高迁移率族蛋白1（HMGB1）是一种非组蛋白核因子，在细胞外作为损伤相关分子模式（DAMP）分子调节炎症，促进自噬和固有免疫反应(1–5). HMGB1具有区域特异性功能：核、细胞内（但核外）和细胞外。它的细胞外功能现在可以进一步分为细胞因子样或细胞因子诱导、化学动力学样和促血管生成。诱导翻译后修饰发生变化的信号通路，如磷酸化和乙酰化，与HMGB1释放的调节有关。重要的是，HMGB1含有三种半胱氨酸，每种半胱氨酸都易受氧化还原修饰(6,7). 这些半胱氨酸的氧化还原状态对HMGB1的促炎症细胞因子刺激和促自噬活性很重要(8–10). 自噬（字面意思是“自噬”）是一种溶酶体介导的分解代谢过程，有助于维持细胞内稳态并促进细胞存活以应对环境压力(11–13).
减少而非氧化HMGB1蛋白治疗会增加癌细胞的自噬(9). 相反，氧化HMGB1蛋白激活caspase依赖的凋亡细胞死亡途径(9). 维尼罗等。(14)描述了HMGB1的细胞因子诱导和趋化因子活性的氧化还原控制在无菌炎症、调节白细胞募集及其分泌炎症细胞因子的能力中的新作用().
HMGB1活性的氧化还原控制。HMGB1作为DAMP/危险信号和炎症介质，通过两种主要方式进行细胞外运输：活的炎症细胞（例如巨噬细胞）的主动分泌或坏死细胞的被动释放。细胞外HMGB1的活性是氧化还原依赖性的。全硫醇HMGB1促进趋化因子生成和白细胞募集。来源于浸润白细胞的二硫-HMGB1促进促炎细胞因子的释放，从而参与炎症反应。白细胞产生的活性氧诱导HMGB1的末端氧化，HMGB1在炎症消退过程中失活。
HMGB1由三个结构域组成：两个带正电荷的近端DNA结合域（A盒和B盒）和一个带负电荷的羧基末端。分子中编码三种半胱氨酸：框A中的两种相邻半胱氨酸（C23和C45）和框B中的一种单一半胱氨酸（C106）。C23和C45可以形成分子间二硫键，而C106是不成对的。因此，从细菌表达系统中衍生出三种不同的氧化还原形式HMGB1（全硫基HMGB1、二硫化物HMGB1和氧化HMGB1）(14). 此外，通过使用胰蛋白酶消化物和液相色谱串联质谱分析等。观察到重组HMGB1在电子供体（如二硫苏糖醇）或受体（氧）存在下可以可逆氧化和还原(14).
接下来，威尼罗等。评估HMGB1的个别氧化还原形式在细胞因子刺激和化学吸引活性中是否具有不同的作用(14). 他们发现，二硫基-HMGB1诱导成纤维细胞和巨噬细胞中核因子（NF）-κB通路的激活和促炎细胞因子（例如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素[IL]-6和IL-8）的产生。有趣的是，全硫醇HMGB1未能诱导炎症反应。相反，全硫醇HMGB1（而非二硫基HMGB1）在成纤维细胞中具有化学吸引活性。这些发现促使他们确定HMGB1抑制剂，如盒子A和单克隆抗体PDH1.1，是否阻断HMGB1的化学引诱剂和/或细胞因子诱导活性。出乎意料的是，尽管这些抑制剂被广泛用作实验性炎症疾病中HMGB1的靶向剂，但它们阻止了细胞迁移，但没有阻止细胞因子的产生。
活性氧物种氧化死亡细胞释放的HMGB1，从而中和其刺激活性并促进免疫细胞的耐受性(15,16). 此外，C106的氧化或C23和C45之间缺少二硫键，会导致HMGB1失去其在巨噬细胞中的促炎作用(8). 维尼罗等。发现过氧化氢的末端氧化导致HMBG1的细胞因子刺激和化学吸引活性的丧失。此外，作者发现HMGB1的三个半胱氨酸残基是细胞因子刺激活性所必需的，而不是化学引诱活性所必需。半胱氨酸突变HMGB1促进成纤维细胞迁移，但不促进巨噬细胞中细胞因子的表达(14). 总之，这些发现确立了氧化还原在炎症和迁移中HMGB1活性调节中的关键作用。
HMGB1在个体疾病发病机制中的氧化还原状态是什么？在存在或不存在脂多糖（LPS）和坏死培养基的情况下，测量人急性单核细胞白血病细胞系THP-1 HMGB1的氧化还原状态在体外细胞内HMGB1是全巯基HMGB1，而分泌型HMGB1同时含有全巯基和二硫化物-HMGB1(14). 此外，二硫-HMGB1在心脏毒素损伤的肌肉中出现较晚且随时间增加体内，证实了HMGB1的氧化还原状态在组织损伤和炎症过程中发生了改变。HMGB1蛋白所有三种半胱氨酸均突变为丝氨酸，具有抗氧化性，并可诱导白细胞募集，而不会诱导细胞因子的产生(14). 因此，HMGB1的活性是氧化还原依赖性的，在HMGB1释放后，可以在损伤组织内进行修饰。因此，动态氧化还原调节HMGB1的释放有助于有序协调白细胞的招募、细胞因子释放的激活以及随后的炎症消退。
关于HMGB1活性的氧化还原控制，还有几个问题尚未解决。首先，HMGB1被几种细胞表面受体特异识别(2)包括Toll样受体（TLR）-4和晚期糖基化终产物受体（RAGE），但最近加入了T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域3（TIM-3）(17). 初步研究表明，减少C106对于HMGB1与其受体之一TLR4结合以刺激细胞因子释放是必要的(8). HMGB1诱导炎症细胞募集依赖于与CXCL12形成复合物并通过CXCR4进行信号传导(18). 此外，减少HMGB1介导的自噬需要RAGE，而不是氧化HMGB1诱导的凋亡(9). 全硫醇HMGB1（而非二硫化物HMGB1）与CXCL12结合(14). HMGB1受体（例如RAGE、TLR4、TLR2、CD24、TIM-3和髓系细胞1上表达的触发受体[TREM1]）对HMGB1的个别氧化还原形式的生物活性的影响尚待仔细研究。其次，HMGB1与DNA、脂磷壁酸、LPS、IL-1β、趋化因子（C-X-C基序）配体12（CXCL12）/基质细胞衍生因子-1（SDF-1）和核小体形成高度炎症复合物(19). 确定HMGB1的各个氧化还原形式在炎症和免疫中是否具有不同的亲和力，这是一个很有兴趣的问题。第三，HMGB1在健康和疾病（包括癌症）中具有多种细胞内和细胞外功能(1,2,6,20). 还需要进一步的研究来确定HMGB1的其他功能是否需要氧化还原，如再生和细胞分化，以及自噬和免疫之间的复杂相互作用(5). 另一个尚未回答的问题是，二硫键的形成在哪里以及如何发生，以及是否有一种特定的酶来调节二硫键。这一点很重要，因为我们知道核形态主要是硫醇。最后，一种简单、灵敏的检测临床标本中HMGB1氧化还原态亚型的方法的开发和性能尚待完成。
