抗HMGB1蛋白通过调节一氧化氮合酶活性与氧化应激减轻大鼠心肌缺血再灌注损伤的作用与机制

《Scientific Reports》：Role of HMGB1 in ischemia/reperfusion injury in a rat model of myocardial infarction

本研究针对心肌梗死(MI)后高迁移率族蛋白B1(HMGB1)介导的炎症与氧化损伤问题，通过在大鼠心肌缺血再灌注模型中进行局部抗HMGB1干预，发现该治疗可显著提升梗死区内皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性、降低诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和核因子κB(NF-κB)表达，并有效降低血浆白细胞介素-6(IL-6)与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平。同时，该干预显著减轻了心肌脂质过氧化产物共轭二烯浓度和胶原沉积，为靶向HMGB1的心肌保护策略提供了实验依据。

　　

当心脏的冠状动脉突然被血栓堵塞，心肌细胞会因为缺氧而在短时间内大量死亡——这就是心肌梗死（Myocardial Infarction, MI），全球范围内造成约32%死亡的主要心血管疾病。尽管现代医学通过溶栓或介入手术能够快速恢复血流（再灌注），但再灌注过程本身却可能引发更严重的炎症风暴和氧化损伤，这一矛盾现象被称为“缺血/再灌注损伤”。在这一复杂病理过程中，高迁移率族蛋白B1（High Mobility Group Box 1, HMGB1）扮演着双重角色：它既是细胞核内负责DNA修复的守护者，又是细胞坏死时释放的“危险信号分子”（DAMP），能够激活免疫系统并加剧组织损伤。然而，HMGB1在心肌梗死中究竟发挥保护作用还是破坏作用，至今仍存在争议，这可能与其作用时机、细胞微环境及疾病模型密切相关。

为解开这一谜题，斯洛伐克科学院正常与病理生理学中心的Martina Cebova团队在《Scientific Reports》上发表了一项创新研究。他们在大鼠心肌缺血再灌注模型中，于再灌注前局部注射抗HMGB1蛋白，系统观察了该干预对心肌不同区域（梗死区IZ、损伤区INZ、非梗死区NIZ）的氧化应激、炎症反应及纤维化进程的影响。研究发现，抗HMGB1治疗不仅显著提升了内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的活性与表达，还有效抑制了诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和核因子κB（NF-κB）的活化。更令人鼓舞的是，该治疗显著降低了血浆中白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平，减轻了心肌脂质过氧化程度和胶原沉积。这些结果提示，靶向HMGB1可能通过调节一氧化氮（NO）平衡与氧化应激水平，为心肌梗死后的心脏修复提供新的治疗策略。

在方法学上，研究者采用12周龄雄性WKY大鼠，通过左冠状动脉前降支结扎20分钟再灌注的方式建立心肌梗死模型。抗HMGB1蛋白（10 μL，约1 mg/kg）在再灌注前通过心肌内注射给药。7天后处死动物，采集心脏组织分区（IZ、INZ、NIZ）和血浆样本。关键技术包括：通过[3H]-精氨酸转化法测定总一氧化氮合酶（NOS）活性；利用Western blot分析eNOS、iNOS、NF-κB和TLR4蛋白表达；采用酶联免疫吸附法（ELISA）检测血浆IL-6、TNF-α及心肌肌钙蛋白I（cTnI）水平；通过分光光度法测定共轭二烯浓度评估脂质过氧化程度，并通过羟脯氨酸含量量化左心室胶原沉积。

3.1 体感参数、血压及细胞因子与肌钙蛋白水平

研究发现，心肌梗死7天后，各组大鼠的体重、心脏重量、肾脏重量及血压均无显著差异。然而，心肌梗死组血浆IL-6和TNF-α水平显著升高（p<0.01），而抗HMGB1治疗使这两种细胞因子恢复至接近对照组水平。心肌肌钙蛋白T（cTnT）在心肌梗死组显著升高，但抗HMGB1干预未改变其浓度，说明该治疗虽不能阻止初始心肌坏死，但可有效抑制后续炎症反应。

3.2 总NOS活性

在梗死区（IZ），心肌梗死组总NOS活性显著降低（p<0.01），而抗HMGB1治疗使其显著恢复。在损伤区（INZ），治疗组活性甚至显著高于对照组（p<0.01）。非梗死区（NIZ）则无显著变化。这表明HMGB1抑制可特异性改善缺血区域的一氧化氮合成能力。

3.3 蛋白表达

Western blot结果显示，抗HMGB1显著提升梗死区和损伤区eNOS表达（p<0.01），且在非梗死区也观察到上调。相反，iNOS仅在心肌梗死组损伤区升高，而治疗组在所有区域均显著抑制其表达。NF-κB在梗死区显著激活，抗HMGB1则使其恢复至正常水平。值得注意的是，TLR4表达在心肌梗死后普遍下降，而抗HMGB1治疗后反而上升，研究者认为这可能与受体内吞反馈调节机制有关。

3.4 共轭二烯浓度与胶原含量

心肌梗死组共轭二烯浓度（371.5±72 nmol/g）较对照组（150±27 nmol/g）显著上升，抗HMGB1治疗部分逆转这一现象（270±35 nmol/g）。同时，心肌胶原含量从对照组的2.56±0.39 μg/mg升至心肌梗死组的5.61±0.34 μg/mg，治疗组降至4.32±0.34 μg/mg（p<0.01）。这表明HMGB1参与调控氧化应激与纤维化进程。

本研究通过多维度证据表明，抗HMGB1蛋白可通过调节TLR4/NF-κB信号通路，抑制炎症因子释放，恢复eNOS/iNOS平衡，减轻氧化应激与心肌纤维化。尽管研究未进行心功能检测（受COVID-19限制），但生化指标的一致改善强烈提示HMGB1作为治疗靶点的潜力。该研究不仅澄清了HMGB1在缺血再灌注模型中的负面作用，还为临床开发靶向HMGB1的心肌保护剂提供了理论依据。尤其值得注意的是，抗HMGB1治疗在再灌注时机的精准干预，模拟了临床急诊介入后的辅助治疗场景，具有显著的转化医学价值。未来研究若能结合心功能评估与长期随访，将进一步明确其治疗效益。