張琳琳，賈 維*，鄭翠俠

（1.上海中醫(yī)藥大學附屬上海市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，上海 200082；2.上海市楊浦區(qū)中心醫(yī)院，上海 200082）

癌癥（惡性腫瘤）是全球最嚴峻的公共健康問題之一。已成為世界范圍內(nèi)首要的疾病致死原因，極大的威脅著人類的健康和生命。據(jù)國際癌癥研究中心發(fā)表的全球癌癥統(tǒng)計報告顯示：2018 年全球新增癌癥18 078 957 例，發(fā)病率達到236.9/10 萬。腫瘤亦為臨床難治病，2018 年新增癌癥死亡人數(shù)9 555 027 例，死亡率達125.2/10 萬[1]。據(jù)預測，到2030 年，每年將有3 000 萬人死于癌癥[2]。大量研究發(fā)現(xiàn)：抗氧化應激信號通路Keap1-Nrf2/ARE 與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[3]。且有多項研究表明我國傳統(tǒng)中草藥及提取物在調(diào)控Nrf2，防治腫瘤方面有著獨特的優(yōu)勢。

1 Keap1-Nrf2/ARE 通路

Keap1-Nrf2/ARE 信號通路是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最為重要的內(nèi)源性抗氧化應激信號通路，同時也是維持細胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的中樞調(diào)節(jié)者。包括Nrf2、Keap1、ARE 三個主要成員，其中Nrf2 是CNC（cap'n'collar）家族中活性最強的轉(zhuǎn)錄因子,包含7 個Neh（Nrf2-ECH homology）同源結(jié)構(gòu)域，即Neh1-Neh7，共同調(diào)控Nrf2 穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)錄活性[4]，其中Neh2 能夠通過DLG和ETDE 基序與Keap1 的Kelch 結(jié)構(gòu)域結(jié)合，進而降解Nrf2，實現(xiàn)對Nrf2 活性調(diào)控。Kelch 樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1（Keap1）是一個富半胱氨酸的蛋白質(zhì)，是Cul3 依賴的E3 泛素連接酶的底物調(diào)節(jié)蛋白，其與Nrf2 連接后，對Nrf2 的活性起到負向的調(diào)節(jié)作用[5]。

生理狀況下，Keap1 在細胞質(zhì)中以二聚體形式與Nrf2 結(jié)合，使之成為E3 泛素連接酶的適配底物，促進Nrf2 泛素化，進而被26S 蛋白酶體降解，使Nrf2 處于一種非活性狀態(tài)。當受到外界有害刺激及氧化應激時，Nrf2 與Keap1 解離和釋放，同時減弱Keap1 介導的蛋白酶對Nrf2 的降解作用[6]。Nrf2 進入細胞核內(nèi)增多，并與Maf 蛋白形成異二聚體，進而與ARE 抗氧化反應原件相結(jié)合，啟動Nrf2 的下游靶基因II 相解毒酶和抗氧化蛋白的轉(zhuǎn)錄及表達，發(fā)揮細胞解毒及清除有害物質(zhì)的能力[7]，預防腫瘤。有大量研究表明，在腫瘤細胞中存在多種遺傳物質(zhì)的改變以及高度氧化應激的狀態(tài)，此時Nrf2 具有較高的活性，Nrf2 持續(xù)異常激活可引起其在癌細胞中的積聚，導致Nrf2 下游產(chǎn)物，包括HO-1、NQO1、GCLC、GSR、TXN 等抗氧化和解毒相關(guān)基因增多，進而增強癌細胞抗損傷作用，有助于腫瘤細胞發(fā)展[8-9]。

2 Keap1-Nrf2/ARE 信號通路在穩(wěn)態(tài)中的作用

中醫(yī)早在春秋戰(zhàn)國時期就有陰陽平衡理論，如《素問·生氣通天論篇》云：“陰平陽秘，精神乃治，陰陽離決，精氣乃絕”?！端貑枴ぶ琳嬉笳摗分性唬骸爸敳炱潢庩査诙{(diào)之，以平為期”。提出維持陰陽動態(tài)平衡才能保持最佳的健康狀態(tài)，反之則易成病。中醫(yī)學理論中陰陽平衡實質(zhì)即為現(xiàn)代醫(yī)學中機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[10]，而內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)核心內(nèi)涵為機體氧化還原平衡。機體在氧化與抗氧化間維持相對穩(wěn)定的氧化還原狀態(tài)，以維持機體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[11]。Keap1-Nrf2/ARE 系統(tǒng)是抗氧化還原干擾的主要誘導防御機制，能夠協(xié)調(diào)和平衡細胞內(nèi)的氧化應激反應，對于維持機體內(nèi)氧化還原動態(tài)平衡，使細胞處于穩(wěn)定狀態(tài)具有重要的作用。

3 調(diào)控Nrf2 的腫瘤防御機制

Nrf2 可以保護細胞免受致癌物和細胞內(nèi)外活性氧（ROS）誘導的DNA 損傷以及脂質(zhì)、碳水化合物和蛋白質(zhì)的破壞[12-14]，保護細胞免受致突變和有毒的代謝物損害，預防腫瘤發(fā)生。因此，當Nrf2 的細胞保護作用消失時，會導致許多應激性損傷。大量的體外和體內(nèi)研究表明，Nrf2 的瞬時激活對化學致癌物的代謝轉(zhuǎn)化和排泄有益[15]，而Nrf2 功能缺失小鼠II 相解毒酶，如谷氨酰半胱氨酸連接酶（GCL）、谷胱甘肽s-轉(zhuǎn)移酶（GST）和NAD（P）H:醌氧化還原酶1（NQO1）水平顯著降低。當此小鼠暴露在氧化應激及有害刺激環(huán)境時，腎、肝、心、眼、腦等組織會受到廣泛損傷[16]。Nrf2 缺失會導致機體對致癌物和化學毒物表現(xiàn)出更高的敏感性。此外，已有大量研究表明在大鼠和人類中，Nrf2 的表達會隨著年齡的增長而降低[17-19]，這在一定程度上可以解釋衰老對癌癥的敏感性增加。

許多中藥提取物可通過Keap1-Nrf2/ARE 信號通路對腫瘤起到預防作用[20]。如姜黃素、蘿卜硫素、表沒食子兒茶素—沒食子酸酯、白藜蘆醇、肉桂基化合物等可誘導Nrf2 表達。通過直接影響Keap1 結(jié)合Nrf2 的能力，促進Nrf2 活化轉(zhuǎn)錄進入細胞核，激活NQO1、GST 等Ⅱ相解毒酶，保護細胞免受致癌物質(zhì)損傷，起到細胞保護的作用[21-23]。

4 降低Nrf2 過度表達抑制腫瘤

4.1 抑制腫瘤細胞的增殖生長 腫瘤細胞中通常具有較正常細胞高的基礎(chǔ)ROS 水平，適度升高的ROS 有利于腫瘤的生存、發(fā)展，而當ROS 水平過高，可使腫瘤細胞先于正常細胞達到毒性閾值，導致癌細胞死亡。因此通過直接誘導腫瘤細胞內(nèi)ROS 的產(chǎn)生或抑制抗氧化酶系統(tǒng)間接升高ROS，可選擇性殺傷腫瘤細胞。大量研究[24-26]發(fā)現(xiàn)香葉木素、齊墩果酸、毛蘭素等對Nrf2-ARE 信號通路有較強抑制活性，通過上調(diào)A549細胞中Keap1 的表達，引起Nrf2 被泛素化降解增多，轉(zhuǎn)位入核減少，Nrf2 與ARE 抗氧化反應原件的結(jié)合減少，使得抗氧化信號傳遞受阻，進而致使ROS 在A549 細胞中大量累積，最終引起腫瘤細胞凋亡。

4.2 抑制腫瘤細胞的遷移與侵襲 E-鈣黏素下調(diào)可直接影響上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）相關(guān)蛋白vimentin、slug、L1CAM 的表達，上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是指機體在特定狀態(tài)下，由上皮細胞向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化的瞬時可逆的過程。因此E-鈣黏素蛋白的水平直接影響細胞間的黏連、重排、間質(zhì)轉(zhuǎn)化和遷移，是腫瘤細胞發(fā)生侵襲、轉(zhuǎn)移的重要機制之一[27]。李祎[28]研究顯示：鴉膽子苦醇可顯著降低Nrf2，并上調(diào)E-鈣粘素表達水平，從而降低細胞黏附性以及侵襲性作用。其認為Nrf2 與E-鈣粘素蛋白表達存在相關(guān)性。Nrf2 增加或鈣黏蛋白減少，都可促使細胞形態(tài)改變，遷移能力增強，而鴉膽子苦醇可以通過此作用抑制腫瘤細胞遷移與侵襲。

4.3 逆轉(zhuǎn)腫瘤細胞耐藥和輻射抗性 腫瘤細胞對化療和放療產(chǎn)生耐藥性是影響患者預后的主要原因。化療藥物耐藥及輻射抗性產(chǎn)生由多種原因引起，包括藥物靶點改變，藥物流出增加，代謝解毒抗癌成分增加，藥物積累減少等[29]。許多在化療和放療耐藥性中發(fā)揮作用的基因與Nrf2都有關(guān)聯(lián)，直接或間接受Nrf2調(diào)控。Nrf2 的持續(xù)激活降低了放療和化療誘導的細胞毒性，增強了癌細胞的耐藥性[30]。

腫瘤細胞中Nrf2 大量入核，一方面引起谷胱甘肽、血紅素加氧酶1、醌氧化還原酶1 等抗氧化基因表達水平升高，使腫瘤細胞增殖加快、代謝紊亂[31]，另一方面引起藥物流出泵相關(guān)基因、解毒酶及多藥耐藥相關(guān)蛋白（MRP）的表達增加，增強腫瘤細胞對化療藥物的耐受，介導腫瘤細胞多藥耐藥的產(chǎn)生[32]。有學者研究發(fā)現(xiàn)漢黃芩苷、茉莉酸甲酯、香葉木素可抑制Nrf2/ARE 通路，增強癌細胞或成瘤小鼠對化療藥的敏感性[33-34,24]。因此，抑制Nrf2 信號通路作為逆轉(zhuǎn)耐藥的潛在靶點，可被視為提高傳統(tǒng)治療效果的新策略。放療主要通過電離輻射（IR）使自由基和ROS 形成，直接或間接地引起腫瘤細胞DNA 核苷酸修飾、單鏈和雙鏈DNA 斷裂（SSBs 和DSBs），進而使腫瘤細胞損傷，從而誘導其凋亡[35]。Nrf2 的下游基因包括種類繁多的抗氧化酶，能有效清除機體內(nèi)過多的自由基[36]，過渡活化的Nrf2 會使腫瘤細胞產(chǎn)生輻射抵抗。大量研究發(fā)現(xiàn)對放療不敏感的腫瘤在治療過程中都出現(xiàn)了抗氧化酶超表達的現(xiàn)象[37]。SUN X H 等[38]通過研究發(fā)現(xiàn)A549 細胞系在受到電離輻射后，Nrf2 蛋白增多并且向細胞核聚集；當使用鴉膽子苦醇（Brusatol）之后，可以有效抑制Nrf2 蛋白增多和核內(nèi)聚集，使肺癌細胞的增殖被抑制，并逐漸死亡。其認為Brusatol 可通過抑制Nrf2的表達來增強A549肺癌細胞的輻射敏感性。

5 小結(jié)

綜上所述，機體總是在氧化和抗氧化之間保持相對恒定的氧化還原狀態(tài)，以維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，而氧化還原穩(wěn)態(tài)失衡和腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Nrf2 在調(diào)控細胞氧化應激反應及維持細胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。某些中藥有效成分通過瞬時上調(diào) Nrf2的表達，啟動細胞保護機制；有些中藥又可以中斷Nrf2 過表達抑制腫瘤生長。不論是瞬時上調(diào)還是下調(diào)Nrf2 表達，其目的都是維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。因此在機體氧化還原過程中尋求一種動態(tài)平衡狀態(tài)對于今后全面探究Nrf2 對于腫瘤的作用具有重大意義。