核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2對(duì)心血管的保護(hù)作用研究進(jìn)展

王志琴，李家富，馮 健

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

氧化應(yīng)激是多種心血管疾病的重要發(fā)病機(jī)制之一，降低機(jī)體內(nèi)的氧化應(yīng)激水平，對(duì)心血管疾病的防治具有重要意義。核轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2(Nrf2)屬于CNC亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄激活因子家族，與家族中其他成員共有一高度保守的堿性亮氨酸拉鏈(bZIP)結(jié)構(gòu)，含有7個(gè)高度保守的環(huán)氧氯丙烷(ECH)相關(guān)蛋白同源結(jié)構(gòu)域［1］。其活性主要由抑制蛋白Keap1負(fù)性調(diào)節(jié)［2］，是內(nèi)源性抗氧化途徑的中樞轉(zhuǎn)錄因子，能調(diào)節(jié)抗氧化因子的表達(dá)，可作為心血管疾病潛在的治療靶點(diǎn)之一。近年來(lái)，有關(guān)Nrf2對(duì)心血管保護(hù)作用的研究比較多，現(xiàn)作一綜述。

1 Nrf2對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)作用

生理狀態(tài)下，血管內(nèi)皮細(xì)胞本身存在抗氧化機(jī)制，可以清除過(guò)多的氧自由基，維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，當(dāng)細(xì)胞受到氧化損傷時(shí)抗氧化基因的表達(dá)代償性上調(diào)，一定程度上拮抗氧化損傷［3，4］。研究［5］發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激時(shí)脂質(zhì)過(guò)氧化、DNA氧化性損傷以及蛋白羧基化增加，谷胱苷肽過(guò)氧化物酶及氧化氫酶的活性明顯降低，提示血管內(nèi)皮的抗氧化防御系統(tǒng)被破壞。而Nrf2的激活，通過(guò)直接上調(diào)抗氧化酶等多種途徑保護(hù)脈管系統(tǒng)。體外培養(yǎng)人臍帶血管內(nèi)皮細(xì)胞，在葡聚糖的誘導(dǎo)下可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、血管的形成以及刺激內(nèi)皮細(xì)胞分化的集落刺激因子增加，其機(jī)制是葡聚糖激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶 B(PI3K/Akt)、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK1/2)、C-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38通路，從而增加內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，提示激活Nrf2可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管的形成［6］。劉洪彬等［7］采用晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生氧化損傷時(shí)發(fā)現(xiàn)，Nrf2蛋白表達(dá)和核轉(zhuǎn)位代償性增加，但不足以拮抗持續(xù)增加的活性氧(ROS)。當(dāng)用萊菔硫烷(SFN)激活 Nrf2后，在AGEs作用下血管內(nèi)皮細(xì)胞ROS水平明顯降低，提示增強(qiáng)Nrf2信號(hào)通路活性，能起到拮抗AGEs誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷的作用。在體外培養(yǎng)小鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)，加入丹酚酸B能有效抑制血小板衍生的生長(zhǎng)因子(PDGF)誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，并增加血紅素氧合酶-1(HO-1)的表達(dá)，但敲除Nrf2基因后，丹酚酸B不再誘導(dǎo)HO-1的表達(dá)，也不能抑制PDGF誘導(dǎo)新生血管內(nèi)膜的增生，因此認(rèn)為Nrf2對(duì)HO-1的表達(dá)和誘導(dǎo)起至關(guān)重要的作用。Nrf2活化誘導(dǎo)HO-1增殖，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和血管炎癥細(xì)胞發(fā)揮抗動(dòng)脈硬化作用［8］。上述均表明Nrf2在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能方面發(fā)揮重要作用，但Nrf2在脈管系統(tǒng)中的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2 Nrf2對(duì)血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)的保護(hù)作用

氧化應(yīng)激和慢性炎癥可以刺激VSMCs增殖與遷移，VSMCs的增殖與遷移參與了心臟多種疾病的發(fā)生發(fā)展。VSMCs與結(jié)締組織內(nèi)的基質(zhì)結(jié)合，形成平滑肌源性泡沫細(xì)胞，向血管內(nèi)膜遷移，參與慢性炎癥反應(yīng)，纖維帽形成，促進(jìn)血管粥樣硬化形成。在氧化應(yīng)激或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激動(dòng)時(shí)，Nrf2的激活有利于VSMCs的存活，同時(shí)也能抑制VSMCs的增殖［9］。向H2O2誘導(dǎo)的VSMCs內(nèi)加入 Nrf2激動(dòng)劑齊墩果酸后，VSMCs活力增強(qiáng)，凋亡顯著降低;而給予Nrf2干擾慢病毒感染VSMCs后，VSMCs凋亡明顯增加，活力明顯減低，其機(jī)制可能是干擾Nrf2后細(xì)胞內(nèi)Ⅱ相抗氧化酶基因表達(dá)減少，降低了VSMCs抗氧化應(yīng)激損傷的能力［10］。山楂酸作用于VSMCs時(shí)，HO-1表達(dá)上調(diào)，Akt的活化對(duì)山楂酸呈劑量和時(shí)間依賴性，而Akt的活化誘導(dǎo)Nrf2的表達(dá)，當(dāng)用青霉素抑制劑抑制Akt活化后HO-1表達(dá)受到抑制，通過(guò)Akt/Nrf2/HO-1途徑可以保護(hù)VSMCs免受氧化應(yīng)激損害，因此 Nrf2 可保護(hù) VSMCs［11］。

3 Nrf2在動(dòng)脈粥樣硬化(AS)中發(fā)揮的保護(hù)作用

炎癥與氧化應(yīng)激在AS斑塊的形成中起重要作用。吸煙是AS發(fā)生發(fā)展的危險(xiǎn)因素，可引起血管內(nèi)皮的氧化應(yīng)激損傷。有研究［12］發(fā)現(xiàn)，輕度吸煙(5～10支/d)時(shí)Nrf2及下游基因表達(dá)上調(diào)，但重度吸煙(25～40支/d)則抑制Nrf2的表達(dá)，其機(jī)制可能是煙霧引起大量磷脂類氧化產(chǎn)物產(chǎn)生，激活劑量依賴性NF-κB，從而抑制了Nrf2的表達(dá)。AS形成機(jī)制中，巨噬細(xì)胞通過(guò)清道夫受體(oxLDL)轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞，泡沫細(xì)胞形成最早的AS脂質(zhì)條紋，而脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP4)是oxLDL誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞形成的關(guān)鍵，多不飽和脂肪酸氧化衍生物2，4-DDE通過(guò)Akt和ERK信號(hào)傳導(dǎo)途徑，激活介導(dǎo)的核易位，持續(xù)增強(qiáng) Nrf2的磷酸化，引起 FABP4 mRNA和蛋白質(zhì)水平明顯增加［13］，從而抑制oxLDL誘導(dǎo)泡沫細(xì)胞形成，因此，激活Nrf2為AS的治療提出了新的途徑。

4 Nrf2在心臟重構(gòu)中發(fā)揮的保護(hù)作用

心臟重構(gòu)包括心肌細(xì)胞肥大、心肌間質(zhì)細(xì)胞增殖以及心臟細(xì)胞外基質(zhì)改建等，糖尿病、缺血性心肌病、高血壓、各種瓣膜病等都可引起。在長(zhǎng)期氧化應(yīng)激作用下以心肌細(xì)胞肥大、心肌成纖維細(xì)胞過(guò)度增殖以及心肌細(xì)胞的凋亡為主要表現(xiàn)。研究［14～19］表明Nrf2調(diào)控的目的基因在心臟重構(gòu)和心功能損傷方面起關(guān)鍵作用，Nrf2缺失或表達(dá)抑制導(dǎo)致心肌細(xì)胞和心肌成纖維細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激和氧自由基細(xì)胞毒性的易感性增加。在體外培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，給予腺病毒轉(zhuǎn)染使Nrf2表達(dá)增加，心肌細(xì)胞的肥大和心肌成纖維細(xì)胞增殖受到抑制，同時(shí)心肌細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷減少，而敲除Nrf2基因后，Nrf2表達(dá)降低，心肌細(xì)胞和心肌成纖維細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的敏感性增加。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)［20］中敲除Nrf2基因后，血流動(dòng)力學(xué)紊亂時(shí)Nrf2的目的基因表達(dá)不能上移，出現(xiàn)氧化應(yīng)激增加、心肌細(xì)胞凋亡、心肌纖維化、心肌肥厚以及心功能障礙等早期表現(xiàn)。使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)激活Nrf2后，可以抑制橫向主動(dòng)脈弓縮窄持續(xù)性壓力超負(fù)荷引起的心肌氧化應(yīng)激和心肌細(xì)胞凋亡、心臟纖維化、心室肥大、心功能障礙，并發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞中自噬體的穩(wěn)定性增加，自噬體量增多，泛素化蛋白聚集減低，其機(jī)制可能是通過(guò)自噬體清除心肌細(xì)胞中泛素蛋白總量［21］。多柔比星(Dox)通過(guò)氧化應(yīng)激和自噬作用，導(dǎo)致急性和慢性心臟毒性。研究發(fā)現(xiàn)，腹腔注射Dox可迅速誘導(dǎo)心肌細(xì)胞壞死和心臟功能障礙，而Nrf2基因敲除小鼠比野生型小鼠損傷更嚴(yán)重。同時(shí)，在體外心肌細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，增加Nrf2的表達(dá)，可以增加模型LC3的穩(wěn)定性，減輕Dox誘導(dǎo)的自噬體量和泛素化蛋白聚集引起的細(xì)胞損傷，而敲除Nrf2基因后作用將相反，故Nrf2通過(guò)控制氧化應(yīng)激和內(nèi)源性自體吞噬抑制Dox誘導(dǎo)的心臟毒性，在心臟重構(gòu)中對(duì)心臟起保護(hù)作用［22］。

5 Nrf2在心肌缺血再灌注損傷(MIRI)中發(fā)揮的保護(hù)作用

再灌注損傷的主要誘因是缺血缺氧，包括缺血期的原發(fā)性損害和再灌注期的繼發(fā)性損害，其發(fā)病機(jī)制可能與氧自由基、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、鈣超載等有關(guān)。對(duì)Nrf2-ARE通路對(duì)MIRI的保護(hù)機(jī)制眾說(shuō)紛紜，目前最為廣泛的是抗氧化應(yīng)激學(xué)說(shuō)。心肌組織缺血缺氧以及缺血后再灌注通過(guò)還原型輔酶Ⅱ(NADPH)、氧化酶、黃嘌呤氧化酶、中性粒細(xì)胞呼吸鏈氧暴發(fā)等途徑代謝產(chǎn)生大量氧自由基，引起局部及全身的氧化應(yīng)激反應(yīng)。心肌局部的氧化應(yīng)激可以通過(guò)多種途徑誘導(dǎo)細(xì)胞損傷、凋亡和壞死，形成心肌的病理?yè)p傷［16］。對(duì)大鼠心肌缺氧后處理，采用Real-time PCR及Western blotting技術(shù)檢測(cè)復(fù)氧末心肌細(xì)胞中的Nrf2、HO-1、硝酸還原酶、醌氧化還原酶(NQO1)、超氧化物歧化酶1(SOD1)mRNA及蛋白表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn) Nrf2及其下游 NQO1、SOD1和HO-1表達(dá)上調(diào)，Nrf2通路被激活，心肌細(xì)胞內(nèi)的超微結(jié)構(gòu)損傷減輕，心肌缺氧復(fù)氧損傷減輕，其機(jī)制可能是缺氧后處理激活Nrf2通路及其Ⅱ相解毒酶下游基因表達(dá)上調(diào)，Nrf2通路的激活可能與線粒體ATP敏感性鉀通道開(kāi)放有關(guān)，從而對(duì)抗MIRI引起的氧化損傷，減少鈣超載，保護(hù)心肌［23］。細(xì)胞凋亡在心肌梗死中占重要地位，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)和小熱體克蛋白A激活的常規(guī)線粒體(CRYAB)途徑是細(xì)胞凋亡的主要途徑。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，構(gòu)建心肌梗死模型后，發(fā)現(xiàn)線粒體凋亡增加伴隨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導(dǎo)激活途徑的激活，而CRYAB和Nrf2表達(dá)減少，并且比使用p38抑制劑更低，故認(rèn)為p38的低表達(dá)促使Nrf2表達(dá)降低而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，進(jìn)一步導(dǎo)致心肌梗死［24］。Nrf2信號(hào)通路及下級(jí)目的基因在心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病機(jī)制中具有保護(hù)作用，然而其具體作用機(jī)制尚不完全清楚。

總之，核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其信號(hào)通路成為抗氧化應(yīng)激研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，成為多種疾病的基因治療新靶點(diǎn)，大量證據(jù)證明Nrf2在心血管穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，但關(guān)于Nrf2的具體機(jī)制仍不完全清楚，對(duì)此還需要更深入的研究，以便為臨床心血管疾病的治療提供新靶點(diǎn)。

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