鄭欣 杜小正 李夢莘 何文潔 王娜娜 張馨予

【摘 要】 氧化應激與炎癥侵襲相互作用是類風濕關節(jié)炎發(fā)病與疾病進展的關鍵因素，血紅素氧合酶1（HO-1）是核因子E2相關因子2（Nrf2）/抗氧化反應原件（ARE）信號傳導通路下游激活的抗氧化酶之一，不但具有抗氧化、抗炎作用，而且在一定程度上反映了RA的病情輕重?？偨YHO-1與類風濕關節(jié)炎的關系，旨在探討HO-1將可能是類風濕關節(jié)炎治療的潛在靶點和新的療效評定指標。

【關鍵詞】 關節(jié)炎，類風濕;血紅素氧合酶1;氧化應激;機制研究

活性氧（ROS）作為一種細胞內信號傳導元件，與多種細胞因子的炎癥反應有關，并作用于類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）的生理病理系統(tǒng)，既是RA產(chǎn)生氧化應激的誘因，也是RA氧化應激的產(chǎn)物[1]。當具有RA遺傳易感因素的個體受環(huán)境、應激等因素作用，導致先天及適應性免疫系統(tǒng)破壞而誘發(fā)一系列炎癥反應[2-3]，RA關節(jié)滑膜組織因大量的炎性細胞聚集而產(chǎn)生多種炎性因子，使關節(jié)滑膜、軟骨炎癥增生加重，滑膜腔體積縮小而缺氧明顯，細胞代謝過程產(chǎn)生的ROS和活性氮物質（RNS）等有害自由基持續(xù)升高，觸發(fā)細胞線粒體損傷、細胞凋亡等一系列氧化應激惡性循環(huán)，使自由基多層次地參與RA滑膜炎癥與骨質破壞，破壞軟骨細胞、降解膠原和蛋白聚糖，使關節(jié)炎臨床癥狀進一步加重[4-5]。因此，氧化應激與炎癥侵襲互為因果，共同參與RA的發(fā)病與疾病進展過程。

血紅素氧合酶1（HO-1）是核因子E2相關因子2（Nrf2）/抗氧化反應元件（ARE）信號傳導通路下游激活的抗氧化酶之一，具有抗氧化、抗炎、減輕線粒體損傷、調控細胞凋亡等作用，以抵御氧化應激損傷[6-7]，同時也是判斷RA病情的潛在指標之一。

1 HO-1的來源與生理功能

HO-1是血紅素降解過程中重要的限速酶，經(jīng)活性氧、一氧化氮、紫外線、低氧、熱休克、內毒素等一系列氧化應激刺激而激活Nrf2/ARE信號傳導通路后啟動下游抗氧化因子HO-1基因轉錄，發(fā)揮抗氧化、抗炎、調節(jié)細胞凋亡等作用。

1.1 HO-1的來源 HO家族有3種同功酶，即HO-1、HO-2、HO-3，HO-1作為唯一的誘導型[8]，正常生理狀態(tài)下，在多數(shù)細胞組織均有基礎性低表達。氧化應激條件下，ROS經(jīng)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）等途徑直接磷酸化Nrf2，使Keap1-Nrf2耦合體解離并泛素化減少，Nrf2活化、蓄積并轉運進入細胞核，與肌腱膜纖維肉瘤蛋白（Maf）結合形成異二聚體，再與ARE結合啟動下游HO-1基因的轉錄[6-7]。

1.2 HO-1的生理功能 HO-1的誘導產(chǎn)生及其酶活性增強，對機體發(fā)揮抗氧化、抗炎、抗凋亡等生理作用而保護機體[8]。因此，HO-1亦被用于多種與氧化應激相關疾病的研究。

HO-1抗氧化作用主要表現(xiàn)為阻止游離血紅素參與氧化反應，同時聯(lián)合還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）、細胞色素P450，通過膽綠素還原酶（BVR）降解血紅素并生成膽綠素、一氧化碳（CO）、Fe2+等酶降解產(chǎn)物，構成內源性保護物質，參與氧自由基的清除，保護機體細胞免受應激刺激損害，共同發(fā)揮抗氧化、抗炎、減少線粒體損傷、調節(jié)細胞凋亡等多種生物細胞活動，最終影響疾病的轉歸[8-9]。

2 HO-1在RA中的作用

氧化應激參與了包括RA在內的多種自身免疫性疾病的發(fā)病及病理過程[10]。Nrf2/ARE信號傳導通路是典型的抗氧化信號傳導通路，對其下游抗氧化酶HO-1的研究有望為RA的臨床治療提供新的線索?，F(xiàn)將HO-1在RA中的具體作用探討如下。

2.1 抗炎、抗氧化 氧化應激與炎癥相互作用推進RA疾病進程，多種不同途徑均可誘導HO-1產(chǎn)生，緩解RA氧化應激及炎癥程度。其緣由可能在于RA病變部位處于缺氧條件時核轉錄因子-κB（NF-κB）等炎性相關因子與HO-1相互影響;或導致Nrf2/ARE信號傳導通路的進一步激活，增強HO-1表達及酶活性，從而產(chǎn)生對RA的抗炎、抗氧化抑制作用[11]。

ZHAI等[12]實驗研究發(fā)現(xiàn)，水楊酸改善RA癥狀，能夠降低踝關節(jié)細胞的臨床評分、炎癥浸潤、滑膜增生，減輕膠原誘導的關節(jié)炎，并抑制關節(jié)細胞的氧化損傷指數(shù)，可能與氧化應激和RA滑膜成纖維細胞中的Nrf2-HO-1-ROS通路有關。史棟梁等[13]發(fā)現(xiàn)，酸櫻桃種子提取物（SCE）可促使滑膜組織Nrf2/HO-1途徑被激活，明顯提高大鼠體內HO-1水平，刺激超氧化物歧化酶（SOD）等過氧化物酶表達，提高活性氧清除力，增強機體抗氧化應激的能力，同時降低血清腫瘤壞死因子-α、白細胞介素（IL）-1β、IL-6及前列腺素E2含量，從而減輕RA病情。高曉鵬等[14]實驗研究發(fā)現(xiàn)，獨活寄生湯具有抗氧化作用，可使Nrf2/HO-1信號通路活化，促進Nrf2核轉位及HO-1基因表達，從而證實了HO-1參與RA發(fā)病狀態(tài)下的抗氧化防御機制。LIU等[15]研究橙皮素對脂多糖（LPS）誘導的骨質疏松癥影響時發(fā)現(xiàn)，包括RA在內的破壞性骨疾病的骨質溶解中，橙皮素可抑制破骨細胞形成，抑制激活NF-κB和MAPK信號傳導，清除活性氧，激活Nrf2/HO-1信號通路以抗炎、抗氧化并調節(jié)骨代謝。

因此，Nrf2/ARE信號傳導通路激活誘導HO-1的激活和表達可改善RA炎性及氧化損傷狀態(tài)，同時參與骨代謝，并與NF-κB、MAPK等通路共同調控RA氧化應激及炎癥反應，以改善RA病情。

2.2 調控線粒體損傷、細胞凋亡 線粒體呼吸鏈是ROS的主要來源，氧化應激損傷線粒體使ROS生成增多，加劇細胞及組織氧化應激[1];而細胞凋亡（apoptosis）是一種細胞程序性死亡，是氧化應激中常見的細胞死亡模式，經(jīng)囊泡形成、核固縮等形態(tài)學改變影響機體代謝反應。細胞內ROS因氧化應激水平不斷加重，損傷線粒體并導致細胞凋亡，因此對線粒體損傷及細胞凋亡的調節(jié)可能會減緩RA疾病進程[16]。

GAMAL等[17]將RA患者與健康人對照并檢測血清NAG（端粒標記物）水平發(fā)現(xiàn)，RA患者血清中一氧化氮、SOD等氧化應激標志物與RA疾病活動相關，而RA患者端?？s短和氧化標志物指數(shù)明顯高于對照組，表明RA患者氧化應激水平與RA疾病活動密切相關，且能通過端?？s短，減少細胞成活周期而加速細胞凋亡。近年來不斷有實驗研究證實，HO-1參與調控細胞線粒體損傷及細胞凋亡。LONG等[18]實驗研究發(fā)現(xiàn)，原花青素（PC）可能通過激活Nrf2/ARE信號通路，對玉米赤霉烯酮（ZEA）誘導的TM4細胞（正常小鼠睪丸Sertoli細胞）氧化損傷和凋亡具有保護作用。余晨等[19]實驗研究表明，白藜蘆醇對RA的滑膜成纖維細胞（FLS）異常增生具有抑制作用，并誘導FLS凋亡，并提出該機制可能與氧化應激和自噬通路蛋白表達下降有關。CAO等[20]也發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能夠抑制FLS增殖、誘導其線粒體形態(tài)變化而促進FLS凋亡，可以減緩細胞內鈣的釋放、內流，并提出白藜蘆醇可以降低FLS的自噬水平導致活性氧的積累，使線粒體功能障礙，促進FLS凋亡。而HO-1作為經(jīng)典的抗氧化應激Nrf2/ARE信號傳導通路的下游抗氧化酶，亦參與抗氧化損傷、調控細胞凋亡等作用。

因此，RA的氧化應激導致線粒體損傷、細胞凋亡，并在活動期加重;Nrf2/ARE信號傳導通路下游的HO-1在發(fā)揮良好的抗氧化、抗炎作用時，可能存在調控線粒體功能，調節(jié)細胞凋亡及鈣離子內流等作用。

3 HO-1可作為判斷RA病情的潛在生物標志物

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，RA患者在疾病活動期以及關節(jié)破壞等臨床癥狀明顯時，RA患者關節(jié)腔積液以及外周血中HO-1的水平呈現(xiàn)高表達狀態(tài)。有研究指出，可將HO-1作為RA病情活動的判斷指標，且HO-1的高表達與抗炎、抗氧化，調整骨代謝相關。

周興輝等[21]證實，HO-1在RA關節(jié)腔積液中呈現(xiàn)高表達趨勢，與RA抗炎、抗氧化有關。鄒晉梅[22]選擇100例RA患者分為輕、中、重度后，與100例健康患者對比發(fā)現(xiàn)，RA患者血清HO-1水平升高與骨代謝、炎癥反應和疾病活動度有關，同時提出高表達的HO-1還參與調整骨代謝紊亂，在一定程度上可作為RA疾病活動期的參考依據(jù)。姜劍松[23]實驗研究發(fā)現(xiàn)，RA患者血清中HO-1水平與RA及其繼發(fā)性間質性肺疾病呈正相關，并與RA免疫調節(jié)關系密切。YUAN等[24]將RA患者與健康組對照研究后發(fā)現(xiàn)，RA患者血清HO-1與成骨細胞生物學的關鍵調節(jié)因子骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）家族成員（BMP-2、BMP-4和BMP-7）的表達呈正相關性，可促進骨增殖，促進關節(jié)炎軟骨細胞蛋白聚糖和膠原Ⅱ的合成，抑制破骨細胞形成而抑制軟骨降解，參與RA破骨細胞發(fā)生的代償性預防，證實HO-1和BMP-7在參與RA骨代謝的基本病理過程中具有很高的潛力。

因此，HO-1在RA中不僅具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、調節(jié)骨代謝等作用，同時HO-1的活性及表達也反映了RA病情是否在活動期，可作為判斷RA病情輕重的參考指標。

4 結 語

氧化應激成為近年來RA疾病研究的熱點，Nrf2/ARE是機體細胞內最重要的抗氧化應激通路之一，該通路下游抗氧化蛋白酶HO-1具有抗氧化、抗炎作用。當機體處于氧化應激狀態(tài)時，Nrf2誘導HO-1高效表達，HO-1阻止游離血紅素參與氧化反應，生成膽綠素、CO、Fe2+等酶降解產(chǎn)物，構成內源性保護物質，保護機體免受氧化損傷，發(fā)揮抗氧化、抗炎，調控線粒體損傷、細胞凋亡等作用。在RA活動期，關節(jié)腔積液以及外周血中HO-1的水平呈現(xiàn)高表達狀態(tài)，一些研究者指出可將HO-1作為RA病情活動的判斷指標，而HO-1的高表達也與抗炎、抗氧化、調節(jié)骨代謝等密切相關。

因此，HO-1在RA發(fā)揮抗氧化、抗炎等細胞保護作用的同時，也是反映RA病情輕重的潛在證據(jù)之一。關于HO-1與RA在疾病的基礎機制方面，尤其是氧化應激相關的線粒體損傷、細胞凋亡、軟骨代謝等方面的研究仍在不斷豐富，也可能是未來本領域進一步研究的方向。另外，HO-1過度表達所產(chǎn)生Fe2+、CO等酶降解產(chǎn)物會增加細胞抗氧化應激壓力而產(chǎn)生的細胞毒性亦不可忽視[25]，如何掌握好HO-1的活化、表達平衡仍需進一步深入研究。

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收稿日期：2019-05-03;修回日期：2019-07-22