薛 瑾，陳應(yīng)強(qiáng)

(貴州醫(yī)科大學(xué)a.臨床醫(yī)學(xué)院，貴陽(yáng) 550001；b.第三附屬醫(yī)院感染科，貴州 都勻 558000)

肝臟是人體重要的代謝及解毒器官，參與了機(jī)體的生物轉(zhuǎn)化和新陳代謝。當(dāng)肝細(xì)胞受到內(nèi)源或外源因素刺激時(shí)，可致肝細(xì)胞變性、壞死，引起肝臟損傷。其中氧化應(yīng)激是導(dǎo)致肝臟損傷發(fā)生的重要機(jī)制之一，參與了肝臟的脂肪變、纖維化、肝硬化甚至肝癌等。然而，氧化應(yīng)激也可通過激活Nrf2/HO-1信號(hào)通路來發(fā)揮抗氧化、抗炎和抑制細(xì)胞凋亡的作用，參與肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展。文章就Nrf2/HO-1信號(hào)通路在肝臟相關(guān)疾病中的進(jìn)展予以綜述，為深入探索肝臟疾病的發(fā)生機(jī)制及尋找新的治療靶點(diǎn)提供參考。

1 Nrf2/HO-1信號(hào)通路概述

核因子相關(guān)因子2(Nrf2)屬真核細(xì)胞中氧化還原轉(zhuǎn)錄活性因子，是堿性亮氨酸拉鏈家族成員之一，具有應(yīng)激保護(hù)和抗衰老等功能，在調(diào)節(jié)抗氧化、抗炎等方面有重要作用。Nrf2由6個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，分別是Neh1、Neh2、Neh3、Neh4、Neh5和Neh6，其中Neh2區(qū)是Nrf2與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Keap1)的結(jié)合區(qū)。Keap1是一種富含半胱氨酸的蛋白，在正常情況下，促進(jìn)胞漿中Nrf2的泛素化及其降解；當(dāng)機(jī)體遭受氧化應(yīng)激時(shí)，Nrf2從Keap1釋放并移位細(xì)胞核，與目的基因的抗氧化反應(yīng)原件(ARE)結(jié)合，啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[1-2]。血紅素加氧酶-1(HO-1)是Nrf2信號(hào)通路調(diào)控的下游靶蛋白之一，也是研究較多的抗氧化蛋白。HO-1具有3種同工酶，分別為HO-1、HO-2及HO-3。HO-1為誘導(dǎo)型，又稱熱休克蛋白32，其作為體內(nèi)的一種保護(hù)蛋白，主要分布在骨髓、肝和脾等器官[3]。HO-1作為受Nrf2調(diào)控的基因之一具有降解血紅素，產(chǎn)生抗氧化劑分子膽綠素和一氧化碳(CO)作用，在受到血紅素、一氧化氮(NO)、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子、重金屬等多種刺激時(shí)其表達(dá)可上調(diào)，進(jìn)而發(fā)揮抗氧化、抗炎和抑制細(xì)胞凋亡等作用[2]。

2 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與肝臟的氧化應(yīng)激反應(yīng)

活性氧(ROS)是含氧的活性物質(zhì)的統(tǒng)稱，主要包括超氧化物(O-)、過氧化氫(H2O2)、羥基自由基(OH·)和臭氧(O3)等，主要由活化的庫(kù)普弗細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞、肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等產(chǎn)生[4]。由ROS引發(fā)的氧化應(yīng)激是多種肝病的共同病理生理基礎(chǔ)。通常，少量的ROS不具有細(xì)胞毒性，且可作為第二信號(hào)分子維持機(jī)體細(xì)胞的生理功能；當(dāng)發(fā)生病理生理改變時(shí)，氧化應(yīng)激損傷會(huì)因持續(xù)增加的ROS而加重疾病的進(jìn)展。當(dāng)處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，為保護(hù)機(jī)體組織細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的損傷，機(jī)體可以通過激活抗氧化應(yīng)激損傷的轉(zhuǎn)錄因子Nrf2，進(jìn)而抑制肝臟炎癥，從而保護(hù)肝細(xì)胞。賀國(guó)娜等[5]發(fā)現(xiàn)Nrf2、血清ROS等因子均參與了肝纖維化的發(fā)生，與ROS促纖維化作用不同，Nrf2具有抗纖維化作用，而且分析表明Nrf2表達(dá)與ROS水平存在高度相關(guān)，將Nrf2、ROS進(jìn)行Pearson相關(guān)分析,結(jié)果顯示Nrf2表達(dá)與ROS水平之間存在正相關(guān)性(r=0.862，P=0.000)。有研究[6]顯示在野生小鼠缺血再灌注損傷(I/R)模型中，橘皮苷可激活Nrf2/HO-1信號(hào)通路以清除細(xì)胞中氧化物質(zhì)，從而達(dá)到保護(hù)肝臟的目的，表明Nrf2的激活具有保護(hù)肝臟免受I/R的損傷；同時(shí)，該研究也發(fā)現(xiàn)橘皮苷促進(jìn)肝細(xì)胞核內(nèi)Nrf2表達(dá)并誘導(dǎo)HO-1表達(dá)，當(dāng)使用HO-1抑制劑鋅原卟啉(ZnPP)進(jìn)行處理時(shí)，橘皮苷的緩解肝損傷作用減弱。另有研究[7]表明，地奧美汀逆轉(zhuǎn)H2O2的損傷也是通過Nrf2/HO-1信號(hào)通路的激活來實(shí)現(xiàn)的，在H2O2造成L02細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷時(shí)，Nrf2、HO-1等抗氧化指標(biāo)的表達(dá)水平升高。在鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠肝損傷模型實(shí)驗(yàn)研究[8]中，Exendin-4可能通過激活Nrf2/HO-1信號(hào)通路來顯著改善糖尿病小鼠的氧化應(yīng)激及肝臟纖維化。因此，這些研究均表明氧化應(yīng)激參與了肝臟相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展，且氧化應(yīng)激可影響Nrf2/HO-1信號(hào)通路的活化狀態(tài)。

3 Nrf2/HO-1信號(hào)通路在肝臟疾病中的研究

Nrf2/HO-1信號(hào)通路在多種肝臟疾病的發(fā)生機(jī)制中均發(fā)揮重要作用，包括藥物性肝損傷(DILI)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、酒精性肝病(ALD)、病毒性肝炎、肝纖維化、肝硬化和肝癌等疾病。

3.1 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與藥物性肝損傷

藥物性肝損傷是指藥物及其代謝產(chǎn)物所致的肝臟損傷，可有黃疸、急性肝炎或肝衰竭的表現(xiàn)。在多種藥物性肝損傷模型中以對(duì)乙酰氨基酚(APAP)誘導(dǎo)的動(dòng)物肝損傷模型及APAP誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞損傷模型較為常用[9]。有研究[10-11]證實(shí)，APAP可被細(xì)胞色素P450(CYP2E1)代謝為N-乙酰基-對(duì)苯醌亞胺(NAPQI)，后者與還原型谷胱甘肽(GSH)結(jié)合被排出體外，若是治療劑量APAP，NAPQI與GSH結(jié)合并被解毒，但當(dāng)APAP過量可使GSH耗竭產(chǎn)生過量ROS，引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而破壞膜Ca2+-ATP酶系統(tǒng)和膜的完整性，進(jìn)而影響線粒體等細(xì)胞器的功能，最終導(dǎo)致肝損傷。有研究[12]發(fā)現(xiàn)韭黃提取物對(duì)APAP誘導(dǎo)的小鼠肝毒性有保護(hù)作用，且其作用主要是Nrf2通過調(diào)節(jié)抗氧化防御系統(tǒng)誘導(dǎo)Nrf2及其下游基因HO-1表達(dá)的增加來實(shí)現(xiàn)的。此外，蒲公英多酚也可通過激活Nrf2/HO-1通路來保護(hù)APAP所致小鼠肝毒性損傷[13]，其機(jī)制是APAP促進(jìn)Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核與ARE結(jié)合，激活Nrf2的下游基因HO-1的表達(dá)，從而通過Nrf2/HO-1信號(hào)通路來減輕藥物誘導(dǎo)的肝損傷。

3.2 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與非酒精性脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝病是一種代謝性應(yīng)激性肝損傷，主要包括單純性肝脂肪變、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，肝硬化和肝細(xì)胞癌(HCC)等疾病。由于NAFLD可導(dǎo)致肝細(xì)胞線粒體呼吸鏈?zhǔn)軗p，致使過量脂質(zhì)沉積和ROS大量產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致肝臟受損，NAFLD已成為慢性肝臟疾病的最常見原因。NAFLD不僅與患者肝纖維化3期或4期的肝臟相關(guān)死亡風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，而且可增加心血管疾病、慢性腎臟疾病等肝外疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。有研究[14]發(fā)現(xiàn)，野生型和敲除Nrf2的小鼠高脂肪飲食(HF)喂食24周后，Nrf2敲除小鼠的肝臟游離脂肪酸(FFA)顯著高于野生型小鼠，且Nrf2敲除小鼠比野生型小鼠更易發(fā)生NASH，甚至肝硬化；而且，在喂養(yǎng)HF的小鼠肝臟中，與野生型相比，Nrf2缺失導(dǎo)致成脂基因誘導(dǎo)增加，乙酰輔酶A(CoA)羧化酶的磷酸化減弱。另有研究[15]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)棕櫚酸(PA)和LPS(脂多糖)處理后HepG2細(xì)胞，黃酮類抗氧化劑水飛薊賓可升高細(xì)胞中的Nrf2、HO-1蛋白表達(dá)水平，也可降低ROS的水平；而且，當(dāng)使用Nrf2-siRNA特異性抑制Nrf2表達(dá)后，除Nrf2和HO-1的mRNA表達(dá)量下降，ROS水平的降低也受到抑制，表明水飛薊賓通過增強(qiáng)HepG2中Nrf2抗氧化作用來達(dá)到抗細(xì)胞損傷的效果。因此，Nrf2誘導(dǎo)的HO-1高表達(dá)可成為NAFLD中預(yù)防肝臟氧化損傷及延緩NAFLD進(jìn)展的潛在靶點(diǎn)。

3.3 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與酒精性肝病

酒精性肝病是指長(zhǎng)期大量飲酒所引起的一系列肝臟疾病。在酒精誘導(dǎo)小鼠肝損傷模型[16]中發(fā)現(xiàn)，與模型組比較，200和400 mg·kg-1的牛樟芝提取物能顯著抑制ALT和AST水平的升高，同時(shí)免疫組化結(jié)果顯示牛樟芝提取物能促進(jìn)Nrf2的核內(nèi)轉(zhuǎn)位，誘導(dǎo)HO-1的高表達(dá)，對(duì)酒精誘導(dǎo)的小鼠肝損傷具有保護(hù)作用。此外，有研究[17]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠飼喂酒精后，Nrf2基因敲除的小鼠比野生型小鼠更易造成小鼠因發(fā)生肝衰竭而死亡，而且小鼠肝臟病理切片可見脂肪變性顯著,解毒乙醛能力明顯降低。通常，氧化應(yīng)激反應(yīng)時(shí)HO-1蛋白表達(dá)上調(diào)，提示抗氧化應(yīng)激效能增加。但有研究[18]發(fā)現(xiàn)，在酒精所致的肝損傷程度加重時(shí)，HO-1 mRNA的表達(dá)水平呈降低趨勢(shì)，其可能的原因是慢性酒精性肝損傷對(duì)HO-1表達(dá)及活性具有抑制作用，氧化應(yīng)激產(chǎn)生的大量ROS導(dǎo)致HO-1的清除能力減弱，因而使得HO-1的表達(dá)隨著酒精所致的肝損傷程度的加重而降低。

3.4 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與病毒性肝炎

病毒性肝炎可由甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒肝等引起，其中HBV和HCV是最常見的肝炎病毒。當(dāng)肝炎病毒侵襲人體導(dǎo)致肝細(xì)胞受損時(shí)，機(jī)體的氧化/抗氧化平衡被打破，造成肝細(xì)胞的壞死[19]。有研究[20]發(fā)現(xiàn)HCV感染可誘導(dǎo)肝細(xì)胞氧化應(yīng)激。HCV感染通過增加NADPH氧化酶(NOX)和CYP2E1的表達(dá)而誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，而病毒核心蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白NS5A可介導(dǎo)ROS的激活，cRaf和NS5A的磷酸化可保證HCV的有效復(fù)制。此外，在HCV感染的細(xì)胞中核心介導(dǎo)的sMaf蛋白可與Nrf2結(jié)合，進(jìn)而阻止Nrf2向細(xì)胞核移位，從而導(dǎo)致細(xì)胞保護(hù)基因如HO-1的表達(dá)降低。另有研究[21]發(fā)現(xiàn)，在HBV感染的肝細(xì)胞中，Nrf2可增加保護(hù)性基因的表達(dá)，使其比普通細(xì)胞具有更強(qiáng)的抗氧化能力，該作用可能是由HBV X蛋白和大S蛋白所介導(dǎo)，并通過c-Raf-MEK通路調(diào)節(jié)。YASUNORI等[22]研究發(fā)現(xiàn)Nrf2激活劑甲基巴度考松酮(BARD)對(duì)HBV和HCV的DNA復(fù)制具有抑制作用，提示BARD可能是治療HBV和HCV病毒混合感染的新途徑。

3.5 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與肝纖維化

各種創(chuàng)傷因子均可導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷，引起HSC活化，最終導(dǎo)致肝纖維化，其中氧化應(yīng)激是一個(gè)重要的致病因素。當(dāng)ROS產(chǎn)生過多，機(jī)體無法充分清除時(shí)肝細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷將加重，使膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生反式4-羥基-2-壬烯醛，導(dǎo)致I型膠原產(chǎn)生增加[23]。但是，肝纖維化形成的病因不同，氧化應(yīng)激的作用亦不同。有研究[24-25]表明氧化應(yīng)激主要通過旁分泌方式刺激HSC活化而引起肝纖維化。Nrf2敲除的HSC可提高HSC的存活率，明顯增加α-SMA和I型膠原的水平；Nrf2基因敲除小鼠的IL-1、IL-6、TNF-α等炎性細(xì)胞因子的表達(dá)遠(yuǎn)高于野生型小鼠，在注射伴刀豆球蛋白A誘導(dǎo)的急性肝臟炎癥中，上述炎性因子的表達(dá)更為明顯，嚴(yán)重的肝損傷、自噬、伴隨著氧化應(yīng)激和HSC激活的增加，進(jìn)一步加重肝纖維化進(jìn)展[25]，提示Nrf2基因敲除的小鼠抗氧化能力減弱，Nrf2/HO-1信號(hào)通路可通過對(duì)抗氧化損傷來減輕肝纖維化。例如，某些中藥可通過增加Nrf2和HO-1的表達(dá)來達(dá)到減輕肝纖維化的目的[26]。Nrf2激活劑蘿卜硫素(SNF)可減輕同型半胱氨酸誘導(dǎo)的肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，同時(shí)誘導(dǎo)硫氧還蛋白還原酶-1(TrxR-1)和醌氧化還原酶-1(NQO1)表達(dá)增加減輕肝細(xì)胞損傷，阻止肝纖維化進(jìn)展[27]。SNF也減少小鼠膽道結(jié)扎導(dǎo)致的肝纖維化模型中肝臟組織中的I型膠原、LN及α-SMA等促纖維化基因的表達(dá)，提示Nrf2具有延緩肝纖維化進(jìn)展的作用[28-29]。楊萍等[30]發(fā)現(xiàn)，HO-1可能在黃芪甲苷對(duì)原代乳鼠心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧損傷中起保護(hù)作用。同時(shí)，氧化應(yīng)激介導(dǎo)的胰島素抵抗是影響肝細(xì)胞再生的分子機(jī)制，其中HO-1可通過其抗氧化作用減輕氧化應(yīng)激所致的胰島素抵抗。高脂飲食誘導(dǎo)的大鼠胰島素抵抗模型研究[31]發(fā)現(xiàn)，Nrf2/HO-1途徑可降低氧化應(yīng)激所致的胰島素抵抗，其效應(yīng)可能是通過降低JNK磷酸化水平、增加IRS-1磷酸化水平來實(shí)現(xiàn)的。此外，扶正化瘀膠囊可逆轉(zhuǎn)CCl4所致的氣虛血瘀型大鼠肝纖維化，其機(jī)制可能也與Nrf2-Keap1-ARE抗氧化應(yīng)激通路的激活有關(guān)。另有研究[32]發(fā)現(xiàn)高劑量或者長(zhǎng)期小劑量的齊墩果酸攝入具有致肝纖維化作用，Nrf2通路可抑制齊墩果酸誘導(dǎo)的肝纖維化。上述研究均表明Nrf2不僅對(duì)肝細(xì)胞有保護(hù)作用，對(duì)肝纖維化也具有逆轉(zhuǎn)作用。

3.6 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與肝硬化

肝硬化是以假小葉形成為主的各種慢性肝病的病理階段，代償期可無癥狀，失代償期可有門脈高壓形成、腹水及機(jī)體多個(gè)系統(tǒng)損傷，也是肝纖維化進(jìn)展為肝癌的必經(jīng)之路。有研究[33]表明HO-1對(duì)肝硬化導(dǎo)致的糖代謝紊亂有改善作用，對(duì)于存在高胰島素血癥和胰島素抵抗的肝硬化組大鼠肝臟有一定程度的保護(hù)作用，其機(jī)制可能是通過HO-1的代謝產(chǎn)物如一氧化碳、自由鐵、膽綠素和膽紅素等來發(fā)揮作用。文志勇等[34]用氧化苦參堿治療腸屏障損傷的肝硬化時(shí)發(fā)現(xiàn)，與模型組比較，治療組腸道組織細(xì)胞核內(nèi)p-Nrf2和Nrf2的表達(dá)及腸道內(nèi)的HO-1均增加，對(duì)肝硬化大鼠腸道損傷有減輕作用，維持了腸上皮通路屏障的完整性。

3.7 Nrf2/HO-1信號(hào)通路與肝癌

HBV是HCC的重要危險(xiǎn)因素。HBV病毒X(HBx)是一種多功能調(diào)節(jié)劑，可抑制Ⅱ期解毒酶的誘導(dǎo)，在HBV誘導(dǎo)的HCC形成過程中起決定性作用。有研究[35]結(jié)果表明，HBx對(duì)Ⅱ期解毒酶的抑制作用，不是通過與Nrf2的相互作用來實(shí)現(xiàn)的，而是通過HBx與對(duì)C/EBPβ和GSTA2結(jié)合的抑制作用來實(shí)現(xiàn)的。另有體外實(shí)驗(yàn)[36]證實(shí)，將空白質(zhì)粒和表達(dá)Nrf2的質(zhì)粒分別轉(zhuǎn)染肝癌細(xì)胞HepG2和HBV穩(wěn)轉(zhuǎn)肝癌細(xì)胞HepG22.15，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在表達(dá)HBV的細(xì)胞和轉(zhuǎn)染表達(dá)Nrf2質(zhì)粒的細(xì)胞中，兩者Nrf2蛋白表達(dá)呈相反趨勢(shì)，表明Nrf2參與HCC的發(fā)生發(fā)展，為HCC的治療提供了新的思路。然而，另有研究[37]發(fā)現(xiàn)，Nrf2對(duì)肝癌具有促進(jìn)作用，其機(jī)制可能是通過激活A(yù)kt信號(hào)通路而實(shí)現(xiàn)的?？梢姡琋rf2對(duì)肝癌的作用具有雙重性。如何干預(yù)Nrf2/HO-1信號(hào)通路成為靶向治療肝癌的難點(diǎn)。

4 結(jié)語

氧化應(yīng)激是促進(jìn)慢性肝病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素，Nrf2/HO-1信號(hào)通路可有效降低肝臟氧化應(yīng)激的敏感性，減輕肝臟炎癥和減慢慢性肝病的肝纖維化進(jìn)程，對(duì)維持肝臟穩(wěn)定的功能發(fā)揮重要作用。Nrf2/HO-1信號(hào)通路通過調(diào)控多種作用如抗氧化、抗炎和抗纖維化等參與肝臟疾病的病理機(jī)制。Nrf2激動(dòng)劑姜黃素、蘿卜硫素、萊菔硫烷等在肝臟相關(guān)疾病的治療過程中均顯示良好的療效。而且，以Nrf2/HO-1信號(hào)通路為靶點(diǎn)的新藥也在研發(fā)，為肝臟疾病的治療提供了新思路。然而Nrf2/HO-1信號(hào)通路有其局限性，Nrf2可能增加部分腫瘤復(fù)發(fā)率或減少放化療藥物的敏感性，因此必要時(shí)可阻斷該信號(hào)通路或敲除基因Nrf2而達(dá)到抗腫瘤目的。