中枢神经系统来源的HMGB1在自身免疫性脑脊髓炎(EAE)中的作用及机制研究

Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS) characterized by demyelination, and it is considered that inflammation is crucial for the pathogenesis of MS and its animal model-experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). T cells and their subsets play critical roles in inflammation-mediated MS, and the prior work has suggested that the imbalance between Th1 and Th2, as well as Th17 and Treg may critically contribute to the neuropathological features of MS/EAE, which may be a potential target for MS/EAE therapy. High-mobility group box-1 protein (HMGB1) plays a role in regulating pathophysiology and inflammatory responses in the CNS. We have found that HMGB1 was increased in spinal cord during EAE progression. Blockade of the CNS-derived HMGB1 almost totally inhibits the progression of EAE. In this study, we'll further investigate the dynamic change of HMGB1 and its receptor expression pattern under pathophysiological conditions, and the role of HMGB1 and its signal pathway during EAE progression. Additionally, the underlying mechanisms of HMGB1 effects need to be further elucidated through detecting the Th1/Th2 and Th17/Treg balance and nuclear factor-κB signaling pathway as well as the glial activation, proliferation, migration, secretion and phagocytosis.

多发性硬化症(MS)是一种中枢神经系统慢性炎症性脱髓鞘疾病，炎性反应在其发病机制中起着关键作用。T淋巴细胞及其亚群是MS炎症反应的重要参与者，利用经典MS动物模型-实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)，研究结果证实MS/EAE存在Th1/Th2和Th17/Treg细胞失衡，调节其失衡可能是治疗MS/EAE有效靶点。中枢神经系统来源的HMGB1在调节炎症应答过程中可能起着重要作用。我们在前期研究工作中初步发现：EAE病程中脊髓组织表达HMGB1升高；拮抗中枢神经系统来源的HMGB1几乎完全抑制EAE发生、发展。本项目中，我们拟进一步探讨病理生理条件下HMGB1及受体表达模式的动态变化，HMGB1及其信号通路在EAE病程中的作用，同时阐明HMGB1对EAE作用机制是否通过调控Th1/Th2、Th17/Treg细胞平衡以及影响NF-κB和胶质细胞功能来实现的。

炎症介质高迁移族蛋白1 (HMGB1)在人类多发性硬化症(MS)和小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的发病机制中起着关键作用。我们在前期研究工作中初步发现：EAE病程中脊髓组织表达HMGB1升高；HMGB1 Ab拮抗中枢神经系统（CNS）来源的HMGB1几乎完全抑制EAE发生、发展。而生理病理状态下，CNS来源的HMGB1表达模式和释放特征，以及HMGB1/受体（TLR4）轴在MS/EAE神经炎症中的作用及机制尚未完全阐明。甘草甜素（glycyrrhizin，GL）是从甘草中提取的一种萜类化合物，对HMGB1具有抑制作用，然而GL是否对EAE具有抑制作用仍不清楚。本项目以MS动物模型-EAE和自主繁育TLR4-/-小鼠为研究对象，探讨生理病理状态下CNS来源的HMGB1表达模式和释放特征，以及HMGB1拮抗剂（GL或HMGB1 Ab）和HMGB1受体TLR4拮抗剂（TAK-242）缓解EAE神经炎症反应和脱髓鞘机制。结果显示：①生理状态下，星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元细胞核表达HMGB1，属于HMGB1来源，HMGB1具有CNS释放特征。②HMGB1/TLR4依赖小胶质细胞反应缓解EAE神经炎症。这种缓解作用是通过调控免疫细胞和CNS定居细胞抑制神经炎症反应实现的，如减少EAE外周免疫细胞Th1和Th17细胞，抑制EAE炎性细胞因子的水平和小胶质细胞HMGB1表达与分泌，下调小胶质细胞核转录因子NF-κB的表达。③GL对EAE具有治疗性作用，EAE发病前期至高峰期给予GL后减轻EAE严重程度、炎症细胞浸润和脱髓鞘，减少血清和脊髓匀浆中细胞因子分泌（TNF-α、IFN-γ、IL-17A、IL-6和TGF-β1）而增加IL-4。同时，GL降低不同体液中的HMGB1水平，抑制星形胶质细胞和小胶质细胞的活化和神经元损伤，降低星形胶质细胞和小胶质细胞HMGB1的表达。此外，GL抑制炎性细胞因子TNF-α刺激原代培养的大脑皮质神经元HMGB1释放，GL抑制M1型小胶质细胞分泌促炎细胞因子，促进M2型小胶质细胞分泌抑炎细胞因子。总之，GL降低HMGB1表达和神经元HMGB1释放，对EAE小鼠具有神经保护作用，可用于治疗中枢神经系统炎症性疾病，如MS。