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Nrf2-ARE信號(hào)通路參與肝臟疾病病理機(jī)制研究進(jìn)展

2015-02-26 06:54曹玲娟李煥德
關(guān)鍵詞:膽汁纖維化氧化應(yīng)激

曹玲娟,龔 慧,顏 苗,李煥德,孫 莉

(1.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院藥學(xué)部,中南大學(xué)臨床藥學(xué)研究所,湖南長(zhǎng)沙 410011;2.中南大學(xué)藥學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410013)

Nrf2-ARE信號(hào)通路參與肝臟疾病病理機(jī)制研究進(jìn)展

曹玲娟1,2,龔 慧1,2,顏 苗1,2,李煥德1,2,孫 莉1,2

(1.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院藥學(xué)部,中南大學(xué)臨床藥學(xué)研究所,湖南長(zhǎng)沙 410011;2.中南大學(xué)藥學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410013)

中國(guó)圖書分類號(hào):R-05;R322.47;R349.1;R575;R575.2;R575.5;R735.7

摘要:核因子NF-E2相關(guān)因子2(Nrf2)是細(xì)胞抵御氧化應(yīng)激的一個(gè)重要轉(zhuǎn)錄因子,它能夠在活性氧或親電試劑的刺激下,轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核,并與抗氧化反應(yīng)元件(ARE)相互作用,從而誘導(dǎo)下游保護(hù)性Ⅱ相解毒酶和抗氧化酶的表達(dá),達(dá)到細(xì)胞保護(hù)的作用。氧化應(yīng)激是諸多肝臟疾病共同的發(fā)病機(jī)制,而Nrf2-ARE是體內(nèi)一條極為重要的抗氧化應(yīng)激信號(hào)通路,該通路在肝臟疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)防過程中起著非常重要的作用,Nrf2或?qū)⒊蔀楦闻K疾病治療的新靶點(diǎn)。該文綜述了Nrf2-ARE信號(hào)通路參與肝臟疾病病理機(jī)制的最新研究進(jìn)展,以期為日后相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞:Nrf2-ARE信號(hào)通路;藥物性肝損傷;膽汁淤積性肝?。环蔷凭灾拘愿尾?;酒精性脂肪肝;肝纖維化;肝癌

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2015-7-22 10:42 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20150727.0901.009.html

1 Nrf2-ARE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其調(diào)控

核因子NF-E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid-2 re-lated factor 2,Nrf2)是亮氨酸拉鏈家族中調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)的重要轉(zhuǎn)錄因子,Keap1是其特異性受體。如Fig 1所示,在正常生理狀態(tài)下,Nrf2通過N端與Kelch樣ECH聯(lián)合蛋白1 (Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)特異性結(jié)合于細(xì)胞質(zhì)中,此時(shí)Nrf2的活性受到抑制,細(xì)胞內(nèi)Ⅱ相酶類和抗氧化物處于基礎(chǔ)表達(dá)水平,細(xì)胞處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)受到活性氧(reactive oxygen species,ROS)或其他親電試劑刺激時(shí),Nrf2與Keap1解偶聯(lián),并使得Nrf2轉(zhuǎn)移進(jìn)入細(xì)胞核,在核內(nèi)與小Maf蛋白結(jié)合成異二聚體,進(jìn)而識(shí)別并結(jié)合抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant response element,ARE),啟動(dòng)下游抗氧化保護(hù)性基因和Ⅱ相解毒酶基因的轉(zhuǎn)錄,包括血紅素氧化酶(hemeoxygenase-1,HO-1)、NAD(P)H醌氧化還原酶[NAD (P)H:quinone oxidoreductase 1,NQO1]、谷氨酸半胱氨酸連接酶(glutamate-cysteine ligase,GCL)、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione-S-transferase,GST)和環(huán)氧化物水解酶(epoxide hydrolase,EH)[1]等。這些酶能夠保護(hù)機(jī)體和細(xì)胞免受ROS及一些毒性物質(zhì)(如致癌物、藥物活性代謝產(chǎn)物等)的侵害。此外,該通路還可由絲裂原活化蛋白激酶、磷脂酰肌醇3激酶、蛋白激酶C激活,這主要源于激酶可磷酸化Nrf2的絲氨酸和蘇氨酸殘基,致使Nrf2與Keap1分離并轉(zhuǎn)位入核,結(jié)合ARE而激活該通路[2]。Nrf2-ARE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(yīng)激通路。

目前發(fā)現(xiàn)有兩種主要的途徑可以激活Nrf2-ARE信號(hào)通路:藥物途徑和基因途徑。一些藥物如甘草、萊菔硫烷、奧替普拉及齊墩果酸衍生物CDDO-Im等可激活Nrf2-ARE通路及下游靶基因,抵制炎癥反應(yīng)及氧化損傷的發(fā)生,從而減少肝損傷。不同的物質(zhì)作用于不同的肝臟疾病,奧替普拉不僅可用于改善α-荼基異硫氰酸鹽(α-naphthylisothiocyanate,ANIT)誘導(dǎo)的小鼠肝臟膽汁淤積,還可降低黃曲霉素誘導(dǎo)大鼠肝癌的形成[4]。CDDO-Im同樣也可以用于抵抗黃曲霉素誘發(fā)的肝細(xì)胞癌癥病變以及刀豆蛋白A(concanavalin A,ConA)介導(dǎo)的炎癥性肝損傷,并且該作用只存在于野生型鼠中,Nrf2缺陷鼠無此現(xiàn)象。Nrf2主要基因激活途徑有Keap1-KO、Keap1-CKO以及Keap1-kd。腹腔注射給予高劑量(700 mg·kg-1)對(duì)乙酰氨基酚(acetaminophen,APAP)后,Keap1-CKO小鼠肝臟中Nrf2及其下游靶基因NQO1、GCL、GST的表達(dá)明顯增加,可對(duì)APAP引發(fā)的肝臟毒性起抵制作用,此外,該模型小鼠還可抵御ConA以及甲基汞誘導(dǎo)的肝損傷[5]。

Fig 1 Schematic diagram of Nrf2-ARE signaling pathway[3]

2 Nrf2-ARE通路與肝臟疾病的關(guān)系

Nrf2-ARE通路抗肝氧化損傷系統(tǒng)涉及多個(gè)環(huán)節(jié),如調(diào)節(jié)肝臟的代謝、解毒及促進(jìn)肝細(xì)胞再生,在各類肝臟疾病的病理發(fā)生機(jī)制中均發(fā)揮重要作用,如藥物性肝損傷(drug-in-duced liver injury,DILI)、膽汁淤積性肝病、非酒精性脂肪性肝?。╪on-alcoholic fatty liver disease,NAFLD/NASH)、酒精性脂肪肝(alcoholic liver disease,ALD)、肝纖維化及肝癌等。

2.1Nrf2-ARE與DILI 一些藥物在肝細(xì)胞內(nèi)經(jīng)CYP450代謝產(chǎn)生的親電子基、自由基、氧基等可與肝細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)共價(jià)結(jié)合,引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng),破壞膜的完整性和膜Ca2+-ATP酶系,擾亂細(xì)胞內(nèi)外Ca2+穩(wěn)態(tài),影響線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等重要細(xì)胞器的功能,并最終導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷甚至死亡,造成DILI。APAP介導(dǎo)的肝損害是評(píng)估DILI的經(jīng)典模型,可致活性親電子體的增加、GSH排空以及氧化應(yīng)激。APAP在CYP酶作用下產(chǎn)生的高活性代謝產(chǎn)物N-乙酰對(duì)苯醌亞胺(N-acetyl-1,4-benzoquinone imine,NAPQI),可與谷胱甘肽(glutathione,GSH)結(jié)合并排出體外。過量APAP可耗竭肝內(nèi)GSH,致使NAPQI與細(xì)胞內(nèi)大分子共價(jià)結(jié)合,誘發(fā)氧化應(yīng)激產(chǎn)生大量ROS,進(jìn)一步造成氧化損傷,產(chǎn)生細(xì)胞毒性。Nrf2結(jié)合ARE可轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)與APAP代謝及排泄有關(guān)的蛋白如UGT、GST、NQO1等,因此Nrf2被認(rèn)為是APAP肝損傷治療的重要靶點(diǎn)之一。當(dāng)暴露于相同劑量的APAP時(shí),同野生型鼠相比,Nrf2缺陷鼠肝損傷更嚴(yán)重,且死亡率明顯增加。APAP可促進(jìn)Nrf2的轉(zhuǎn)位入核,使其入核速度最快提升60 min,并且其下游EH、HO-1、GCL基因的表達(dá)量也明顯增加[6]。CDDO-Im可激活Nrf2-ARE通路,誘導(dǎo)下游HO-1、NQO1以及GCLC基因表達(dá),降低APAP引起野生型鼠的肝損傷,而對(duì)Nrf2缺陷鼠無此作用[7]。APAP肝損傷小鼠,其肝細(xì)胞膜外排轉(zhuǎn)運(yùn)體多藥耐藥相關(guān)蛋白3(multidrug resist-ance-associated protein 3,Mrp3)、Mrp4的表達(dá)量隨Nrf2增加而增加,而Nrf2缺陷鼠Mrp3和Mrp4表達(dá)量無明顯變化,提示Nrf2通路及其下游基因在解除APAP及其代謝物引起的肝損傷中起著重要作用。另一方面,肝特異性Keap1缺陷鼠體內(nèi)Nrf2高度活化,其肝臟NADPH濃度較高,有助于提高機(jī)體氧化應(yīng)激防御能力[8]。除此之外,其他藥物也可引起DILI,Nrf2缺陷鼠易感于1-溴丙烷誘發(fā)的肝毒性,主要表現(xiàn)為肝GSH含量降低,肝臟壞死率增加以及脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛水平的升高[9]。此外,小鼠單劑量CCl4給藥制備急性肝損傷模型后,Nrf2缺陷鼠肝損傷修復(fù)反應(yīng)明顯延遲[10]。而一些具抗氧化活性的天然產(chǎn)物如黃岑素[11]、姜黃素等可激活Nrf2信號(hào)通路,從而防御藥物引起的肝損傷,如姜黃素可減緩二甲基亞硝胺誘導(dǎo)的大鼠肝損傷。

以上研究均表明Nrf2缺陷使機(jī)體更易感于藥物所引起的肝臟損傷,而激活Nrf2-ARE信號(hào)通路對(duì)DILI有潛在的肝保護(hù)作用。

2.2Nrf2-ARE與膽汁淤積性肝病 肝細(xì)胞/膽管上皮的膽汁分泌障礙或膽汁流的阻斷,可導(dǎo)致膽汁酸等毒性物質(zhì)的過量累積,引起膽汁淤積性肝病。膽汁酸泵如膽鹽輸出泵(bile salt export pump,BSEP)和MRP都屬于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)家族,可將體內(nèi)的過多的膽汁酸外排至體外,而Nrf2不僅可調(diào)控肝解毒酶和抗氧化蛋白的表達(dá),還可調(diào)控BSEP及MRP的轉(zhuǎn)運(yùn)活性,調(diào)節(jié)體內(nèi)膽汁酸的水平。

膽管結(jié)扎(bile duct ligation,BDL)是研究膽汁淤積性肝病常見的動(dòng)物模型,可致肝臟膽汁酸的堆積而引起肝損傷。BDL處理后,同野生型鼠相比,Nrf2缺陷鼠體內(nèi)肝臟膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)量發(fā)生明顯變化,表現(xiàn)在Mrp3、Mrp4以及膽汁酸合成酶(CYP7A1、CYP8B1)的表達(dá)量下降。相反,同野生型鼠相比,BDL處理引起的Keap1-kd鼠的肝損傷明顯減弱,肝實(shí)質(zhì)壞死面積以及體內(nèi)ROS水平明顯下降,且血清膽紅素水平增大的幅度減緩,這主要是由于Keap1-kd鼠體內(nèi)Nrf2通路激活,導(dǎo)致抗氧化應(yīng)激體系增強(qiáng),以及Mrp轉(zhuǎn)運(yùn)體和解毒酶表達(dá)增加所致[13]。然而,丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和組織學(xué)分析結(jié)果表明,Nrf2缺陷鼠并不易感于BDL引起的肝損傷,這可能是由于膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體和核受體孕烷X受體的補(bǔ)償機(jī)制的存在[14]。ANIT可損傷膽道上皮細(xì)胞導(dǎo)致肝內(nèi)膽汁淤積。有研究向野生型鼠和Nrf2缺陷鼠口服給藥ANIT(75 mg ·kg-1)并觀察轉(zhuǎn)運(yùn)體的變化,發(fā)現(xiàn)BSEP及Mrp3轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)量在野生型鼠體內(nèi)增加,但Nrf2缺陷鼠體內(nèi)水平未見明顯變化。隨后,該研究小組通過Nrf2的激活劑奧替普拉對(duì)ANIT誘導(dǎo)的病理損傷結(jié)果推測(cè),雖然Nrf2缺陷鼠體內(nèi)存在補(bǔ)償機(jī)制以抵御ANIT的毒性,激活Nrf2通路仍可作為肝內(nèi)膽汁淤積的治療手段之一[4]。

Nrf2的激活劑可降低膽汁淤積性肝損傷。天然產(chǎn)物蘆丁具抗氧化和抗炎特性,可下調(diào)炎性因子NF-κB及TGF-β/Smad通路活性,抵御膽汁淤積性肝損傷,這一過程可能與其激活Nrf2信號(hào)通路,從而上調(diào)下游基因HO-1的表達(dá)及活性有關(guān)[15]。維生素A可激活Nrf2通路,促進(jìn)阻塞性黃疸大鼠體內(nèi)的Nrf2轉(zhuǎn)位入核,同時(shí)下游HO-1和NQO1的表達(dá)增加,提升肝臟功能并降低氧化應(yīng)激損傷,減緩膽汁淤積性肝損傷癥狀[16]。

2.3Nrf2-ARE與NAFLD/NASH NAFLD是一種常見的慢性肝臟疾病,源于氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化機(jī)制共同作用而導(dǎo)致的細(xì)胞損傷、凋亡、炎癥、纖維化,最終發(fā)展為NASH。NAFLD伴隨脂肪尤其是甘油三酯的沉積,線粒體呼吸鏈活性下降導(dǎo)致ROS過度生成以及線粒體GSH耗竭等,此外超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和過氧化氫酶活性均減低,肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化程度加重。Kim等[17]給予小鼠高脂飲食12周后,發(fā)現(xiàn)Nrf2及其靶基因的表達(dá)與血清ALT、GLU及肝指數(shù)呈明顯的正相關(guān)(P<0.01),推測(cè)這可能是機(jī)體對(duì)長(zhǎng)期高脂飲食造成氧化應(yīng)激的一種適應(yīng)性反應(yīng)。隨著高脂飲食喂養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),小鼠出現(xiàn)肝臟脂肪沉積、脂肪肝等肝臟病變,并且隨著脂肪變性程度和炎癥浸潤(rùn)程度的增強(qiáng),Nrf2的表達(dá)也增加,表明Nrf2對(duì)氧化應(yīng)激所致的炎癥損傷的抑制作用。Nrf2缺陷鼠相比野生型鼠易患NAFLD,且Nrf2缺失可明顯加重NAFLD的進(jìn)程。Nrf2-ARE通路參與NAFLD/NASH病理機(jī)制的過程可從多角度理解,首先,Shin等[18]發(fā)現(xiàn),CDDO-Im可有效預(yù)防野生鼠的肝臟脂質(zhì)堆積,但對(duì)Nrf2缺陷鼠無作用,并推測(cè)該過程與Nrf2-ARE通路的激活,從而降低脂肪酸合成酶表達(dá)有關(guān)。其次,Nrf2可減輕炎癥反應(yīng),NF-κB是與炎癥反應(yīng)相關(guān)的重要細(xì)胞信號(hào)因子,一些化學(xué)治療藥物可在激活Nrf2通路的同時(shí)抑制NF-κB的活性。另一方面,Nrf2通路的激活及下游抗氧化靶基因HO-1和NQO1表達(dá)的增加也是重要因素之一。此外,轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)作為體內(nèi)一種重要的促纖維化信號(hào)因子,其表達(dá)受到Nrf2通路的調(diào)控[19]。萊菔硫烷可激活人肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cell,HSC)的Nrf2,抑制TGF-β信號(hào)活化及平滑肌肌動(dòng)蛋白-α(α-smooth muscle actin,α-SMA)、Ⅰ型膠原、纖連蛋白以及基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑1等的表達(dá),從而減輕肝臟纖維化[19],表明Nrf2的活化可抑制NASH疾病中的纖維生成。肥胖、胰島素抵抗與NAFLD密切相關(guān),Yates等[20]通過對(duì)鼠肝臟基因的研究發(fā)現(xiàn),基因性和藥物性激活Nrf2均可誘導(dǎo)一系列與脂質(zhì)代謝有關(guān)的基因的表達(dá),由此可見Nrf2的激活在能量代謝方面也起著重要的作用。

2.4Nrf2-ARE與ALD ALD是由于長(zhǎng)期大量飲酒導(dǎo)致的肝臟疾病,與氧化應(yīng)激密切相關(guān),乙醇在體內(nèi)經(jīng)CYP2E1代謝循環(huán)可產(chǎn)生ROS,乙醇作用于HepG2(E47細(xì)胞)可活化Nrf2,核內(nèi)Nrf2水平、Nrf2-ARE結(jié)合活性及Nrf2調(diào)控基因(GCLC和HO-1)的表達(dá)均增加,并可被CYP2E1抑制劑和ROS清除劑N-乙酰半胱氨酸阻斷。通過siRNA沉默Nrf2基因后,乙醇誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)ROS和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物生成量均增加[21]。由此推測(cè),Nrf2-ARE通路在抵抗乙醇誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激中起著重要的作用。Nrf2缺陷鼠證實(shí)了該推測(cè),給予相同劑量乙醇刺激后,相比野生型鼠,Nrf2缺陷鼠肝臟相關(guān)死亡率明顯增加,這與其降解乙醇代謝物能力下降、導(dǎo)致毒性代謝物乙醛的累積有關(guān);另外,毒性反應(yīng)還表現(xiàn)在脂肪生成增加及變性,Kupffer細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)加重,細(xì)胞和線粒體內(nèi)GSH減少且線粒體結(jié)構(gòu)功能變化明顯[22]。而Keap1-kd和Keap1-HKO小鼠體內(nèi)Nrf2呈持續(xù)激活狀態(tài),其可明顯減緩乙醇誘導(dǎo)血清甘油三酯和肝臟自由脂肪酸含量的增加[23]。此外,Nrf2通路的激活會(huì)誘導(dǎo)磷酸戊糖途徑(細(xì)胞NADPH的主要來源)中相關(guān)酶的表達(dá),而Nrf2缺陷鼠則因體內(nèi)NADPH濃度較低而無法抵抗氧化應(yīng)激所引起的損傷[8]。以上研究均表明Nrf2-ARE通路在ALD中的肝細(xì)胞保護(hù)作用。目前,Nrf2藥物激動(dòng)劑并未作為ALD的預(yù)防手段在動(dòng)物模型上進(jìn)行研究,因此,其在緩解ALD中的調(diào)節(jié)作用還有待深入研究。

2.5Nrf2-ARE與肝纖維化 肝纖維化是肝臟對(duì)各種原因所致肝臟炎癥和損傷后修復(fù)過程的代償反應(yīng),表現(xiàn)為肝內(nèi)結(jié)締組織增生與沉積,是由HSC活化以及細(xì)胞外基質(zhì)(extra-cellular matrix,ECM),包括膠原蛋白、透明質(zhì)酸等合成增多而降解不足所產(chǎn)生,是進(jìn)一步向肝硬化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。TGF-β是肝纖維化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,可促進(jìn)ECM的沉積,抑制HSC膠原酶的活性,并能通過Smad-3激活轉(zhuǎn)錄因子而下調(diào)GST、GCLC、SOD和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶的表達(dá)水平及活性,而Nrf2能通過調(diào)節(jié)氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄激活蛋白和NF-κB,最終下調(diào)TGF-β,且GST、GCLC、SOD和谷胱甘肽過氧化物酶均為Nrf2-ARE下游靶基因,由此推測(cè)Nrf2與肝纖維化進(jìn)程聯(lián)系密切。

Nrf2的激活劑萊菔硫烷可激活TGF-β/Smad通路,抑制HSC激活和相關(guān)促纖維基因如Ⅰ型膠原蛋白、α-SMA的表達(dá),從而影響肝纖維化進(jìn)展及預(yù)后[19]。此外,許多天然抗氧化物如皮素、白藜蘆醇等都能抑制HSC活化,這可能與其激活Nrf2/ARE誘導(dǎo)Ⅱ相抗氧化物酶表達(dá)有關(guān),提示在肝纖維化進(jìn)程中Nrf2的激活可抑制HSC的活化。Wang等[24]也發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)Nrf2通路抑制HO-1的活性可減少肝鐵沉積水平,從而有助于改善肝纖維化及調(diào)節(jié)肝門靜脈壓。Nrf2缺陷鼠的研究進(jìn)一步證實(shí)了Nrf2或可作為肝纖維化治療的新靶點(diǎn),Xu等[10]研究發(fā)現(xiàn),Nrf2缺陷鼠對(duì)CCl4所致急性肝損傷的修復(fù)同正常鼠相比明顯延遲,并伴隨炎癥反應(yīng),同時(shí)肝纖維化程度的加重及時(shí)間延長(zhǎng),炎癥因子IL-1α、TNF-α以及IFN-γ的表達(dá)明顯增加。在CCl4介導(dǎo)的慢性肝損傷中,Nrf2缺陷鼠與對(duì)照組小鼠相比,肝臟/體重明顯下降,切片的形態(tài)計(jì)量學(xué)顯示纖維化區(qū)域明顯增多,這與Nrf2及其下游解毒酶減少,從而對(duì)CCl4和其代謝產(chǎn)物的解毒作用減弱有關(guān)[10]。

2.6Nrf2-ARE與肝癌 在正常細(xì)胞中,Nrf2及其下游基因活化后產(chǎn)生的抗氧化應(yīng)激作用是細(xì)胞抵抗促癌物質(zhì)、抑制腫瘤生成的重要機(jī)制。2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-f]喹啉是一種具有致癌和致突變的雜環(huán)胺類衍生物,同時(shí)作用于野生型鼠和Nrf2缺陷鼠發(fā)現(xiàn),Nrf2缺陷鼠的肝癌發(fā)生率明顯高于野生型鼠。一些化學(xué)物質(zhì)可通過激活Nrf2-ARE信號(hào)通路或提高Nrf2的表達(dá)發(fā)揮抗癌作用,石榴是一種具有抗氧化性質(zhì)的常見水果,可激活Nrf2通路上調(diào)其下游抗氧化蛋白及解毒酶的表達(dá),從而降低二乙基亞硝胺誘導(dǎo)的肝癌發(fā)生率[25]。因此Nrf2被認(rèn)為是肝癌化學(xué)預(yù)防的潛在分子靶點(diǎn)之一。

但Nrf2對(duì)腫瘤細(xì)胞具有雙重作用,即在正常組織中具有抑制腫瘤形成的作用,但是在腫瘤細(xì)胞內(nèi)Nrf2的異常活化卻具有促腫瘤細(xì)胞增殖、增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物耐受性的作用。tBHQ可激活小鼠肝癌細(xì)胞Hepa-1中的Nrf2-ARE通路,導(dǎo)致抗凋亡Bcl-xL蛋白表達(dá)增加,下調(diào)凋亡基因Bax的表達(dá)以及caspase 3/7的活性,同時(shí)細(xì)胞對(duì)藥物的耐藥性增加、腫瘤細(xì)胞凋亡減少;且siRNA Nrf2和過表達(dá)處理后可分別減少和增加Bcl-xL基因的表達(dá)[26]。Bao等[27]研究了Nrf2耐藥的可能機(jī)制,順鉑可誘導(dǎo)人卵巢癌細(xì)胞株A2780形成自噬小體,同時(shí)上調(diào)自噬相關(guān)基因Atg3、Atg6、Atg1的表達(dá),達(dá)到抗腫瘤的目的。將A2780順鉑抗性細(xì)胞的Nrf2敲除后,細(xì)胞內(nèi)Atg3、Atg6、Atg12、p62 mRNA及蛋白水平均降低,其對(duì)順鉑的敏感性也增強(qiáng);而用3-甲基腺嘌呤或beclin 1(自噬抑制劑)siRNA處理A2780順鉑抗性細(xì)胞后,順鉑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡作用增強(qiáng),表明抑制細(xì)胞自噬作用后,抗性細(xì)胞的耐藥性降低,對(duì)順鉑作用更敏感。Bao等[27]的研究提示Nrf2可能是自噬相關(guān)基因的上游,可通過自噬來調(diào)節(jié)順鉑的耐藥性。

上述研究提示,Nrf2雖然有保護(hù)細(xì)胞的作用,卻也增加了腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的抵抗。

3 結(jié)論

氧化應(yīng)激是體內(nèi)許多疾病發(fā)生發(fā)展的重要因素,而Nrf2-ARE通道在誘導(dǎo)各種解毒酶的表達(dá)對(duì)抗氧化應(yīng)激損傷方面的意義重大,可有效降低肝臟氧化應(yīng)激敏感性,減輕肝臟炎癥和肝纖維化過程,維持肝臟穩(wěn)定的生理功能。本文綜述了Nrf2-ARE信號(hào)通路參與肝臟疾病病理機(jī)制的最新研究進(jìn)展,闡明了Nrf2-ARE通道在肝臟的解毒和抗氧化作用。近期已有研究從Nrf2-ARE通道的角度出發(fā),尋找治療肝臟疾病的藥物,且Nrf2基因敲除小鼠模型的出現(xiàn)加速了這一過程,深入全面地研究這一通路與肝臟疾病的關(guān)系,將為臨床治療肝臟疾病提供新的靶點(diǎn)和思路。

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◇論著◇

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Research progress on Nrf2-ARE signaling pathway involved in liver disease pathological mechanism

CAO Ling-juan1,2,GONG Hui1,2,YAN Miao1,2,LI Huan-de1,2,SUN Li1,2
(1.Dept of Pharmacy and Institute of Clinical Pharmacy&Pharmacology,the Second Xiangya Hospital,Central South University,Changsha 410011,China;2.School of Pharmaceutical Sciences,Central South University,Changsha 410013,China)

Abstract:Nuclear factor erythroid-2 related factor 2(Nrf2)is an important nuclear transcription factor which protects cells a-gainst oxidative stress injury.Upon exposure to reactive oxygen species(ROS)or electrophilic stress,Nrf2 can translocate into the nucleus,and then bind to the antioxidant response element (ARE),regulating the expression of several antioxidant enzymes and phaseⅡdetoxifying enzymes which aimed at the detoxifica-tion and elimination of harmful exogenous chemicals,resulting in the facilitation of hepatoprotection.Oxidative stress is the com-mon pathogenesis of many liver diseases,while the Nrf2-ARE signaling pathway is extremely important in the prevention and progression of many liver diseases.Nrf2 has more recently been implicated as a new therapeutic target in treating liver diseases.Here,we focus on the most common liver diseases and the devel-opment of these conditions where activation of Nrf2 may alleviate disease progression,so as to provide reference for related re-search in the future.

Key words:Nrf2-ARE signaling pathway;drug-induced liver injury;cholestatic liver disease;non-alcoholic fatty liver dis-ease;alcoholic liver disease;liver fibrosis;liver cancer

作者簡(jiǎn)介:曹玲娟(1990-),女,碩士生,研究方向:臨床藥學(xué)與藥理學(xué),E-mail:caolingjuan@126.com;顏 苗(1981-),男,博士,主管藥師,研究方向:臨床藥學(xué)與藥理學(xué),通訊作者,Tel:0731-85292099,E-mail:yanmi-aocsu@126.com

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No 81202985)

收稿日期:2015-04-18,修回日期:2015-05-18

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-1978(2015)08-1057-05

doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2015.08.006

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