性損傷包括在原發性損傷發生后，細胞發生的一系列生理生化及病理變化，包括炎癥、自噬、凋亡、氧化應激等，及其釋放出的凝血酶、血紅蛋白等所導致的進一步損傷[1-4]。繼發性損傷在卒中后發生時間早，持續時間長，作用范圍廣，是影響患者預后的重要因素之一。目前，我國腦梗死的主要治療方式包括藥物溶栓、抗血小板治療、降脂治療及脫水抗腦水腫等。腦出血的治療手段則主要集中于降壓治療、內科綜合治療等，少部分患者會接受外科干預[5]。以上治療方式主要針對卒中導致的直接損傷，而對于繼發性損傷目前仍缺乏有效的治療。高遷移率族蛋白 1（high mobility group box 1, HMGB1）目前已被證明參與調節細胞炎癥、凋亡、自噬等病理生理過程，是細胞重要的存活通路之一[6]，可能在腦卒中的繼發性損傷中發揮關鍵作用，同時其在腦梗死血栓形成中的作用也逐漸受到關注。本文主要討論了近年來 HMGB1 在腦卒中領域里的研究進展及其可能的作用機制。
1 HMGB1 概述
高遷移率族蛋白家族最早于 1973 年在小牛胸腺中被發現，其中 HMGB1 是該家族中含量最高的類型，在哺乳動物的組織及細胞中廣泛表達，同時參與了多種生理作用[7-8]。HMGB1 不僅為一種核因子，其在某些條件下也可轉變為分泌蛋白發揮作用。在正常情況下，HMGB1 位于細胞核中，發揮調控基因轉錄等作用，同時參與細胞增殖分化等過程。在腫瘤等疾病環境下，HMGB1 也可轉移至細胞質與相應分子結合，同時可通過調節自噬、凋亡及線粒體功能等參與免疫應答[9-11]。也有研究發現，在多種感染及免疫疾病中或受到脂多糖及外源性微生物產物等刺激后，HMGB1 會主動分泌或被壞死的細胞釋放至細胞外，發揮損傷相關分子模式等作用[7, 12-13]。
目前的研究已經證明，HMGB1 與多種病理生理過程高度相關，其主要通過晚期糖基化末端受體（receptor for advanced glycation end, RAGE）、Toll 樣受體（Toll-like receptor, TLR）4、TLR2、趨化因子受體 4 這 4 條通路發揮作用[14]。HMGB1 與炎癥的產生及調控高度相關。在結直腸癌中，脂多糖通過 HMGB1 相關途徑釋放炎性因子來促進腫瘤生成[11]。在感染性疾病及敗血癥的治療中 HMGB1 存在促炎作用，給予 HMGB1 單克隆抗體后，在未發生免疫抑制的情況下膿毒癥的預后改善[10, 15]。在無菌炎癥、慢性炎癥及類風濕關節炎等自身免疫疾病中，HMGB1 也有著調節炎癥的作用[10, 16]。近年來越來越多的文獻證明 HMGB1 與自噬也存在相互關系，其可通過調節自噬來影響腫瘤細胞的耐藥性及疾病進展[9, 17-18]，同時在急性肺損傷、代謝綜合征、缺血性心肌病、多囊卵巢綜合征等疾病中也可通過調節自噬來影響疾病預后[19-22]。此外，在細胞凋亡、影響細胞增殖及遷移、促進血管生成等方面 HMGB1 也有重要作用[10, 22-23]。近年來在神經病學領域，HMGB1 也已被發現在膠質瘤、神經退行性疾病、神經免疫疾病、腦血管疾病等疾病進程中發揮重要作用[24-27]。
2 HMGB1 在腦卒中中的病理生理機制
近年有文獻報道，在腦卒中后血清及腦脊液中 HMGB1 明顯升高，HMGB1 可以通過多種途徑參與腦卒中的疾病進展[28-30]，這使得 HMGB1 可能成為腦卒中治療的潛在干預靶點。
2.1 HMGB1 與血栓形成
研究報道，HMGB1 在腦梗死血栓形成過程中發揮作用[28-30]。中性粒細胞胞外誘捕網（neutrophil extracellular trap, NET）是由中性粒細胞向細胞外釋放的解聚染色質及組蛋白和抗菌蛋白等細胞內顆粒組成，被認為是其捕獲病原體發揮免疫作用的方式之一，其形成過程伴隨著中性粒細胞的死亡，這一新型的過程被稱為 NETosis。NET 與血栓形成關系密切，其常常表達于腦血栓中，同時擠出的細胞外 DNA 可為紅細胞及血小板等提供骨架，同時擠出的組蛋白、核小體等組分已被報道有顯著的促進血栓形成的作用[30]。腦梗死領域的研究也發現，患者的血漿 DNA 濃度和核小體水平與梗死嚴重程度高度相關，可能具有預測死亡率和發病率的潛力[28]。HMGB1 可誘導 NETosis 及血小板的活化，而該過程發生后會將更多的 HMGB1 釋放至細胞外，這使得 HMGB1 不僅成為血小板活化及 NETosis 啟動的關鍵因子，同時也可進一步促進這一過程，發揮級聯放大器的作用。也有研究表明 HMGB1 具有直接促進血栓形成的作用[28-29]。
研究表明，在大腦中動脈栓塞（middle cerebral artery occlusion, MACO）模型大鼠中，腦脊液及外周血中的 HMGB1 表達均有所增加，外周血及骨髓中性粒細胞中的 HMGB1 均可誘導 NETosis 的發生，同時會加重這一過程發生后所引起的神經元死亡[28]。另一研究在臨床患者中也得出類似結論，在 37 例缺血性腦卒中患者的血栓樣本中均檢測出 HMGB1，其與中性粒細胞及 NET 共表達，同時在空間上靠近血小板[30]。源于血小板的 HMGB1 可促使 NETosis 的產生，NETosis 自身即有促炎作用，同時可通過活化血小板促進血栓形成，因此由于 HMGB1 這一中間分子的存在，血小板與 NETosis 會反復彼此激活，從而加重血栓形成及擴大炎癥。這提示，HMGB1 不僅是血栓的重要組成成分，其還可在血栓形成的過程中進一步加重血小板聚集，而它作為中間分子所產生和擴大的炎癥也可能是血栓形成過程中的重要組成部分[30]。
2.2 HMGB1 與炎癥
目前關于 HMGB1 對腦卒中的作用機制研究多集中于其對炎癥的調節。神經炎癥在腦卒中病程中起著重要作用，不同類型的卒中均有神經炎癥發生。炎癥在卒中后早期即可發生，且發生部位并不局限于損傷部位，而是可在全腦發生且持續時間長。急性期的局部炎癥可能通過提高興奮性毒性、氧化應激、直接損傷細胞及加重血栓炎癥等方式來加重循環障礙，從而導致梗死與腦水腫體積增加，進一步惡化預后。而隨著時間推移，其也有清除壞死因子、產生神經營養物質、參與組織修復及調節免疫等作用[2, 31]。持續的全腦炎癥也被認為可能與卒中后的神經變性和全腦神經功能有潛在聯系[2]。
2.2.1 腦梗死中 HMGB1 誘導的炎癥
在正常情況下，HMGB1 存在于細胞核中發揮著調節轉錄及維持核穩態的作用。但在 MACO 模型小鼠中，HMGB1 在梗死后短時間內即可被轉移至細胞質或釋放出細胞，目前很多研究表明釋放至細胞外的 HMGB1 與炎癥高度相關并可發揮促炎作用[28, 32-33]。釋放至細胞外的 HMGB1 通過與 RAGE、TLR4 等受體結合激活炎癥通路。有研究發現，MACO 模型小鼠大腦中由 HMGB1 誘導的炎癥相關因子顯著增加，使用抑制劑干預可在抑制 HMGB1 表達的同時，通過 TLR4-核因子 κB 通路抑制其誘導的炎癥反應并改善預后[33-34]。Shichita 等[31]的研究也表明，轉錄因子 MAFB 可以通過巨噬細胞清道夫受體 1 清除 HMGB1 等致病因子，阻止缺血性腦卒中后的過度炎癥反應，從而改善預后。除此之外，HMGB1 在腦梗死后炎癥的擴散中也起著重要作用，而其誘導的炎癥還在血腦屏障的損傷、小膠質細胞的激活、外周免疫細胞的募集及腦水腫的發生中發揮重要作用[35-39]。
2.2.2 腦出血中 HMGB1 誘導的炎癥
HMGB1 所介導的炎癥在腦出血領域中也有研究。Lu 等[40]研究發現，在腦出血大鼠模型中，術后早期 HMGB1 即可與髓系細胞觸發受體 1 發生交互作用，給予 HMGB1 抑制劑甘草酸可抑制大鼠腦部炎癥，同時增加 M2 型小膠質細胞極化分子 Arg1 的表達。這提示 HMGB1 可能通過抑制小膠質細胞向 M2 型極化以加重炎癥反應。Lei 等[41]的研究也表明，在腦出血后的急性期 HMGB1 會從細胞核轉移至細胞質中，通過 TLR4/MyD88 通路介導自噬以促進炎癥，降低 HMGB1 表達可降低炎癥相應指標。有研究提示靶向干預 HMGB1-RAGE 信號通路可能是一種有前途的治療策略[42]。另一臨床研究也表明，腦出血患者血漿中 HMGB1 及 RAGE 的含量與患者預后相關，并且血漿中 HMGB1 含量更高的患者有著更大的血腫體積和更高的炎性指標及更差的神經功能評分，同時往往伴隨著更高的呼吸道感染及腦室出血風險[43]。近年來 HMGB1 在腦出血后介導的炎癥也已被證明與血腦屏障的損傷有關[2]。
綜上所述，HMGB1 所介導的炎癥在卒中早期往往發揮著不良影響，在此時抑制 HMGB1 的表達可起到改善預后的作用，但是在病程中后期其介導的炎癥也可能參與到組織修復的過程中。
2.3 HMGB1 與自噬
除了上述作用外，HMGB1 在腦卒中病程中還參與了細胞自噬這一過程。自噬作為一種控制細胞器及蛋白質降解的保守細胞途徑，在細胞的生存、發育及維持內穩態中都發揮著重要作用。
研究顯示，在 MACO 動物模型中，術后早期自噬相關蛋白 LC3、Beclin1 上調，P62 下調，表明在這一時期自噬被激活，同時可觀察到 HMGB1 從細胞核轉移至細胞質，通過酶聯免疫吸附法測定大鼠血漿中 HMGB1 濃度增加；藥物干預可抑制 HMGB1 的細胞質轉移，抑制自噬表達，同時改善預后[44-45]。
腦出血領域的研究也揭示了 HMGB1 與自噬的相互作用。前文提到 Lei 等[41]的研究揭示了在腦出血術后大鼠細胞中的 HMGB1 發生核轉移的現象，該研究同時觀察到術后 3 d 自噬相關蛋白 LC3、Beclin、Atg5 升高；在抑制 HMGB1 表達后，自噬升高的趨勢被逆轉，同時該組大鼠有著更好的神經功能評分，提示 HMGB1 可能通過加重自噬的方式使大鼠的預后進一步惡化，而這一調節過程可能是通過 TLR4/MyD88 來完成的。另一項研究顯示，給予 HMGB1 單克隆抗體處理，在降低自噬相關蛋白表達的同時減少了紋狀體神經元的凋亡[46]。
總的來說，腦卒中后急性期即有 HMGB1 介導的自噬激活，這一過程會一直持續至恢復期。在整個疾病進程里，自噬不僅能夠直接影響細胞存活及組織完整性，也可能通過參與神經炎癥、細胞凋亡等一系列其他過程來影響預后。但目前自噬與預后的關系仍存在爭議，自噬在腦卒中里發揮的具體作用及其機制仍是一個值得探索的問題。
2.4 HMGB1 的其他作用
2.4.1 HMGB1 與凋亡
Chen 等[47]發現，在 MACO 大鼠中給予甘草酸抑制 HMGB1 表達，進而使其下游分子基質金屬蛋白酶 9 表達下調，同時細胞凋亡減少，在進一步保護血腦屏障完整性的同時減少了出血轉化，從而改善了大鼠預后。也有實驗提示在抑制 HMGB1 的同時會降低細胞凋亡[34]。腦卒中后 HMGB1 調節凋亡的方式之一可能是通過轉移至細胞質后破壞 Beclin1 與抗凋亡因子 Beclin2 的結合[48]。
2.4.2 HMGB1 與氧化應激及內質網應激反應
卒中后病灶附近往往會釋放出眾多的氧自由基，過多的氧自由基會誘導內質網應激反應，過度的氧化應激及內質網應激反應等會刺激巨噬細胞和單核細胞分泌 HMGB1，這不僅會促進巨噬細胞的凋亡，也會參與到泡沫細胞的形成過程中[39, 49]。
2.4.3 HMGB1 與免疫調節
HMGB1 對于免疫系統同樣有著調節作用，低劑量、短時期的體外 HMGB1 干預可促進樹突狀細胞的激活、成熟和轉移，也可以激活 T 細胞并促進其增殖及向 Th1 細胞轉化；而高濃度、長時間的 HMGB1 干預則可能有相反的作用[39]。值得注意的是，T 細胞在卒中的繼發性損傷中發揮著重要作用，其可以參與調節卒中后炎癥發展、白質修復等多種過程[39, 50-52]。
2.4.4 HMGB1 與卒中后組織修復
目前針對恢復期 HMGB1 作用機制的研究相對較少，但已有的研究提示在腦梗死恢復期，反應性星型膠質細胞表達的 HMGB1 增多，同時可以將其分泌至細胞外，通過 RAGE 受體依賴性通路促進內皮祖細胞的增殖，從而促進血管神經的重塑，同時促進局部神經功能的恢復[23]。也有研究表明，在腦出血恢復期，HMGB1 可以通過 RAGE 受體依賴通路促進神經發生[53]。
3 HMGB1 在腦卒中里的雙向作用
總的來說，HMGB1 在腦卒中的各個階段均可發揮作用。其不僅是血栓的重要組成成分之一，也可以直接或間接促進血栓形成，增加腦梗死惡化的風險。而在腦卒中發生后，HMGB1 的作用也可貫穿整個病程。在急性期，大量的壞死細胞或受到氧自由基、鐵離子等物質刺激后活化的小膠質細胞、星形膠質細胞及巨噬細胞等會將 HMGB1 釋放至細胞外，這些 HMGB1 一方面不僅通過 RAGE、TLR 等通路作用誘導或放大炎癥反應，還可以作用于小膠質細胞使其向 M2 型轉化以加重周圍組織損傷，另一方面也可以通過調控自噬與凋亡等過程影響細胞存活，同時也會參與卒中后免疫調節。值得注意的是，這些作用并不是孤立的進程，而往往相互影響、彼此調節。如上文所述，多數研究表明在急性期 HMGB1 通過上述作用加重循環障礙、破壞血腦屏障、增大水腫體積，在此時給予 HMGB1 拮抗劑可以減輕疾病損傷，改善預后；部分臨床研究也表明卒中急性期血漿中更高的 HMGB1 濃度往往預示著更差的預后。
HMGB1 在腦卒中后期的研究目前仍較為缺乏，其作用機制仍值得探究。但已有的研究表明它在這一時期可能發揮著改善預后的作用，其誘導的炎癥此時更多地發揮著清除壞死因子、參與組織修復等作用。同時 HMGB1 也會參與到血管的重塑及神經生發等修復過程中。
4 結語
綜上所述，HMGB1 可以通過多種途徑干預腦卒中的疾病進展。對于臨床應用來說，在腦卒中發生前，HMGB1 的血漿表達水平可能作為推測血栓發生風險的指標，即使在腦卒中發生后其表達水平依舊可能成為預測預后的潛在標準之一。在治療潛力方面，HMGB1 在急性期和腦卒中后期可能具有不同的作用，在急性期緩解其帶來的損傷及在恢復期增加其修復功能可能成為一種新的改善預后的治療方式。但目前腦卒中領域對 HMGB1 的具體機制探索仍稍顯不足，關于其機制更深層次的研究及臨床轉化的問題應該成為之后研究的重點，以期其能夠早日作為臨床應用的全新靶點。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
腦卒中的損傷主要分為原發性損傷及繼發性損傷。在缺血性卒中時，血流的中斷所導致的缺血缺氧會對周圍的組織及細胞產生直接損傷，隨之而來的腦水腫通過機械損傷等方式加重病情。在腦出血時，血腫導致的血流動力學改變、血腫的直接壓迫及繼發的腦疝形成同樣會使得周邊組織產生結構破壞。上述損傷機制被稱作原發性損傷。繼發性損傷包括在原發性損傷發生后，細胞發生的一系列生理生化及病理變化，包括炎癥、自噬、凋亡、氧化應激等，及其釋放出的凝血酶、血紅蛋白等所導致的進一步損傷[1-4]。繼發性損傷在卒中后發生時間早，持續時間長，作用范圍廣，是影響患者預后的重要因素之一。目前，我國腦梗死的主要治療方式包括藥物溶栓、抗血小板治療、降脂治療及脫水抗腦水腫等。腦出血的治療手段則主要集中于降壓治療、內科綜合治療等，少部分患者會接受外科干預[5]。以上治療方式主要針對卒中導致的直接損傷，而對于繼發性損傷目前仍缺乏有效的治療。高遷移率族蛋白 1（high mobility group box 1, HMGB1）目前已被證明參與調節細胞炎癥、凋亡、自噬等病理生理過程，是細胞重要的存活通路之一[6]，可能在腦卒中的繼發性損傷中發揮關鍵作用，同時其在腦梗死血栓形成中的作用也逐漸受到關注。本文主要討論了近年來 HMGB1 在腦卒中領域里的研究進展及其可能的作用機制。
1 HMGB1 概述
高遷移率族蛋白家族最早于 1973 年在小牛胸腺中被發現，其中 HMGB1 是該家族中含量最高的類型，在哺乳動物的組織及細胞中廣泛表達，同時參與了多種生理作用[7-8]。HMGB1 不僅為一種核因子，其在某些條件下也可轉變為分泌蛋白發揮作用。在正常情況下，HMGB1 位于細胞核中，發揮調控基因轉錄等作用，同時參與細胞增殖分化等過程。在腫瘤等疾病環境下，HMGB1 也可轉移至細胞質與相應分子結合，同時可通過調節自噬、凋亡及線粒體功能等參與免疫應答[9-11]。也有研究發現，在多種感染及免疫疾病中或受到脂多糖及外源性微生物產物等刺激后，HMGB1 會主動分泌或被壞死的細胞釋放至細胞外，發揮損傷相關分子模式等作用[7, 12-13]。
目前的研究已經證明，HMGB1 與多種病理生理過程高度相關，其主要通過晚期糖基化末端受體（receptor for advanced glycation end, RAGE）、Toll 樣受體（Toll-like receptor, TLR）4、TLR2、趨化因子受體 4 這 4 條通路發揮作用[14]。HMGB1 與炎癥的產生及調控高度相關。在結直腸癌中，脂多糖通過 HMGB1 相關途徑釋放炎性因子來促進腫瘤生成[11]。在感染性疾病及敗血癥的治療中 HMGB1 存在促炎作用，給予 HMGB1 單克隆抗體后，在未發生免疫抑制的情況下膿毒癥的預后改善[10, 15]。在無菌炎癥、慢性炎癥及類風濕關節炎等自身免疫疾病中，HMGB1 也有著調節炎癥的作用[10, 16]。近年來越來越多的文獻證明 HMGB1 與自噬也存在相互關系，其可通過調節自噬來影響腫瘤細胞的耐藥性及疾病進展[9, 17-18]，同時在急性肺損傷、代謝綜合征、缺血性心肌病、多囊卵巢綜合征等疾病中也可通過調節自噬來影響疾病預后[19-22]。此外，在細胞凋亡、影響細胞增殖及遷移、促進血管生成等方面 HMGB1 也有重要作用[10, 22-23]。近年來在神經病學領域，HMGB1 也已被發現在膠質瘤、神經退行性疾病、神經免疫疾病、腦血管疾病等疾病進程中發揮重要作用[24-27]。
2 HMGB1 在腦卒中中的病理生理機制
近年有文獻報道，在腦卒中后血清及腦脊液中 HMGB1 明顯升高，HMGB1 可以通過多種途徑參與腦卒中的疾病進展[28-30]，這使得 HMGB1 可能成為腦卒中治療的潛在干預靶點。
2.1 HMGB1 與血栓形成
研究報道，HMGB1 在腦梗死血栓形成過程中發揮作用[28-30]。中性粒細胞胞外誘捕網（neutrophil extracellular trap, NET）是由中性粒細胞向細胞外釋放的解聚染色質及組蛋白和抗菌蛋白等細胞內顆粒組成，被認為是其捕獲病原體發揮免疫作用的方式之一，其形成過程伴隨著中性粒細胞的死亡，這一新型的過程被稱為 NETosis。NET 與血栓形成關系密切，其常常表達于腦血栓中，同時擠出的細胞外 DNA 可為紅細胞及血小板等提供骨架，同時擠出的組蛋白、核小體等組分已被報道有顯著的促進血栓形成的作用[30]。腦梗死領域的研究也發現，患者的血漿 DNA 濃度和核小體水平與梗死嚴重程度高度相關，可能具有預測死亡率和發病率的潛力[28]。HMGB1 可誘導 NETosis 及血小板的活化，而該過程發生后會將更多的 HMGB1 釋放至細胞外，這使得 HMGB1 不僅成為血小板活化及 NETosis 啟動的關鍵因子，同時也可進一步促進這一過程，發揮級聯放大器的作用。也有研究表明 HMGB1 具有直接促進血栓形成的作用[28-29]。
研究表明，在大腦中動脈栓塞（middle cerebral artery occlusion, MACO）模型大鼠中，腦脊液及外周血中的 HMGB1 表達均有所增加，外周血及骨髓中性粒細胞中的 HMGB1 均可誘導 NETosis 的發生，同時會加重這一過程發生后所引起的神經元死亡[28]。另一研究在臨床患者中也得出類似結論，在 37 例缺血性腦卒中患者的血栓樣本中均檢測出 HMGB1，其與中性粒細胞及 NET 共表達，同時在空間上靠近血小板[30]。源于血小板的 HMGB1 可促使 NETosis 的產生，NETosis 自身即有促炎作用，同時可通過活化血小板促進血栓形成，因此由于 HMGB1 這一中間分子的存在，血小板與 NETosis 會反復彼此激活，從而加重血栓形成及擴大炎癥。這提示，HMGB1 不僅是血栓的重要組成成分，其還可在血栓形成的過程中進一步加重血小板聚集，而它作為中間分子所產生和擴大的炎癥也可能是血栓形成過程中的重要組成部分[30]。
2.2 HMGB1 與炎癥
目前關于 HMGB1 對腦卒中的作用機制研究多集中于其對炎癥的調節。神經炎癥在腦卒中病程中起著重要作用，不同類型的卒中均有神經炎癥發生。炎癥在卒中后早期即可發生，且發生部位并不局限于損傷部位，而是可在全腦發生且持續時間長。急性期的局部炎癥可能通過提高興奮性毒性、氧化應激、直接損傷細胞及加重血栓炎癥等方式來加重循環障礙，從而導致梗死與腦水腫體積增加，進一步惡化預后。而隨著時間推移，其也有清除壞死因子、產生神經營養物質、參與組織修復及調節免疫等作用[2, 31]。持續的全腦炎癥也被認為可能與卒中后的神經變性和全腦神經功能有潛在聯系[2]。
2.2.1 腦梗死中 HMGB1 誘導的炎癥
在正常情況下，HMGB1 存在于細胞核中發揮著調節轉錄及維持核穩態的作用。但在 MACO 模型小鼠中，HMGB1 在梗死后短時間內即可被轉移至細胞質或釋放出細胞，目前很多研究表明釋放至細胞外的 HMGB1 與炎癥高度相關并可發揮促炎作用[28, 32-33]。釋放至細胞外的 HMGB1 通過與 RAGE、TLR4 等受體結合激活炎癥通路。有研究發現，MACO 模型小鼠大腦中由 HMGB1 誘導的炎癥相關因子顯著增加，使用抑制劑干預可在抑制 HMGB1 表達的同時，通過 TLR4-核因子 κB 通路抑制其誘導的炎癥反應并改善預后[33-34]。Shichita 等[31]的研究也表明，轉錄因子 MAFB 可以通過巨噬細胞清道夫受體 1 清除 HMGB1 等致病因子，阻止缺血性腦卒中后的過度炎癥反應，從而改善預后。除此之外，HMGB1 在腦梗死后炎癥的擴散中也起著重要作用，而其誘導的炎癥還在血腦屏障的損傷、小膠質細胞的激活、外周免疫細胞的募集及腦水腫的發生中發揮重要作用[35-39]。
2.2.2 腦出血中 HMGB1 誘導的炎癥
HMGB1 所介導的炎癥在腦出血領域中也有研究。Lu 等[40]研究發現，在腦出血大鼠模型中，術后早期 HMGB1 即可與髓系細胞觸發受體 1 發生交互作用，給予 HMGB1 抑制劑甘草酸可抑制大鼠腦部炎癥，同時增加 M2 型小膠質細胞極化分子 Arg1 的表達。這提示 HMGB1 可能通過抑制小膠質細胞向 M2 型極化以加重炎癥反應。Lei 等[41]的研究也表明，在腦出血后的急性期 HMGB1 會從細胞核轉移至細胞質中，通過 TLR4/MyD88 通路介導自噬以促進炎癥，降低 HMGB1 表達可降低炎癥相應指標。有研究提示靶向干預 HMGB1-RAGE 信號通路可能是一種有前途的治療策略[42]。另一臨床研究也表明，腦出血患者血漿中 HMGB1 及 RAGE 的含量與患者預后相關，并且血漿中 HMGB1 含量更高的患者有著更大的血腫體積和更高的炎性指標及更差的神經功能評分，同時往往伴隨著更高的呼吸道感染及腦室出血風險[43]。近年來 HMGB1 在腦出血后介導的炎癥也已被證明與血腦屏障的損傷有關[2]。
綜上所述，HMGB1 所介導的炎癥在卒中早期往往發揮著不良影響，在此時抑制 HMGB1 的表達可起到改善預后的作用，但是在病程中后期其介導的炎癥也可能參與到組織修復的過程中。
2.3 HMGB1 與自噬
除了上述作用外，HMGB1 在腦卒中病程中還參與了細胞自噬這一過程。自噬作為一種控制細胞器及蛋白質降解的保守細胞途徑，在細胞的生存、發育及維持內穩態中都發揮著重要作用。
研究顯示，在 MACO 動物模型中，術后早期自噬相關蛋白 LC3、Beclin1 上調，P62 下調，表明在這一時期自噬被激活，同時可觀察到 HMGB1 從細胞核轉移至細胞質，通過酶聯免疫吸附法測定大鼠血漿中 HMGB1 濃度增加；藥物干預可抑制 HMGB1 的細胞質轉移，抑制自噬表達，同時改善預后[44-45]。
腦出血領域的研究也揭示了 HMGB1 與自噬的相互作用。前文提到 Lei 等[41]的研究揭示了在腦出血術后大鼠細胞中的 HMGB1 發生核轉移的現象，該研究同時觀察到術后 3 d 自噬相關蛋白 LC3、Beclin、Atg5 升高；在抑制 HMGB1 表達后，自噬升高的趨勢被逆轉，同時該組大鼠有著更好的神經功能評分，提示 HMGB1 可能通過加重自噬的方式使大鼠的預后進一步惡化，而這一調節過程可能是通過 TLR4/MyD88 來完成的。另一項研究顯示，給予 HMGB1 單克隆抗體處理，在降低自噬相關蛋白表達的同時減少了紋狀體神經元的凋亡[46]。
總的來說，腦卒中后急性期即有 HMGB1 介導的自噬激活，這一過程會一直持續至恢復期。在整個疾病進程里，自噬不僅能夠直接影響細胞存活及組織完整性，也可能通過參與神經炎癥、細胞凋亡等一系列其他過程來影響預后。但目前自噬與預后的關系仍存在爭議，自噬在腦卒中里發揮的具體作用及其機制仍是一個值得探索的問題。
2.4 HMGB1 的其他作用
2.4.1 HMGB1 與凋亡
Chen 等[47]發現，在 MACO 大鼠中給予甘草酸抑制 HMGB1 表達，進而使其下游分子基質金屬蛋白酶 9 表達下調，同時細胞凋亡減少，在進一步保護血腦屏障完整性的同時減少了出血轉化，從而改善了大鼠預后。也有實驗提示在抑制 HMGB1 的同時會降低細胞凋亡[34]。腦卒中后 HMGB1 調節凋亡的方式之一可能是通過轉移至細胞質后破壞 Beclin1 與抗凋亡因子 Beclin2 的結合[48]。
2.4.2 HMGB1 與氧化應激及內質網應激反應
卒中后病灶附近往往會釋放出眾多的氧自由基，過多的氧自由基會誘導內質網應激反應，過度的氧化應激及內質網應激反應等會刺激巨噬細胞和單核細胞分泌 HMGB1，這不僅會促進巨噬細胞的凋亡，也會參與到泡沫細胞的形成過程中[39, 49]。
2.4.3 HMGB1 與免疫調節
HMGB1 對于免疫系統同樣有著調節作用，低劑量、短時期的體外 HMGB1 干預可促進樹突狀細胞的激活、成熟和轉移，也可以激活 T 細胞并促進其增殖及向 Th1 細胞轉化；而高濃度、長時間的 HMGB1 干預則可能有相反的作用[39]。值得注意的是，T 細胞在卒中的繼發性損傷中發揮著重要作用，其可以參與調節卒中后炎癥發展、白質修復等多種過程[39, 50-52]。
2.4.4 HMGB1 與卒中后組織修復
目前針對恢復期 HMGB1 作用機制的研究相對較少，但已有的研究提示在腦梗死恢復期，反應性星型膠質細胞表達的 HMGB1 增多，同時可以將其分泌至細胞外，通過 RAGE 受體依賴性通路促進內皮祖細胞的增殖，從而促進血管神經的重塑，同時促進局部神經功能的恢復[23]。也有研究表明，在腦出血恢復期，HMGB1 可以通過 RAGE 受體依賴通路促進神經發生[53]。
3 HMGB1 在腦卒中里的雙向作用
總的來說，HMGB1 在腦卒中的各個階段均可發揮作用。其不僅是血栓的重要組成成分之一，也可以直接或間接促進血栓形成，增加腦梗死惡化的風險。而在腦卒中發生后，HMGB1 的作用也可貫穿整個病程。在急性期，大量的壞死細胞或受到氧自由基、鐵離子等物質刺激后活化的小膠質細胞、星形膠質細胞及巨噬細胞等會將 HMGB1 釋放至細胞外，這些 HMGB1 一方面不僅通過 RAGE、TLR 等通路作用誘導或放大炎癥反應，還可以作用于小膠質細胞使其向 M2 型轉化以加重周圍組織損傷，另一方面也可以通過調控自噬與凋亡等過程影響細胞存活，同時也會參與卒中后免疫調節。值得注意的是，這些作用并不是孤立的進程，而往往相互影響、彼此調節。如上文所述，多數研究表明在急性期 HMGB1 通過上述作用加重循環障礙、破壞血腦屏障、增大水腫體積，在此時給予 HMGB1 拮抗劑可以減輕疾病損傷，改善預后；部分臨床研究也表明卒中急性期血漿中更高的 HMGB1 濃度往往預示著更差的預后。
HMGB1 在腦卒中后期的研究目前仍較為缺乏，其作用機制仍值得探究。但已有的研究表明它在這一時期可能發揮著改善預后的作用，其誘導的炎癥此時更多地發揮著清除壞死因子、參與組織修復等作用。同時 HMGB1 也會參與到血管的重塑及神經生發等修復過程中。
4 結語
綜上所述，HMGB1 可以通過多種途徑干預腦卒中的疾病進展。對于臨床應用來說，在腦卒中發生前，HMGB1 的血漿表達水平可能作為推測血栓發生風險的指標，即使在腦卒中發生后其表達水平依舊可能成為預測預后的潛在標準之一。在治療潛力方面，HMGB1 在急性期和腦卒中后期可能具有不同的作用，在急性期緩解其帶來的損傷及在恢復期增加其修復功能可能成為一種新的改善預后的治療方式。但目前腦卒中領域對 HMGB1 的具體機制探索仍稍顯不足，關于其機制更深層次的研究及臨床轉化的問題應該成為之后研究的重點，以期其能夠早日作為臨床應用的全新靶點。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。