任 靜，馬良娟

1 光老化發(fā)病機制

皮膚是機體的生理屏障，保護機體免受病原體、化學或物理損傷，它也是直接暴露于紫外線輻射的器官。紫外線照射可導致皮膚的氧化應激反應：急性炎癥反應（紅斑、曬傷）[1]和慢性反應，包括光老化[2]（皮膚干燥、粗糙、松弛、皺紋、萎縮，以及出現(xiàn)色素沉著、毛細血管擴張）和各種皮膚癌[3]。光老化組織病理表現(xiàn)為表皮細胞厚度和形態(tài)的變化，黑素細胞的增殖，朗格漢斯細胞的形態(tài)變化、活動障礙、數(shù)量減少，基膜排列紊亂；真皮層彈性纖維增加，彈性蛋白的改變和Ⅰ型膠原纖維的減少降低，炎性細胞的聚集（肥大細胞、嗜酸粒細胞和中性粒細胞）。另外，微循環(huán)和血管生成的形成，可導致毛細血管擴張[4]。

紫外線照射皮膚發(fā)生氧化應激反應，從而誘導產(chǎn)生以羥自由基和脂質(zhì)過氧化物為主的活性氧（reactive oxygen species，ROS），如超氧陰離子自由基（、單線態(tài)氧和羥自由基（?OH）等。ROS可直接導致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的損傷以及皮膚光老化[5]。另外，ROS可通過激活核因子NF-κB，從而影響細胞因子在角質(zhì)形成細胞和真皮細胞表面的表達。在這個過程中最重要的細胞因子包括白細胞介素（IL）-1、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）和腫瘤壞死因子（TNF）-α。這些細胞因子刺激絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs），激活轉(zhuǎn)錄因子 AP-1（c-Fos與 c-Jun所組成的異二聚體）。AP-1可誘導基質(zhì)蛋白金屬酶（matixmetalloproteinases，MMPs）的合成，MMPs 發(fā)揮降解細胞外基質(zhì)（膠原蛋白和彈性蛋白）及抑制膠原蛋白的合成，基質(zhì)蛋白金屬酶在光老化組織學表現(xiàn)中以及皺紋形成中具有重要作用[6]。因此，細胞光老化的基礎(chǔ)是ROS的產(chǎn)生。

近些年使用抗氧化劑清除ROS防止光老化是人們研究的熱點之一。目前發(fā)現(xiàn)較多的具有抗氧化性損傷的物質(zhì)均具有顯著的延緩光老化的作用，如超氧化物歧化酶、生育酚、抗壞血酸、維A酸、綠茶、番茄紅素和N-乙?；腚装彼岬取Ｒ陨涎芯勘砻骶哂锌寡趸饔玫奈镔|(zhì)就有可能對皮膚光老化有防護作用。

2 紅系特異性轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)因子（Nrf 2）的作用和抗氧化機制

Nrf 2 以轉(zhuǎn)錄調(diào)控的方式對抗皮膚細胞的氧化應激，Nrf 2基因是帽和領(lǐng)轉(zhuǎn)錄因子家族的一員，并在所有類型的表皮細胞表達[7]，其中還包括Nrf1和Nrf3。正常情況下，Nrf 2由細胞質(zhì)中的結(jié)合蛋白（kelch-like ECH-associated protein-1，Keap1）調(diào)控，在細胞內(nèi)的氧化條件下，可脫落并被轉(zhuǎn)運到細胞核，它形成一個復雜的小Maf蛋白，然后與抗氧化反應原件（antioxidant response elemen，ARE）結(jié)合，啟動抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄。

Nrf 2誘導轉(zhuǎn)錄的與細胞保護有關(guān)的抗氧化酶，主要有谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（(glutathione Stransferase，GST）、 醌 氧 化 還 原 酶 (nicotinamide quionone oxidoreductase，NQO1），葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UDP-glucuronosyltransferases，UGT）、γ-谷 氨酰半胱氨酸連接酶（glutamate cysteine ligase，GCL）、血紅素氧合酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）、谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GR）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）[8-10]。Nrf 2也可激活基因轉(zhuǎn)錄中含有ARE結(jié)構(gòu)序列的非抗氧化蛋白酶（如硫氧還蛋白，鐵蛋白）[11,12]。SOD是由蛋白質(zhì)和金屬輔酶構(gòu)成的一種金屬酶，可分為Cu、Zn、Mn及 Fe等不同亞型，其中Cu-SOD和Zn-SOD存在于胞質(zhì)內(nèi)，Mn-SOD存在于線粒體內(nèi)和細胞外。它們在不同部位通過歧化反應將超氧陰離子自由基（再加上兩個質(zhì)子）轉(zhuǎn)化為氧氣（O2）和過氧化氫（H2O2），之后過氧化氫酶再將H2O2轉(zhuǎn)化為水（H2O），從而在氧化反應中保護細胞免受損害。GST 將 谷胱甘肽（glutathione，GSH）轉(zhuǎn)移至親電試劑，從而在氧化防御和解毒起到關(guān)鍵作用。GCL在維持GSH穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用，其表達水平通常與GSH濃度成正比[13,14]。GSH是細胞和組織中最豐富的抗氧化劑，可改變和抑制Nrf 2-Keap1構(gòu)象，使活性Nrf 2釋放到細胞質(zhì)中[15,16]，并增強抗氧化酶（NQO1，HO-1）在細胞中的表達[17]。HO-1可阻止游離的血紅素參與氧化應激反應。Shah等[18]發(fā)現(xiàn)Nrf 2轉(zhuǎn)錄生成的血紅素氧合酶-1發(fā)揮著肝臟和心臟的保護作用，血紅素氧合酶-1有抗炎、抗氧化、控制細胞增殖等作用。NQO-1是維持細胞內(nèi)物質(zhì)處于氧化還原狀態(tài)的黃素酶，它通過利用NAD（P）H作為電子受體催化各種醌及其衍生物，使其失去2個電子，發(fā)生還原，從而阻止它們進一步參與氧化反應和產(chǎn)生ROS，使細胞在氧化應激反應中受到保護。因此，Nrf 2通過誘導轉(zhuǎn)錄抗氧化酶而發(fā)揮抗老化的作用。

另一方面，ROS通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子NF-κB維持細胞存活和凋亡之間的平衡[19-21]。NF-κB與Nrf 2競爭作為共激活子的CREB結(jié)合蛋白（CREB-binding protein，CBP）[21]。NF-κB招募組蛋白去乙?；?引起局部低乙?；璧KNrf 2信號轉(zhuǎn)導[22]。

對Nrf 2基因敲除小鼠進行紫外線照射，其抗氧化基因的表達降低后，氧化應激損傷明顯加強，從而證明 Nrf 2-ARE通路是調(diào)控細胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的重要途徑[23]。腦缺血再灌注損傷機制之一是產(chǎn)生的大量自由基與脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及核酸發(fā)生反應，從而導致膜脂質(zhì)過氧化，引起膜破壞，細胞溶解和組織水腫等反應。在進行大鼠腦缺血再灌注的試驗時，大鼠腦缺血后再灌注的腦組織中Nrf 2的表達上升，使用激動劑增加Nrf 2表達時，缺血腦組織的含水量減少，梗死體積縮小，證明 Nrf 2在腦缺血再灌注的損傷中具有保護作用以及具有清除自由基的作用[24]。

Yu等[25]研究表明Nrf 2 激動劑可增加高脂飲食導致的小鼠的肥胖和胰島素導致的代謝綜合征。小鼠的Nrf 2 基因剔除的試驗證明Nrf 2因子的缺陷能導致糖耐量減退而使血糖值過高，證明 Nrf 2的抗氧化作用為糖尿病和肥胖的臨床治療提供新的解決方案。

3 Nrf 2在皮膚老化中的應用

近年來，空氣污染已嚴重破壞臭氧層，導致紫外線的暴露增加，使皮膚?。ㄆつw老化和皮膚癌）的發(fā)病率在世界范圍內(nèi)急劇增加[26]。因此，探索激活細胞防御的保護性分子，包括天然產(chǎn)物中的保護性分子，即通過激活Nrf 2以防護紫外線誘導的氧化應激，為光老化的防治提供新策略。由于表皮角質(zhì)形成細胞經(jīng)常暴露于紫外線（ultraviolet A，UVA）照射，激活Nrf 2是人類皮膚細胞的有效保護的關(guān)鍵。因此，增加Nrf 2水平是提高護膚品或防曬產(chǎn)品作用的一個有效途徑。

目前，研究的Nrf 2 激動劑主要有：①萊菔硫烷：從綠花椰菜中提取的Nrf 2誘導劑，可激活 Nrf 2 信號通路，促進醌氧化還原酶NAD（P）H、谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶、GCL、UGT等的表達，能夠防護腫瘤的化合物引起的脫氧核糖核酸破壞和癌變[27]。研究證明，萊菔硫烷可減輕紫外線引起的皮膚炎癥反應和曬傷[28]。萊菔硫烷緩解抑制藥物所誘導的光氧化應激損傷，為萊菔硫烷在臨床上治療光損傷性疾病提供了新的思路[29]。②茶多酚：從茶葉中提取的主要藥效成分，兒茶素為其主要組成。研究表明，野生型小鼠經(jīng)過茶多酚處理后，可增加Nrf 2/keap1誘導控制的酶類GCL、HO-1等表達，而在剔除Nrf 2基因的小鼠中卻沒有相似的表達[30]。③姜黃素：從姜科植物的根莖中提取的有效成分，有文獻報道發(fā)現(xiàn)姜黃素可通過解離 Nrf 2-keapl，誘導激活 Nrf 2的表達，也可誘導GSH生物合成基因，從而增加GSH的表達水平[31]。④富馬酸二甲酯：可抑制 NF-κB，激活Nrf 2 增加 NQO1、HO-1 以及谷胱甘肽的水平等[32]；研究發(fā)現(xiàn)，在用富馬酸二甲酯處理的星狀細胞核中Nrf 2水平高于比對照組，證明富馬酸二甲酯通過激活細胞的 Nrf 2/ARE 通路，增加GSH的表達水平，而發(fā)揮細胞的保護作用[34]。神經(jīng)細胞或動物經(jīng)富馬酸單甲酯處理后，可檢測到細胞核內(nèi) Nrf 2 水平增加，而在敲除Nrf 2 基因的小鼠中沒有類似的表達[33]。⑤丹參酮：為中藥丹參中所提取的成分，具有抗氧化、抗炎、抗癌等功效。研究發(fā)現(xiàn)丹參酮可通過激活Nrf 2減輕紫外線照射所引起的成纖維母細胞和角質(zhì)形成細胞的損害。研究證實，人真皮成纖維細胞經(jīng)過丹參酮處理后，Nrf 2表達水平是非處理組的 1.5～2.5倍[34]。⑦其他激活劑：如白藜蘆醇、咖啡醇和咖啡白醇、番茄紅素、咖啡酸苯乙酯等，通過誘導Nrf 2依賴的抗氧化應答，從而發(fā)揮細胞保護作用。

4 結(jié)語

Nrf 2在氧化應激反應中發(fā)揮著重要的保護作用，而人類的許多疾病與氧化應激有關(guān)。因此，在細胞及分子水平上研究Nrf 2的防護作用，將為人類相關(guān)疾病的防護提供一種新思路和新靶點，并在臨床提供實際的解決方案。

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