王　寧，馬慧萍，漆欣筑，蒙　萍，賈正平

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Nrf2-ARE信號(hào)通路在機(jī)體氧化應(yīng)激損傷防護(hù)中的研究進(jìn)展

王寧，馬慧萍，漆欣筑，蒙萍，賈正平

[摘要]核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2是細(xì)胞抗氧化應(yīng)激體系中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，Nrf2核轉(zhuǎn)位并且結(jié)合核酸序列上的抗氧化反應(yīng)元件ARE是活化Nrf2-ARE信號(hào)通路的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而Nrf2-ARE信號(hào)通路的活化，能夠啟動(dòng)下游的Ⅱ相解毒酶、抗氧化酶系等的轉(zhuǎn)錄，從而減輕活性氧和親電子物質(zhì)引起的細(xì)胞損傷，使細(xì)胞處于穩(wěn)定狀態(tài)，維持機(jī)體氧化還原動(dòng)態(tài)平衡。Nrf2-ARE信號(hào)通路在細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷防護(hù)中發(fā)揮重要作用。本文就Nrf2-ARE信號(hào)通路對(duì)機(jī)體氧化應(yīng)激損傷防護(hù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞]氧化應(yīng)激；Nrf2-ARE 信號(hào)通路；氧化還原平衡；綜述

氧化應(yīng)激是指機(jī)體在受到有害刺激時(shí)，體內(nèi)高活性分子如活性氧自由基(reactive oxygen species, ROS)和活性氮自由基(reactive nitrogen species, RNS)產(chǎn)生過(guò)多，超出了機(jī)體對(duì)ROS和RNS的清除能力，導(dǎo)致氧化還原系統(tǒng)失衡，從而引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的氧化性損傷，最終引發(fā)細(xì)胞凋亡和組織器官損傷[1-2]。為維持機(jī)體的氧化還原平衡，當(dāng)自由基過(guò)多時(shí)，機(jī)體會(huì)自發(fā)產(chǎn)生防御反應(yīng)以清除ROS和RNS。近年研究發(fā)現(xiàn)，Nrf2-ARE信號(hào)通路是細(xì)胞抗氧化應(yīng)激的關(guān)鍵通路，由這條信號(hào)通路調(diào)控的抗氧化酶系和Ⅱ相解毒酶能夠清除ROS等有害物質(zhì)，因而表現(xiàn)出解毒和中和作用[3]。Nrf2-ARE信號(hào)通路被激活后可誘導(dǎo)血紅素加氧酶-1[heme oxygenase-1,HO-1]、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione-S-transferses,GST)、NAD(P)H醌氧化還原酶1[NAD(P)H: quinine oxidoreductase 1,NQO1]等大量保護(hù)性基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抵抗各種刺激對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的氧化應(yīng)激損傷[4]。所以Nrf2-ARE信號(hào)通路在機(jī)體抗氧化體系中發(fā)揮著重要作用。

1Nrf2-ARE信號(hào)通路的基本結(jié)構(gòu)

1.1Nrf2的基本結(jié)構(gòu)核因子E2相關(guān)因子2 (nuclear factor erythroid 2 p45-related factor 2, Nrf2)，分子量為66 kDa，廣泛存在于機(jī)體多個(gè)組織器官中，在肝臟、腎臟等代謝和解毒器官以及皮膚、肺和消化道等持續(xù)暴露于外環(huán)境中的器官中高度表達(dá)。Nrf2是CNC(cap′n′collar)轉(zhuǎn)錄因子家族成員中活力最強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。Nrf2含有7個(gè)功能結(jié)構(gòu)域(Nrf2-ECH homology domains, Neh)，分別被命名為Neh1-Neh7。Neh1包含一個(gè)基本的堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu) (basic leucine zipper, bZIP)，能夠與小分子肌腱纖維瘤蛋白(muscloaponeurotic fibrosarcoma protein, Maf)形成異源二聚體，促使Nrf2識(shí)別抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant responsive element, ARE)的DNA序列并與之結(jié)合，進(jìn)而啟動(dòng)目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄。Neh2位于Nrf2的N-末端，含有DLG和ETGE兩個(gè)基本序列，能與胞漿蛋白Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein-1, Keapl)的DGR區(qū)結(jié)合被錨定于細(xì)胞質(zhì)中，對(duì)Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性起負(fù)性調(diào)節(jié)作用[5]。Neh3位于Nrf2的C-末端，可與CHD6結(jié)合，進(jìn)而激活A(yù)RE調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[6]。Neh4和Neh5是兩個(gè)富含酸性殘基的獨(dú)立轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)域，與下游基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)相關(guān)，最近研究表明，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域與核輔因子RAC3/AIB1/SRC-3相互作用可以增加Nrf2-ARE 信號(hào)通路下游相關(guān)基因的表達(dá)[7]。Neh6主要參與Nrf2的降解，含有DSGIS和DSAPGS兩個(gè)基序，這兩個(gè)基序能夠被β-TRCP識(shí)別，進(jìn)而引發(fā)SKP1-CUL1-RBX1/ROC1泛素連接酶復(fù)合體對(duì)Nrf2的降解反應(yīng)，而且這兩個(gè)β-TRCP識(shí)別基序?qū)μ窃厦?3靶向SCF/β-TRCP依賴性降解的調(diào)控具有重要的作用[8]。Neh6對(duì)Nrf2的轉(zhuǎn)錄起負(fù)調(diào)節(jié)作用但不依賴于Keap1[9]。Neh7是與視黃醇類X受體(retinoid X receptor alpha, RXRα,一種抑制Nrf2-ARE 信號(hào)通路的受體)相互作用的區(qū)域[10]。在生理和應(yīng)激狀態(tài)下，機(jī)體內(nèi)Nrf2的分布是不同的。Nrf2的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　Nrf2的基本結(jié)構(gòu)

1.2ARE的基本結(jié)構(gòu)ARE (antioxidant responsive element)位于某些細(xì)胞保護(hù)基因的上游啟動(dòng)子區(qū)域，是一個(gè)特異的DNA-啟動(dòng)子結(jié)合序列[11]。ARE是機(jī)體抗氧化應(yīng)激和解毒作用過(guò)程中重要的保護(hù)性順式應(yīng)答元件，能夠誘導(dǎo)HO-1等抗氧化酶的表達(dá)。ARE在轉(zhuǎn)錄因子及信號(hào)通路方面起增強(qiáng)作用。ARE在生物體內(nèi)廣泛分布，可以緩解細(xì)胞或組織受到的各類損傷，維持機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)。ARE存在于Ⅱ相解毒酶基因啟動(dòng)子5′端調(diào)控區(qū)，在不同細(xì)胞中并非完全保守，其核心序列(或稱共有序列)為5′-(G/A)TGA(G/C)nnnGC(G/A)-3′(n為任意核苷酸)，其5′端基因激活后可誘導(dǎo)大量保護(hù)性基因的轉(zhuǎn)錄。Maf與Nrf2組成的復(fù)合物能夠識(shí)別并且結(jié)合到相關(guān)基因5′端調(diào)控區(qū)的ARE上，從而使Nrf2-ARE信號(hào)通路激活。

1.3Keap1的基本結(jié)構(gòu)Keapl是一種分子量為69 kDa的胞漿蛋白，富含半胱氨酸殘基，是E3 泛素連接酶的適配底物，與果蠅肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白Kelch屬同系物。其高反應(yīng)活性的半胱氨酸殘基參與Nrf2的降解，并與Nrf2的穩(wěn)定化相關(guān)。Keap1是Nrf2位于細(xì)胞質(zhì)中的結(jié)合蛋白，是體內(nèi)重要的Nrf2負(fù)調(diào)控因子，Keap1自身的泛素化、磷酸化以及核穿梭機(jī)制都能影響到Nrf2的活力。Keap1含有624個(gè)氨基酸殘基，由5個(gè)結(jié)構(gòu)域組成[12]，分別為NTR、BTB、IVR、DGR和CTR區(qū)域。Keap1的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。NTR、CTR 為兩個(gè)氨基酸末端，BTB、IVR、DGR為主要功能區(qū)域。BTB是一個(gè)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域，通常和其他Keap1的BTB區(qū)形成同蛋白二聚體后與Nrf2結(jié)合，并參與Nrf2的泛素化降解。IVR區(qū)是連接BTB與DGR的區(qū)域，該區(qū)富含半胱氨酸殘基，對(duì)氧化應(yīng)激敏感，參與親電試劑與氧化劑的反應(yīng)，是整個(gè)蛋白的功能調(diào)節(jié)區(qū)，與Nrf2的穩(wěn)定性相關(guān)，在非氧化應(yīng)激狀態(tài)下參與對(duì)Nrf2的泛素化降解過(guò)程，其中Cys273和Cys288對(duì)Nrf2活性的抑制起關(guān)鍵作用，當(dāng)受到外源性或內(nèi)源性刺激時(shí)IVR區(qū)構(gòu)象發(fā)生改變引起Nrf2與Keap1的解離。DGR區(qū)有6個(gè)Kelch重復(fù)序列，含多個(gè)蛋白結(jié)合位點(diǎn)，是Keap1與Nrf2的Neh2區(qū)的結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)Nrf2的活性具有負(fù)調(diào)控作用。

圖2　Keap1的基本結(jié)構(gòu)

1.4Nrf2和Keap1的相互作用Keap1的DGR區(qū)可以識(shí)別Nrf2的ETGE和DLG兩個(gè)基序。Keap1可以通過(guò)BTB區(qū)相互結(jié)合形成同源二聚體，Keap1-Keap1復(fù)合體與Nrf2以1:1的比例結(jié)合。Keap1- Keap1復(fù)合體的兩個(gè)DGR區(qū)分別與Nrf2的ETGE和DLG基序結(jié)合，ETGE基序與單個(gè)Keap1以強(qiáng)親和力相互結(jié)合，而DLG基序與單個(gè)Keap1的結(jié)合作用較弱[13]?；诖?，科學(xué)家提出了“鉸鏈和閂鎖”的假說(shuō)來(lái)解釋Keap1對(duì)Nrf2的調(diào)節(jié)機(jī)制[14]，如圖3所示，其中，“鉸鏈”介導(dǎo)的高親和力的ETGE基序與Keap1的結(jié)合不受誘導(dǎo)應(yīng)激的影響；而“閂鎖”介導(dǎo)的DLG基序從Keap1上轉(zhuǎn)位后將對(duì)Nrf2誘導(dǎo)劑做出應(yīng)答反應(yīng)[15]。Dinkova-Kostova等最近試圖以定量熒光共振能量轉(zhuǎn)移(quantitative fluorescence resonance energy transfer, FRET)技術(shù)、結(jié)合熒光壽命成像顯微術(shù)(fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM)將細(xì)胞中EGFP-Nrf2和Keap1-mCherry分子間的相互作用具現(xiàn)化。FRET是描述兩個(gè)光敏感性分子之間能量轉(zhuǎn)移的物理機(jī)制的方法，并經(jīng)常用于審視細(xì)胞中兩種蛋白的近似度[16]。根據(jù)FLIM-FRET觀察，他們發(fā)現(xiàn)Keap1-Nrf2復(fù)合體存在著兩種不同的構(gòu)象。①開放構(gòu)象：Nrf2中只有高親和力的ETGE能夠與Keap1結(jié)合形成二聚體；②閉合構(gòu)象：即Nrf2中高親和力的ETGE和低親和力的DLG均能與Keap1結(jié)合[17]。與“鉸鏈和閂鎖”假說(shuō)相反，他們觀察到Nrf2誘導(dǎo)劑如萊菔硫烷(sulforaphane, SNF)增加了閉合式構(gòu)象在細(xì)胞中的豐度。整合這些數(shù)據(jù)，他們提出一種新的模式，即由Keap1/Nrf2的相互作用而提出“構(gòu)象循環(huán)模式”或“循環(huán)順序連接與再生模式”[14]。根據(jù)這個(gè)模型，Nrf2誘導(dǎo)功能通過(guò)促進(jìn)閉合構(gòu)象的形成，進(jìn)而促進(jìn)Nrf2在Keap1-Nrf2復(fù)合體中的穩(wěn)定性[18]。雖然Keap1-Nrf2復(fù)合體存在于閉合構(gòu)象，但Nrf2誘導(dǎo)劑能直接結(jié)合于Keap1使Keap1的構(gòu)象改變，進(jìn)而引起Nrf2的解離。而Keap1-Keap1同二聚體在細(xì)胞中不能再生，構(gòu)象改變的Keap1-Keap1同二聚體不能與新合成的Nrf2結(jié)合。所以大量游離的Nrf2轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，與ARE相互作用，進(jìn)而激活A(yù)RE下游靶基因的表達(dá)。

圖3　“鉸鏈和閂鎖”假說(shuō)圖

2Nrf2-ARE 信號(hào)通路的活化

2.1Keap1-Nrf2的解離機(jī)制Nrf2與Keap1解離是Nrf2-ARE的激活并發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性的關(guān)鍵步驟，其解離主要有兩種機(jī)制。

2.1.1Keap1構(gòu)象改變：Nrf2的活力受Keap1調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)控，生理狀態(tài)下，Keap1通過(guò)其DGR結(jié)構(gòu)域和Nrf2的Neh2結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而將Keap1-Nrf2異二聚體限制在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，ROS或親電子物質(zhì)對(duì)Keap1的IVR結(jié)構(gòu)域內(nèi)半胱氨酸殘基(Cys273，Cys288)進(jìn)行修飾，在Keap1-Keap1同源二聚體分子間形成二硫鍵，引起IVR結(jié)構(gòu)域構(gòu)象改變，導(dǎo)致Nrf2與Keap1解偶聯(lián)，泛素蛋白酶體不再降解Nrf2，使Nrf2從胞質(zhì)釋放出來(lái)進(jìn)入核內(nèi)。有研究表明，Keap1的巰基修飾導(dǎo)致其失去對(duì)Nrf2負(fù)性調(diào)節(jié)功能，使Nrf2的穩(wěn)定性增加并穩(wěn)定地通過(guò)核膜轉(zhuǎn)運(yùn)至核內(nèi)[19]。

2.1.2Nrf2磷酸化作用：蛋白質(zhì)磷酸化作用是調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)的關(guān)鍵因素，也是蛋白質(zhì)翻譯后的主要修飾機(jī)制。多種蛋白激酶包括促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶R 樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)、磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)和蛋白激酶C (PCK)等的活化均可通過(guò)誘導(dǎo)Nrf2的磷酸化使Nrf2的構(gòu)象改變，促使其與Keap1分離，激活Nrf2[20-22]。另外，相關(guān)研究報(bào)道，Nrf2本身也可能含有氧化應(yīng)激感受器[23]。

2.2Nrf2-ARE信號(hào)通路的激活Nrf2-ARE 信號(hào)通路的核心分子包括Nrf2、ARE 和Keap1。氧化應(yīng)激、親電子試劑或磷酸化作用均可導(dǎo)致Nrf2與Keap1解離和釋放[15,24-26]，同時(shí)減弱Keap1介導(dǎo)的蛋白酶對(duì)Nrf2的降解作用。正常生理狀態(tài)下，Keap1通過(guò)其DGR與Nrf2的Neh2區(qū)相結(jié)合，以Keap1-Nrf2復(fù)合體的形式被錨定在胞漿內(nèi)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架上[12]，使Nrf2穩(wěn)定在胞質(zhì)內(nèi)，Nrf2無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞核從而抑制Nrf2 的轉(zhuǎn)錄活性，Keap1-Nrf2復(fù)合體則成為E3泛素連接酶的適配底物，促進(jìn)Nrf2的泛素化降解，使其處于低濃度的非活性狀態(tài)。而氧化應(yīng)激狀態(tài)下，氧化劑或親電子化合物與Keap1的半胱氨酸殘基相互作用使其構(gòu)象發(fā)生變化，從而Nrf2與之解偶聯(lián)，E3泛素連接酶不再降解Nrf2[27]，Nrf2被激活后，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，通過(guò)其高度保守的bZIP結(jié)構(gòu)與小分子Maf形成異二聚體并且識(shí)別ARE，啟動(dòng)下游一系列保護(hù)性基因如Ⅱ相解毒酶基因的轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)細(xì)胞的解毒及抗氧化能力，進(jìn)而發(fā)揮保護(hù)作用。Nrf2-ARE信號(hào)通路的活化過(guò)程如圖4所示。

圖4　Nrf2-ARE 信號(hào)通路的活化

2.3Nrf2的出核轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制氧化還原平衡恢復(fù)后，Nrf2與ARE解離，Nrf2轉(zhuǎn)回胞漿，通過(guò)Cullin3依賴的E3泛素連接酶進(jìn)行泛素化后降解，促進(jìn)Nrf2的消耗，關(guān)閉Nrf2通路，使Nrf2重新維持到正常生理水平[28]。研究發(fā)現(xiàn)Nrf2在細(xì)胞核內(nèi)的過(guò)度激活和堆積同樣會(huì)造成細(xì)胞的損害，因此要求Nrf2在完成基因激活后能夠快速降解。關(guān)于Nrf2的出核轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制主要有2種。

2.3.1Keap1介導(dǎo)的Nrf2出核轉(zhuǎn)運(yùn)：研究發(fā)現(xiàn)Keap1上存在潛在的核輸出信號(hào)(NES)，該結(jié)構(gòu)域位于Keap1的干預(yù)區(qū)并且高度保守，是核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(CRM1)所包繞的位置。Nrf2上存在一個(gè)核定位信號(hào)(NLS)。正常狀態(tài)下，Keap1的NES作用強(qiáng)于Nrf2的NLS的作用，故Keap1-Nrf2復(fù)合存在于胞質(zhì)中，Nrf2則由E3泛素連接酶進(jìn)行泛素化后降解。而氧化應(yīng)激狀態(tài)下，Nrf2-ARE信號(hào)通路活化并發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用后，由Keap1介導(dǎo)的Nrf2出核轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制如下所述。其一，胞質(zhì)中的Keap1進(jìn)入細(xì)胞核，Nrf2與ARE解離，重新與Keap1結(jié)合，CRM1識(shí)別并結(jié)合在Keap1-Nrf2復(fù)合體上的NES，然后將該復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)出核，胞質(zhì)中Keap1-Nrf2復(fù)合體則由E3泛素連接酶識(shí)別并進(jìn)行泛素化后降解[29]。其二，Keap1在胞質(zhì)中與Cul 和Rbx1形成Keap1-Cul3-Rbx1復(fù)合體進(jìn)入核內(nèi)識(shí)別并結(jié)合Nrf2，Keap1上的NES經(jīng)磷酸化修飾后被暴露，接著被CRM1識(shí)別并結(jié)合，介導(dǎo)Keap1-Cul3-Rbx1-Nrf2復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)出核[30]。如圖5(A)示。

圖5　Nrf2 的出核轉(zhuǎn)運(yùn)A.Keap1介導(dǎo)的Nrf2出核轉(zhuǎn)運(yùn)；B.NES介導(dǎo)的Nrf2出核轉(zhuǎn)運(yùn)

2.3.2NES介導(dǎo)的Nrf2出核轉(zhuǎn)運(yùn)：目前發(fā)現(xiàn)Nrf2上存在2個(gè)NES結(jié)構(gòu)，分別為NESZIP和NESTA。NESZIP與ZIP結(jié)構(gòu)域存在重疊，氧化應(yīng)激狀態(tài)下，Nrf2與Keap1解離，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，其ZIP結(jié)構(gòu)域與核內(nèi)Maf結(jié)合，覆蓋了NESZIP。隨后Nrf2-Maf異二聚體與ARE結(jié)合，又覆蓋了NESTA。這2個(gè)NES結(jié)構(gòu)被覆蓋使CRM1不能與Nrf2結(jié)合，導(dǎo)致Nrf2繼續(xù)存在于細(xì)胞核中。而當(dāng)Nrf2-ARE信號(hào)通路活化并完成其保護(hù)作用后，ARE與Maf解離，NESZIP和NESTA重新暴露，使CRM1識(shí)別并結(jié)合Nrf2，接著介導(dǎo)Nrf2轉(zhuǎn)運(yùn)出核[31-32]，如圖5(B)示。Nrf2的出核轉(zhuǎn)運(yùn)能夠維持機(jī)體對(duì)氧化應(yīng)激的持續(xù)應(yīng)答，對(duì)防止耐藥性的產(chǎn)生和腫瘤的形成具有重要意義。

2.4Nrf2-ARE信號(hào)通路調(diào)控的靶基因Nrf2-ARE信號(hào)通路在機(jī)體對(duì)抗氧化應(yīng)激損傷中的作用至關(guān)重要，Nrf2-ARE信號(hào)通路激活后能夠啟動(dòng)下游多種保護(hù)性基因的轉(zhuǎn)錄。到目前為止，發(fā)現(xiàn)Nrf2-ARE信號(hào)通路調(diào)節(jié)的可編碼內(nèi)源性保護(hù)基因超過(guò)200個(gè)，其激活的基因種類取決于激活劑類型和激活方式。這些保護(hù)性基因包括抗氧化蛋白類基因、Ⅱ相解毒酶類基因、抗氧化防御因子和抗炎因子類基因等，在增強(qiáng)組織抗氧化能力、抗炎癥、抗腫瘤、抗凋亡等過(guò)程中起著重要的作用。其中，抗氧化酶類可有效促進(jìn)環(huán)境毒物的代謝清除，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒性或易于排泄的物質(zhì)，起到增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化及解毒功能的作用，對(duì)維持機(jī)體氧化還原平衡有重要意義。Nrf2缺失將影響抗氧化酶系和Ⅱ相解毒酶等的轉(zhuǎn)錄。

2.5激活Nrf2-ARE信號(hào)通路對(duì)機(jī)體氧化應(yīng)激損傷的防護(hù)作用Nrf2-ARE信號(hào)通路被激活后啟動(dòng)下游保護(hù)性基因轉(zhuǎn)錄，其中抗氧化酶系可以清除過(guò)多因氧化還原失衡而增加的自由基，同時(shí)也能清除被氧化的蛋白質(zhì)，在一定程度上抑制氧化應(yīng)激，從而減輕自由基和親電子物質(zhì)引起的細(xì)胞損傷，進(jìn)而表現(xiàn)出對(duì)機(jī)體的氧化應(yīng)激損傷的防護(hù)作用。Nrf2-ARE信號(hào)通路與腫瘤、炎癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、自身免疫性疾病等多種疾病的病理生理進(jìn)程密切相關(guān)，能夠作為相關(guān)治療藥物的作用靶點(diǎn)[33]。

3Nrf2的誘導(dǎo)劑與抑制劑

3.1Nrf2誘導(dǎo)劑Nrf2誘導(dǎo)劑，如姜黃素、SNF、富馬酸二甲酯(dimethyl fumarate, BG-12)等，是ARE依賴的Ⅱ相細(xì)胞保護(hù)酶的強(qiáng)誘導(dǎo)劑。越來(lái)越多相關(guān)的研究表明，ARE依賴性基因的活化是由誘導(dǎo)劑通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶信號(hào)通路的活性介導(dǎo)的。SNF是從十字花科植物綠花椰菜中提取的，其抗氧化應(yīng)激作用機(jī)制是激活Nrf2-ARE信號(hào)通路，誘導(dǎo)Ⅱ相酶(NQO1、GST、γ-GCS、UGT等)的表達(dá)[34]。巴多克沙龍是一種合成的三萜類化合物，其作用主要由Nrf2-ARE 通路介導(dǎo)，能夠誘導(dǎo)Ⅱ相解毒酶(如NQO1、GST等)表達(dá)，抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的表達(dá)。BG-12是已被開發(fā)的Nrf2的活化劑。Scannevin等[35]證明，用BG-12作用于原代培養(yǎng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)細(xì)胞或動(dòng)物可引起核內(nèi)Nrf2 和Ⅱ相細(xì)胞保護(hù)酶水平增高，由此來(lái)發(fā)揮抗氧化作用。

3.2Nrf2抑制劑截止目前，大多數(shù)研究集中在Nrf2的活化，對(duì)其抑制劑的研究比較少。近期研究發(fā)現(xiàn)，Nrf2 的過(guò)度表達(dá)具有致癌作用，而Nrf2致癌作用的分子機(jī)制仍未完全明了，需要進(jìn)一步研究[36]。研究發(fā)現(xiàn)，參與抑制Nrf2的核受體包括維甲酸受體α (RARα)、視黃醇類X受體α (RXRα)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ (PPARγ)、雌激素受體α (ERα)、雌激素相關(guān)受體-β (ERRβ)和糖皮質(zhì)激素受體(GR)等，這些核受體都能與Nrf2相互作用而抑制ARE依賴性基因的表達(dá)。最近研究發(fā)現(xiàn)的Nrf2抑制劑，包括內(nèi)源性蛋白，如Bach1、p53、ATRA、轉(zhuǎn)錄激活因子3(ATF3)、E-鈣粘素和微囊蛋白-1等；外源性抑制劑如赭曲霉素-A、木犀草素、鴉膽苦醇、原花青素、芹菜素和葫蘆巴堿等，都能有效抑制Nrf2-ARE信號(hào)通路的活化。然而，這些抑制劑對(duì)Nrf2-ARE信號(hào)通路的抑制作用機(jī)制在很大程度上尚不清楚。

4結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)的研究表明，Nrf2-ARE信號(hào)通路在抗氧化應(yīng)激損傷中起著重要的作用，能夠維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡，保護(hù)細(xì)胞和組織免受損傷，對(duì)這一通路的深入研究能夠解釋機(jī)體自身防御的機(jī)制。當(dāng)前對(duì)Nrf2-ARE信號(hào)通路抗氧化機(jī)制的研究主要集中于其對(duì)下游抗氧化基因和Ⅱ相解毒酶的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)。越來(lái)越多的研究表明Keap1-Nrf2-ARE信號(hào)通路的調(diào)控是十分精細(xì)和復(fù)雜的，并且還存在著其他信號(hào)通路的參與。需要注意的是，Nrf2的持續(xù)激活也會(huì)誘導(dǎo)疾病的發(fā)生，如癌癥、動(dòng)脈硬化等。多種疾病如腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病均伴隨著氧化應(yīng)激損傷，可以觀察到Nrf2活性和抗氧化蛋白活性的改變是一致的，由Nrf2-ARE信號(hào)通路介導(dǎo)的一系列機(jī)體抗氧化反應(yīng)還存在許多無(wú)法解釋的問(wèn)題，今后對(duì)于這一領(lǐng)域還需進(jìn)行更加深入的探索。隨著研究的深入，Nrf2-ARE信號(hào)通路將可能作為一個(gè)有效的藥物作用靶點(diǎn)，為治療相關(guān)疾病提供新的治療方案，具有廣闊的研究?jī)r(jià)值和發(fā)展前景。

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(收稿時(shí)間：2015-09-25修回時(shí)間：2015-10-20)

·論著·

Progression of Nrf2-ARE Signaling Pathway in Protection of Oxidative Stress Injury of the Body

WANG Ning1,2, MA Hui-ping1, QI Xin-zhu1, MENG Ping1, JIA Zheng-ping1,2(1. College of Pharmacy, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China; Key Laboratory of Prevention and Cure for the Plateau Environmental Damage of PLA, Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Area Command, lanzhou 730050, China)

[Abstract]The nuclear factor erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) is a key transcription factor of cell anti-oxidative stress system, and Nrf2 nuclear translocation combined with anti-oxidative response element antioxidant responsive element (ARE) on the nucleic acid sequence is a key link in the process of activation of Nrf2-ARE signaling pathways. The activation of Nrf2-ARE signaling pathway can start the transcription of the downstream phase Ⅱ detoxification enzymes and antioxidant enzymes so as to reduce the cell injuries caused by reactive oxygen and electronic materials, keep the cells in a stable state, and maintain the body's redox in dynamic balance. Nrf2-ARE signaling pathway plays an important role in the protection of cell oxidative stress injury. The paper summarizes the progression of Nrf2-ARE signaling pathway in protection of oxidative stress injury of the body.

[Key words]Oxidative stress; Nrf2-ARE signaling pathway; Redox equilibrium; Review

[DOI]10.3969/j.issn.2095-140X.2015.12.005

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼][中國(guó)圖書資料分類號(hào)]R349.1A

[文章編號(hào)]2095-140X(2015)12-0021-07

[通訊作者]賈正平，E-mail：1026573411@qq.com

[基金項(xiàng)目][作者單位]730050蘭州，蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院藥劑科全軍高原環(huán)境損傷防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(王寧、馬慧萍、漆欣筑、蒙萍、賈正平);730000蘭州，蘭州大學(xué)藥學(xué)院(王寧、賈正平)