Nrf2/ARE信號(hào)通路對(duì)呼吸系統(tǒng)影響的研究進(jìn)展

劉瑞 司少魁

解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九八七醫(yī)院呼吸內(nèi)科,寶雞721000

伴隨著信息時(shí)代快速發(fā)展和人們生活壓力的日益增大,呼吸系統(tǒng)疾病已經(jīng)成為威脅人類生命健康的頭號(hào)殺手。隨著科研工作的不斷深入,逐漸發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的氧化/抗氧化失衡是引起呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病的重要機(jī)制。核因子E2 相關(guān)因子2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)是一種細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的重要轉(zhuǎn)錄因子,當(dāng)Nrf2入核后與抗氧化反應(yīng)元件 (antioxidant response element,ARE)結(jié)合,活化的ARE參與多個(gè)抗氧化酶基因及Ⅱ相解毒酶的轉(zhuǎn)錄與翻譯[1]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),許多呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生與發(fā)展同Nrf2/ARE信號(hào)通路的異常密切相關(guān),本文將對(duì)近些年Nrf2/ARE信號(hào)通路的相關(guān)研究作一綜述。

1 Nrf2/ARE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的結(jié)構(gòu)組成

Nrf2/ARE信號(hào)通路的核心分子主要包括Nrf2、ARE和果蠅肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白 (Drosophilaactin-binding protein,Kelch)樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1 (Kelch-like epichlorohydrin associatedprotein 1,Keap1)[2]。

1.1 Keap1的基本結(jié)構(gòu)和功能 Keap1分子基因位于染色體19p13.2位點(diǎn),是一種可以同胞漿肌動(dòng)蛋白結(jié)合的含624個(gè)氨基酸的多肽,其中27個(gè)為半胱氨酸殘基,其相對(duì)分子質(zhì)量為69 000,主要參與Nrf2的活性調(diào)控。Keap1有5個(gè)主要結(jié)構(gòu)域:N 末端序列;寬闊復(fù)雜區(qū)及大復(fù)合體形成序列 (broad complex,tramtrack and bric-a-brac,BTB);富含半胱氨酸的中間區(qū)域 (intervening region,IVR);富含雙甘氨酸的重復(fù)序列 (double-glycine-riched region,DGR),它含有6個(gè)Kelch片段;C 末端序列[3]。其最為重要的3個(gè)結(jié)構(gòu)域?yàn)锽TB 區(qū)、IVR 區(qū)、DGR 區(qū)。BTB 區(qū)在進(jìn)化上高度保守,主要參與Keap1二聚體化并與Nrf2的活化有關(guān)[4],該活化過(guò)程由分子Cul3介導(dǎo)完成,當(dāng)該結(jié)構(gòu)域中的C151位點(diǎn)發(fā)生突變,可阻礙Keap1與Cul3的結(jié)合作用,進(jìn)而導(dǎo)致Nrf2的活化過(guò)程受阻。IVR 區(qū)與氧化劑和親電化合物高度敏感,該區(qū)域富含25 個(gè)半胱氨酸,其中的C257、C273、C288和C297是與親電化合物直接反應(yīng)的位點(diǎn)。當(dāng)親電化合物對(duì)一個(gè)或者多個(gè)半胱氨酸殘基進(jìn)行修飾,隨后可能引起Keap1 的相關(guān)區(qū)域構(gòu)象改變,而引發(fā)因子Nrf2 的 釋 放,故IVR 區(qū) 對(duì)Keap1 的 激 活 必 不 可 少[5]。DGR 區(qū)含有6個(gè)Kelch功能域,該區(qū)域可形成β-折疊結(jié)構(gòu),后者是與Nrf2-Neh2相結(jié)合的位點(diǎn)。

1.2 Nrf2的基本結(jié)構(gòu)和功能 Kan于1996年首先克隆出Nrf2,它是CNC (Cap-'n'-Collar)家族的轉(zhuǎn)錄因子之一,其相對(duì)分子質(zhì)量為66 000～68 000,起著維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的作用。Nrf2 含有6 個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)域,稱為Nrf2-ECH 同源域,被命名為Neh1-Neh6[6]。

其中在Neh1 區(qū)存在有堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu) (basic leucine zipper,bZIP)DNA 結(jié)合基序,bZIP可以與小Maf蛋白 (包括MafG、Maf K、Maf F)結(jié)合形成異二聚體,該異二聚體以Neh1上的核定位序列為介導(dǎo),特異識(shí)別ARE上的DNA 相應(yīng)序列 (GCTGAGTCA),啟動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄。在正常的生理?xiàng)l件下,細(xì)胞內(nèi)存在的Bach1分子是一種轉(zhuǎn)錄阻遏物,可以與Maf蛋白形成異源二聚體,阻止Nrf2誘發(fā)基因轉(zhuǎn)錄效應(yīng)[7]。高度保守的Neh2位于蛋白分子的N 端區(qū)域,含有ETGE 和DLG 基序2 個(gè)結(jié)合位點(diǎn),它們?cè)贜rf2與Keap1 形成異源二聚體過(guò)程中發(fā)揮重要作用,Neh2結(jié)構(gòu)域中的絲氨酸殘基 (Ser40)的磷酸化可以促進(jìn)Nrf2的游離釋放。Neh3結(jié)構(gòu)域位于蛋白分子的C 端區(qū)域,它的主要功能為激活Nrf2 的轉(zhuǎn)錄活性。Neh4 與Neh5為存在于Neh1 和Neh2 之間的2 個(gè)激活區(qū),它們可以與共激活因子CREB 結(jié)合蛋白結(jié)合,繼而可通過(guò)CREB結(jié)合蛋白促進(jìn)Nrf2對(duì)目的基因轉(zhuǎn)錄的激活作用。含有許多絲氨酸殘基的Neh6,是非Keap1依賴的Nrf2降解的調(diào)控區(qū)域,與Nrf2的氧化還原不敏感降解效應(yīng)相關(guān)[8]。

1.3 ARE的基本結(jié)構(gòu)和功能 ARE 是細(xì)胞核內(nèi)的一種第Ⅱ相解毒酶和抗氧化酶基因的5'-端啟動(dòng)序列。該分子主要含有1個(gè)API/TPA 反應(yīng)元件即THE 元件和1 個(gè)類THE元件,其序列為TGAnnnGC。作為Nrf2/ARE 信號(hào)通路的重要組成部分,該分子主要參與下游的第Ⅱ相解毒酶和抗氧化酶基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯。此類基因主要包括NADH 苯醌氧化還原酶 (NQOI)、過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶、谷氨酸半胱氨酸連接酶、谷胱甘肽(glutathione,GSH)及環(huán)氧化物水解酶、過(guò)氧化氫酶、乙醛基轉(zhuǎn)移酶、葡萄糖轉(zhuǎn)移酶等大量細(xì)胞解毒酶和抗氧化蛋白分子。

2 Nrf2/ARE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)機(jī)制

2.1 生理狀態(tài)下的Nrf2/ARE信號(hào)通路 在正常生理?xiàng)l件下,Nrf2分子位于胞質(zhì)中,可以同其特異性抑制性受體Keap1相偶聯(lián)。之后與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架結(jié)合,將其錨定在胞漿而使其穩(wěn)定地存在細(xì)胞質(zhì)中。與此同時(shí),Keap1-Nrf2二聚體同時(shí)可與泛素化連接酶結(jié)合,促進(jìn)Nrf2 的泛素化以及被蛋白酶所降解,故使Nrf2在細(xì)胞質(zhì)中處于結(jié)合及持續(xù)降解的非活性狀態(tài)[9]。

2.2 Nrf2/ARE 信號(hào)通路的激活機(jī)制 在細(xì)胞質(zhì)中的Keap1分子上的27個(gè)半胱氨酸殘基可組成一個(gè)分子開(kāi)關(guān)。當(dāng)細(xì)胞處于氧化應(yīng)激、外源性化學(xué)物質(zhì)或親電子化合物的刺激狀態(tài)時(shí),構(gòu)成分子開(kāi)關(guān)的半胱氨酸殘基發(fā)生氧化,從而導(dǎo)致Keap1與Nrf2解偶聯(lián),游離的Nrf2從細(xì)胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移入核。進(jìn)入細(xì)胞核之后可以同包括Maf、JunD、c-Jun的bZIP蛋白形成雜化二聚體,該異源二聚體與核內(nèi)的ARE結(jié)合,可以啟動(dòng)第Ⅱ相解毒酶和抗氧化應(yīng)激蛋白基因的轉(zhuǎn)錄[10]。由其介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄血紅素氧合酶1 (heme oxygenase 1,HO-1)、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶、環(huán)氧化物水解酶等細(xì)胞保護(hù)因子,可以提高細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激、外源性化學(xué)物質(zhì)及親電子化合物刺激的抵抗能力,使得機(jī)體免受活性物質(zhì) (如活性氧)及一些毒性物質(zhì) (如致癌物、藥物代謝活化產(chǎn)物)的侵害,繼而影響呼吸系統(tǒng)疾病的進(jìn)展過(guò)程[11]。

3 Nrf2/ARE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的病理生理作用

3.1 抗炎作用 當(dāng)呼吸系統(tǒng)發(fā)生炎癥反應(yīng)時(shí),炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)會(huì)引起肺損傷,并參與呼吸系統(tǒng)疾病的肺部重構(gòu)。HO-1是一種可以催化血紅素降解的限速酶,其降解產(chǎn)物一氧化碳、游離鐵、膽綠素具有抗炎作用,對(duì)于維持HO-1的抗炎保護(hù)效應(yīng)發(fā)揮著重要作用。機(jī)體內(nèi)外的多項(xiàng)研究表明,Nrf2/ARE信號(hào)通路可以誘導(dǎo)HO-1 基因的表達(dá),它是Nrf2調(diào)控的經(jīng)典基因之一,當(dāng)使用Nrf2活化劑鈷基雜化分子處理機(jī)體細(xì)胞,經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的Nrf2/HO-1的表達(dá)效率得到明顯強(qiáng)化,其釋放的一氧化碳促進(jìn)了細(xì)胞的抗炎活性[12]。核轉(zhuǎn)錄因子κB 是一種可誘導(dǎo)的蛋白轉(zhuǎn)錄因子,它能夠調(diào)控多種炎癥因子 (IL-6、IL-10、TNF-α)基因的表達(dá)過(guò)程。Ruhee和Suzuki[13]的研究發(fā)現(xiàn),硫磺素可以促進(jìn)Nrf2/ARE通路的活化過(guò)程,后者通過(guò)抑制核轉(zhuǎn)錄因子κB的活性與核移位而下調(diào)炎性細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)的表達(dá),對(duì)機(jī)體的抗炎效應(yīng)起著正相關(guān)作用。Park等[14]研究顯示,分子L-2-氧代硫氮雜戊環(huán)烷-4-梭酸和α硫辛酸可以通過(guò)失活PI3K/Akt和p38蛋白激酶途徑從而抑制Nrf2/ARE信號(hào)通路的激活,減少參與氣道重塑的各種分子表達(dá),從而改善小鼠呼吸系統(tǒng)疾病的氣道變應(yīng)性炎癥反應(yīng)過(guò)程及氣道重構(gòu)。

3.2 抗氧化作用 氧化應(yīng)激主要與機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的活性氧和活性氮過(guò)量有關(guān),它在絕大多數(shù)慢性呼吸系統(tǒng)疾病的起病過(guò)程中居于首要原因,該反應(yīng)過(guò)程不僅可以直接損傷呼吸系統(tǒng),而且還可以加劇相應(yīng)炎癥和細(xì)胞凋亡的發(fā)生[15]。天然異戊烷型二萜類球菌素C 是Nrf2/ARE 信號(hào)通路的一種特異性的激活劑,學(xué)者利用天然異戊烷型二萜類球菌素C處理正常人肺上皮Beas-2B 細(xì)胞,之后利用免疫印跡分析和免疫熒光染色等技術(shù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn):與對(duì)照組相比,實(shí)驗(yàn)細(xì)胞內(nèi)的Nrf2、ARE 分子以及其目的基因NQOI和γ-GCS分子的表達(dá)都得到強(qiáng)化,并且細(xì)胞內(nèi)的活性氧等各項(xiàng)氧化損傷指標(biāo)水平也遠(yuǎn)低于對(duì)照組,上述研究表明Nrf2/ARE信號(hào)通路可能參與細(xì)胞抗氧化損傷的調(diào)控過(guò)程[16]。Malhotra等[17]研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于Nrf2 基因過(guò)表達(dá)的小鼠,當(dāng)其受到Nrf2/ARE信號(hào)通路的小分子激活劑異硫氰酸鹽處理時(shí),可發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)相關(guān)抗氧化酶GSH 濃度明顯升高。與此相對(duì),對(duì)于Nrf2 基因敲除的小鼠,則該現(xiàn)象并未出現(xiàn)。以上研究表明,Nrf2/ARE 信號(hào)通路在抗氧化應(yīng)激的刺激中起著重要作用。

3.3 抗細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡作為呼吸系統(tǒng)疾病炎癥反應(yīng)過(guò)程的最終結(jié)局之一,在呼吸系統(tǒng)疾病的進(jìn)展過(guò)程中扮演著重要的角色。許多研究證實(shí),Nrf2/ARE 信號(hào)通路參與了細(xì)胞凋亡過(guò)程的調(diào)控。

Lian等[18]利用慢性間歇性缺氧法構(gòu)建大鼠肺細(xì)胞損傷模型,之后將此類狀態(tài)的細(xì)胞用白藜蘆醇處理,后者通過(guò)ERK、JNK、p38等分子而激活Nrf2/ARE 信號(hào)通路,結(jié)果顯示與對(duì)照組相比,實(shí)驗(yàn)組的細(xì)胞凋亡率明顯降低。Kweon等[19]對(duì)人肺癌A549細(xì)胞使用沒(méi)食子兒茶素3-沒(méi)食子酸酯處理,結(jié)果發(fā)現(xiàn)被處理細(xì)胞的抗凋亡能力明顯升高。后來(lái)對(duì)相關(guān)分子機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn),沒(méi)食子兒茶素3-沒(méi)食子酸酯可以通過(guò)活化Nrf2/ARE信號(hào)通路而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)HO-1基因的表達(dá),繼而促進(jìn)細(xì)胞增殖并且抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡過(guò)程。Sun等[20]通過(guò)向小鼠腹腔注射內(nèi)毒素 (5.0 mg/kg)誘導(dǎo)急性肺損傷模型,隨后使用鹽酸戊乙奎醚和生理鹽水處理實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用Western blot法和酶聯(lián)免疫吸附法監(jiān)測(cè)肺臟細(xì)胞內(nèi)分子表達(dá),結(jié)果表明與對(duì)照組相比,實(shí)驗(yàn)組小鼠細(xì)胞內(nèi)Nrf2、HO-1分子的表達(dá)明顯增加,并且實(shí)驗(yàn)組凋亡指數(shù)及TNF-α、IL-10 炎性因子含量降低。上述實(shí)驗(yàn)表明鹽酸戊乙奎醚可以通過(guò)活化Nrf2/ARE信號(hào)通路,從而抑制肺損傷、炎癥、水腫、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞死亡。

4 Nrf2/ARE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與呼吸系統(tǒng)疾病

4.1 Nrf2/ARE信號(hào)通路與COPD COPD 是一種漸進(jìn)性加重的疾病,其特點(diǎn)是不完全可逆的氣流限制,該病可以進(jìn)行預(yù)防和治療。雖然COPD 的具體發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚,但是經(jīng)過(guò)多年研究發(fā)現(xiàn)COPD 的發(fā)病機(jī)制與慢性炎癥、氧化應(yīng)激、蛋白酶/抗蛋白酶失衡和肺上皮細(xì)胞凋亡等有關(guān)。

Nrf2/ARE信號(hào)通路在COPD 患者機(jī)體內(nèi)抵抗氧化應(yīng)激以及蛋白酶/抗蛋白酶失衡、減緩疾病進(jìn)程等方面發(fā)揮著十分重要的作用。Boutten等[21]對(duì)等量野生型小鼠與Nrf2基因敲除小鼠進(jìn)行COPD 建模,通過(guò)對(duì)2組小鼠肺組織灌洗液中氧化應(yīng)激與炎癥相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn),基因敲除組的炎癥水平明顯升高,肺組織細(xì)胞凋亡率也顯著增加。進(jìn)一步用分子Nrf2分子處理敲除組小鼠后發(fā)現(xiàn),該組小鼠的炎癥反應(yīng)以及肺氣腫程度明顯減輕。學(xué)者Fratta Pasini等[22]對(duì)33 例輕、中度COPD 患者 [平均年齡 (66.9±6.9)歲]和37例非COPD 患者進(jìn)行了 (49.7±6.9)個(gè)月的隨訪,之后進(jìn)行臨床評(píng)估、血液取樣試驗(yàn)和肺功能測(cè)定。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,COPD 患者肺組織細(xì)胞內(nèi)Nrf2分子和Nrf2相關(guān)基因HO-1、谷氨酸半胱氨酸連接酶催化亞基 (GCLC)的表達(dá)明顯降低,并且FEV1的百分比變化與Nrf2分子的變化具有直接相關(guān)性 (r=0.826,P<0.001),這些結(jié)果暗示Nrf2/ARE 信號(hào)通路受到抑制可能是導(dǎo)致COPD 發(fā)病的決定因素之一。Yu等[23]利用香煙煙霧誘導(dǎo)COPD 模型,之后使用異丙天冬氨酸和生理鹽水分別處理實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后收集支氣管肺泡灌洗液,檢測(cè)炎癥細(xì)胞因子水平和炎癥細(xì)胞數(shù)。結(jié)果表明,異丙天冬氨酸不僅可以減少炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)與炎性因子的產(chǎn)生,還能逆轉(zhuǎn)香煙煙霧引起的肺組織病理?yè)p傷。進(jìn)一步的分子機(jī)制研究證實(shí),異丙天冬氨酸上調(diào)了Nrf2/ARE 信號(hào)通路的表達(dá),抑制了機(jī)體炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激,對(duì)香煙煙霧誘導(dǎo)的COPD 有保護(hù)作用,這說(shuō)明了Nrf2/ARE 信號(hào)通路可以作為COPD 治療的一個(gè)關(guān)鍵的靶向通路。

4.2 Nrf2/ARE信號(hào)通路與支氣管哮喘 支氣管哮喘是一種世界范圍內(nèi)的常見(jiàn)病,它的主要特點(diǎn)是氣道黏液分泌增加、支氣管收縮可逆性降低及氣道重塑等。由于該病遷延難愈,隨著疾病的不斷發(fā)展,不僅常常嚴(yán)重降低患者的生活質(zhì)量,而且還給患者的家庭及社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。有研究證實(shí),Nrf2/ARE信號(hào)通路在支氣管哮喘的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。

GSH 是機(jī)體內(nèi)重要抗氧化酶,分為還原型和氧化型2種類型,其比值可以用于衡量機(jī)體的氧化應(yīng)激水平。當(dāng)比值降低時(shí),表明還原型GSH 被消耗,機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)。Nadeem 等[24]對(duì)小鼠進(jìn)行支氣管哮喘建模,隨后對(duì)小鼠的炎癥指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)小鼠的支氣管組織中嗜酸粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞含量明顯升高,并且氣道發(fā)生明顯重構(gòu);此外還發(fā)現(xiàn)還原型/氧化型GSH 比值較正常組顯著下降,Nrf2的表達(dá)量與還原型GSH 的含量呈正相關(guān),這些數(shù)據(jù)表明支氣管哮喘的小鼠模型中的氧化應(yīng)激水平主要是由Nrf2/ARE信號(hào)通路所調(diào)控。Pan等[25]發(fā)現(xiàn)依達(dá)拉奉是一種自由基清除劑,其具有消除活性氧的能力,因此對(duì)肺損傷具有保護(hù)作用。該團(tuán)隊(duì)誘導(dǎo)出來(lái)了一種實(shí)驗(yàn)性哮喘小鼠模型,之后使用依達(dá)拉奉和生理鹽水分別處理實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組小鼠,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后計(jì)數(shù)2組小鼠支氣管肺泡灌洗液中炎性細(xì)胞和炎性因子水平以及肺組織中氧化產(chǎn)物和抗氧化酶的含量。結(jié)果顯示,與對(duì)照組相比,依達(dá)拉奉處理可顯著減少哮喘模型小鼠支氣管肺泡灌洗液中的炎性細(xì)胞總數(shù)與釋放的炎癥細(xì)胞因子水平,并且顯著減輕血管周圍水腫、支氣管周炎癥和肺泡空間的巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。為了進(jìn)一步了解其分子機(jī)制,通過(guò)檢測(cè)2組肺組織中相應(yīng)分子蛋白表達(dá)水平,結(jié)果證實(shí)實(shí)驗(yàn)組Nrf2/ARE 信號(hào)通路活化狀態(tài)得到明顯加強(qiáng),同時(shí)依達(dá)拉奉也提高了HO-1的表達(dá)水平。本研究的結(jié)果表明,活化的Nrf2/ARE 通路和HO-1可能參與了依達(dá)拉奉的抗哮喘作用。Sakurai等[26]將野生型與Nrf2基因敲除型小鼠均暴露于香煙煙霧 (哮喘高危環(huán)境)中構(gòu)建哮喘模型,之后利用地塞米松和磺胺酸 (Nrf2激活劑)聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)小鼠。數(shù)周之后進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn),野生型小鼠經(jīng)硫磺素處理后,Nrf2介導(dǎo)的抗氧化反應(yīng)得到了較大程度的提高,并恢復(fù)了哮喘反應(yīng)的類固醇敏感性,提高機(jī)體的自身防御能力;而Nrf2缺乏的小鼠未觀察到硫磺素的作用,數(shù)周之后則氣道更敏感,氣道高反應(yīng)性更加明顯,更易發(fā)生咳嗽、氣喘等癥狀。這些結(jié)果表明,香煙煙霧在哮喘氣道中引起激素缺乏反應(yīng),而硫磺素通過(guò)上調(diào)Nrf2的表達(dá)和活性來(lái)恢復(fù)類固醇的敏感性。因此,Nrf2/ARE 信號(hào)通路可能成為治療香煙煙霧相關(guān)難治性哮喘疾病的潛在分子靶點(diǎn)。

4.3 Nrf2/ARE信號(hào)通路與肺癌 在目前世界的諸多癌癥中,肺癌的發(fā)病率與病死率均居首位,對(duì)人類的健康產(chǎn)生了重大威脅。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、環(huán)境的不斷惡化與與人們生活壓力的增大,近幾十年來(lái),我國(guó)肺癌的發(fā)病率和病死率顯著提高。然而目前的治療措施除了手術(shù),最為重要的治療手段就是化療,但是耐藥現(xiàn)象的出現(xiàn)嚴(yán)重遏制了化療的效果。研究表明這種耐藥性的產(chǎn)生與Nrf2/ARE 信號(hào)通路所介導(dǎo)的多藥耐藥相關(guān)蛋白1的表達(dá)上調(diào)有關(guān)[27]。

Vartanian 等[28]將 Nrf2 和 非 靶 向 sh RNA pINDUCER10慢病毒表達(dá)載體 (pCMV-VSVG、pCMVd R8.9)質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染HEK293T 細(xì)胞,之后利用強(qiáng)力霉素作用5 d后,采用Western blot分析法敲除Keap1 基因獲得野生型模型和Keap1基因敲除模型。將2種細(xì)胞模型分別移植入小鼠,經(jīng)過(guò)15 d和30 d后分別處死7只小鼠監(jiān)測(cè)腫瘤發(fā)現(xiàn),與野生型相比,Keap1基因敲除組小鼠肺癌發(fā)病情況明顯重于野生型。該過(guò)程可能與Keap1基因的缺失引起Nrf2分子無(wú)法正常錨定于細(xì)胞質(zhì)中,導(dǎo)致Nrf2/ARE 信號(hào)通路的過(guò)度活化有關(guān)。Tao等[29]為了進(jìn)一步了解其機(jī)制,分別向小鼠注射乙烯基氨基甲酸酯和CRE 腺病毒構(gòu)建肺癌化學(xué)致癌模型和遺傳致癌模型。并且在造模前后均使用硫磺酸 (Nrf2激活劑)處理模型小鼠和對(duì)照組小鼠,以監(jiān)測(cè)Nrf2/ARE信號(hào)通路在肺癌發(fā)生中的作用。通過(guò)取小鼠肺組織進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯示,在小鼠致癌之前的化學(xué)致癌模型中,硫磺酸預(yù)處理后Nrf2/ARE 信號(hào)通路的活化對(duì)于致癌物引發(fā)肺癌的發(fā)生具有抑制作用,表現(xiàn)為腫瘤較少;然而遺傳致癌模型中,Nrf2/ARE 信號(hào)通路對(duì)肺癌的發(fā)生與發(fā)展無(wú)作用。而當(dāng)致癌之后,Nrf2/ARE 信號(hào)通路的活化對(duì)于2種肺癌模型中的肺組織細(xì)胞增殖與擴(kuò)散均具有促進(jìn)作用,這可能由于Nrf2/ARE 信號(hào)通路能夠調(diào)控體內(nèi)GSH、還原型輔酶、超氧化物歧化酶、HO-1 等第Ⅱ相解毒酶和抗氧化酶的表達(dá),進(jìn)而提高癌細(xì)胞的抵抗力,從而加重了癌癥的病情。該研究表明在肺癌發(fā)展之前和在肺癌不同階段,謹(jǐn)慎調(diào)控Nrf2/ARE信號(hào)通路將最大限度地發(fā)揮該通路的多向性抗癌作用。

5 總結(jié)與展望

近些年來(lái),隨著科研工作者的不斷努力,Nrf2/ARE信號(hào)通路相關(guān)結(jié)構(gòu)、功能以及調(diào)節(jié)機(jī)制的研究得以不斷深入。研究發(fā)現(xiàn)呼吸系統(tǒng)疾病與Nrf2/ARE 信號(hào)通路以及其調(diào)解網(wǎng)絡(luò)之間存在密切聯(lián)系,這也更加深刻地表明了Nrf2/ARE信號(hào)通路在機(jī)體正常發(fā)育與疾病進(jìn)程中的重要性。然而我們也不得不正視Nrf2/ARE 信號(hào)通路研究所面對(duì)的難題:各類生物化學(xué)分子因素如何影響Nrf2/ARE 信號(hào)通路的活性;Nrf2/ARE 信號(hào)通路在呼吸系統(tǒng)疾病的病程中所發(fā)揮的作用。這些疑難問(wèn)題的解決對(duì)于希望經(jīng)由Nrf2/ARE信號(hào)通路而治愈呼吸系統(tǒng)疾病患者的治療策略至關(guān)重要。筆者相信隨著每一名醫(yī)學(xué)科研人員與臨床工作者的不斷努力,呼吸系統(tǒng)疾病嚴(yán)重影響人類身體健康的困境一定會(huì)被打破,從而能夠?yàn)楦囡柺懿⊥凑勰サ幕颊邘?lái)康復(fù)的曙光。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突