吉琳梅，沈宏春，樊均明

(1西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000；2西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)院；3西南醫(yī)科大學(xué))

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NRF2通路在慢性腎臟疾病發(fā)生發(fā)展中的作用研究進(jìn)展

吉琳梅1，沈宏春2，樊均明3

(1西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000；2西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)院；3西南醫(yī)科大學(xué))

越來越多的證據(jù)表明慢性腎臟疾病(CKD)與氧化應(yīng)激有關(guān)。CKD患者腎臟組織中活性氧產(chǎn)生酶激活或上調(diào)、線粒體功能異?；騼?nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等導(dǎo)致氧化穩(wěn)態(tài)失衡，促使CKD病情進(jìn)展。轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2(NRF2)在受到活性氧或親電試劑等刺激后，通過與KEAP1解離進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與ARE序列結(jié)合(KEAP1-NRF2-ARE通路)，發(fā)揮其調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的作用。激活NRF2通路或上調(diào)NRF2表達(dá)、降低氧化應(yīng)激水平可延緩如狼瘡腎炎、糖尿病腎病、5/6腎切除后等多種CKD病情進(jìn)展。然而，激活NRF2通路并非都對CKD患者有益。NRF2通路對糖尿病腎病存在雙向調(diào)節(jié)作用，作用取決于NRF2的激活程度。

轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2；慢性腎臟疾病；氧化應(yīng)激

慢性腎臟疾病(CKD)發(fā)病率高，受到學(xué)者廣泛關(guān)注。在CKD早期階段，通過控制血糖、血壓及應(yīng)用胰島素等方法可延緩進(jìn)展；而到腎衰竭終末階段，各種機(jī)體紊亂可導(dǎo)致嚴(yán)重甚至威脅生命的并發(fā)癥，必須通過各種腎臟替代治療以維持生命。因此，延緩甚至逆轉(zhuǎn)CKD患者的腎功能對于延長患者生命有重要意義。近年來多項(xiàng)研究表明轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2(NRF2)信號通路在腎損傷過程中扮演著保護(hù)性角色，在CKD動(dòng)物模型中抑制NRF2通路后，其下游目標(biāo)基因表達(dá)也受到抑制，進(jìn)而一系列對腎臟的抗氧化保護(hù)作用便會(huì)隨之喪失?，F(xiàn)就NRF2通路與CKD相關(guān)研究進(jìn)展做一綜述。

1　氧化應(yīng)激在慢性腎臟病發(fā)病中的作用

氧化應(yīng)激是氧化物產(chǎn)生過多、同時(shí)抗氧化物大量減少后產(chǎn)生的，在生物學(xué)系統(tǒng)中活性氧簇(ROS)是氧化應(yīng)激最重要的貢獻(xiàn)者。腎臟的ROS主要源于活性氧產(chǎn)生酶(如NADPH氧化酶)激活或上調(diào)、線粒體功能異常或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等[1]，CKD患者中氧化應(yīng)激普遍存在[2]。Yuan等[3]研究表明，在近端腎小管上皮細(xì)胞中，線粒體功能缺陷與上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化的病理過程有很大關(guān)聯(lián)，而這與腎臟纖維化密切相關(guān)。Nishida等[4]用單側(cè)輸尿管梗阻模型證實(shí)各種線粒體蛋白在腎纖維化早期就有所下降。接受血液透析的CKD患者也存在線粒體呼吸系統(tǒng)受損及高水平氧化應(yīng)激情況[5]。其他細(xì)胞源性的ROS來源于NADPH氧化酶、黃嘌呤氧化酶及脂肪氧化酶等。血清尿酸水平升高是CKD氧化應(yīng)激的重要因素，而尿酸產(chǎn)生于黃嘌呤氧化酶。Omori等[6]制作了單側(cè)輸尿管梗阻的大鼠模型，發(fā)現(xiàn)阻斷黃嘌呤氧化酶后腎臟損傷減輕。除此之外，ROS還來源于腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的激活[7]。

ROS水平被一系列抗氧化酶所控制，具體包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、血紅素氧化酶1(HO-1)、γ-谷氨酰半胱氨酸連接酶(GCL)及谷胱甘肽(GSH)等硫醇分子。Hinerfeld等[8]研究表明線粒體SOD基因缺陷小鼠產(chǎn)生了嚴(yán)重的氧化應(yīng)激及糖尿病并發(fā)癥。此外，有學(xué)者[9]還發(fā)現(xiàn)對小鼠進(jìn)行轉(zhuǎn)基因干預(yù)使CAT過表達(dá)后模型小鼠的腎功能有所改善。

各期CKD患者體內(nèi)的細(xì)胞代謝都可產(chǎn)生大量的氧自由基，過度產(chǎn)生的ROS具有極高的活性，能夠氧化蛋白質(zhì)、脂類及核酸等，而這些氧化產(chǎn)物(如丙二醛)可進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞及組織損傷，加速CKD進(jìn)程。因此，體內(nèi)氧化應(yīng)激水平與CKD的病程進(jìn)展密切相關(guān)，激活或過表達(dá)抗氧化酶后表現(xiàn)出明顯的腎臟保護(hù)作用。

2　NRF2通路在氧化應(yīng)激中的調(diào)節(jié)作用

NRF2是一種帶有堿性亮氨酸拉鏈模體(bZIP)的轉(zhuǎn)錄因子，對體內(nèi)的氧化還原狀態(tài)十分敏感。NRF2控制著1%左右的人類基因表達(dá)，這些基因擁有共同的順式作用元件，即抗氧化反應(yīng)元件(ARE)，NRF2通過ARE調(diào)節(jié)活性氧解毒酶表達(dá)，這被認(rèn)為是抵御ROS損傷的主要機(jī)制[10]。正常情況下，胞質(zhì)蛋白Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(KEAP1)將NRF2鎖在胞質(zhì)中，并通過與E3連接酶相連促進(jìn)NRF2降解；當(dāng)KEAP1的半胱氨酸殘基受ROS或親電體修飾時(shí)，KEAP1發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致這種“鎖定”作用消失，NRF2進(jìn)入胞核，激活下游抗氧化目標(biāo)基因轉(zhuǎn)錄[11]，增強(qiáng)細(xì)胞抗氧化作用。

NRF2在維持氧化還原穩(wěn)態(tài)中扮演著重要角色。經(jīng)親電體處理細(xì)胞后，各種化學(xué)物質(zhì)通過對抗KEAP1的作用激活NRF2，但NRF2的作用也受到生長因子的調(diào)節(jié)，如糖原合成酶3(GSK-3)等。Salazar等[12]首次報(bào)道GSK-3可抑制NRF2目的基因表達(dá)并使轉(zhuǎn)錄因子磷酸化。NRF2 的保守序列被分為6個(gè)功能域，即Neh1-Neh6，而其中Neh6上有兩個(gè)與β-TrCP 相互作用的模序。Rada等[13]發(fā)現(xiàn)GSK-3可使DSGIS模體中的絲氨酸殘基磷酸化，然后與SCFβ-TrCP泛素連接酶的β-TrCP亞基結(jié)合，經(jīng)泛素化修飾后降解。最近，Hayes等[14]用叔丁基對苯二酚和萊菔硫烷處理Keap1+/+小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEF)，發(fā)現(xiàn)正常情況下NRF2的目的基因醌氧化還原酶(NQO1)和血紅素加氧酶1(Hmox1)均過表達(dá)，而Keap1+/+的MEF并沒有如此表現(xiàn)；叔丁基對苯二酚在誘導(dǎo)Keap1 +/+的MEF表達(dá)NQO1和Hmox1時(shí)，伴隨有GSK-3β絲氨酸磷酸化抑制及PKB/Akt絲氨酸磷酸化激活，表明PI3K對NRF2也有確定的調(diào)節(jié)作用。

3　NRF2通路在CKD發(fā)病、進(jìn)展中的作用

多項(xiàng)證據(jù)表明NRF2通路與CKD關(guān)系密切。狼瘡腎炎中，氧化應(yīng)激及炎癥發(fā)揮著關(guān)鍵作用。免疫復(fù)合物沉積在腎小球?qū)е卵趸瘧?yīng)激，進(jìn)一步損傷腎小球[15]。早期研究[16]顯示，敲除了RNF2基因的雌性小鼠發(fā)生了狼瘡樣自身免疫性腎炎。Jiang等[17]發(fā)現(xiàn)，自發(fā)型狼瘡腎炎模型中有RNF2基因缺陷的動(dòng)物腎損傷更嚴(yán)重。Ka等[18]認(rèn)為檸檬醛可通過上調(diào)NRF2表達(dá)，減輕狼瘡腎炎小鼠的腎損害。

NRF2通路對糖尿病腎病的進(jìn)展也有調(diào)節(jié)作用。高血糖引起微血管損害主要包括四個(gè)途徑：增加糖化終產(chǎn)物形成，激活蛋白激酶C及通過多元醇和己糖胺加速葡萄糖流量，氧化應(yīng)激是這些通路的共同連接點(diǎn)[19]。在用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病動(dòng)物模型中，去除RNF2基因組表現(xiàn)出更嚴(yán)重的炎癥、氧化應(yīng)激及腎病[20]。Cui等[21]證實(shí)給予糖尿病小鼠NRF2激動(dòng)劑(即SFN或肉桂醛)后能明顯減輕小鼠蛋白尿及腎臟氧化應(yīng)激水平。

在5/6腎切除的CKD動(dòng)物模型中，Kim等[22]首次證明了NRF2通路的重要性：在這種模型中，殘余腎表現(xiàn)出谷胱甘肽缺乏、脂質(zhì)過氧化、NF-κB表達(dá)上調(diào)及NADPH氧化酶激活，且術(shù)后12周殘余腎中NRF2活性明顯降低，同時(shí)CAT、SOD等抗氧化物質(zhì)有所下降。在自發(fā)性局灶性節(jié)段性腎小球硬化Imai大鼠模型中，腎臟細(xì)胞中NFR2水平及其目標(biāo)靶基因表達(dá)均明顯降低，表現(xiàn)出嚴(yán)重的氧化應(yīng)激反應(yīng)及炎癥反應(yīng)[23]。Aminzadeh等[24]發(fā)現(xiàn)，在腺嘌呤誘導(dǎo)的小管間質(zhì)性腎病模型中，NRF2活性受到抑制，且CAT、HO-1、GCL表達(dá)也受到抑制。

上述動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)了NRF2對CKD動(dòng)物腎臟的保護(hù)作用，同樣也有多種證據(jù)表明了NRF2通路在人類CKD病理發(fā)展過程中的作用。最近，Martini等[25]在前人研究基礎(chǔ)上，整合了腎小球?yàn)V過率調(diào)節(jié)相關(guān)基因位點(diǎn)的相關(guān)調(diào)節(jié)通路，繪制出CKD分子圖譜，發(fā)現(xiàn)這些通路聚集成一個(gè)主要由炎癥和代謝相關(guān)通路組成的網(wǎng)絡(luò)，而NRF2介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)在其中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。Crawford等[26]研究表明CKD患者血GPx、CAT活性降低，并且GPx的單核苷酸多態(tài)性在CKD患者中發(fā)生率較高，表明GPx與CKD發(fā)病有關(guān)。

隨著對NRF2研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，激活NRF2通路并非都對CKD患者有益。Pergola等[27]的研究納入了伴有不同程度CKD的2型糖尿病患者，經(jīng)NRF2激動(dòng)劑甲基巴多索隆治療后24～52周患者eGFR增高；然而第三期臨床研究卻發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，經(jīng)甲基巴多索隆治療后eGFR、血壓及尿白蛋白/肌酐比值(ACR)均顯著增高，且心血管事件危險(xiǎn)性大大增加[28]。這表明糖尿病患者并非總能從NRF2過表達(dá)中獲益，高血糖誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生及NRF2通路慢性激活，同時(shí)可能誘導(dǎo)腎內(nèi)RAS系統(tǒng)激活，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性高血壓、蛋白尿及腎小管細(xì)胞凋亡與萎縮，進(jìn)一步加劇糖尿病腎病進(jìn)展。以上研究表明，NRF2通路對糖尿病腎病存在雙向調(diào)節(jié)作用，作用取決于NRF2的激活程度。

基于上述研究結(jié)論，我們認(rèn)為，NRF2在CKD(尤其是糖尿病腎病)發(fā)病及進(jìn)展過程中的作用及調(diào)節(jié)機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究，以期找到真正有效的延緩CKD進(jìn)展的治療靶點(diǎn)。

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中國博士后科學(xué)基金第55批面上項(xiàng)目“西部地區(qū)博士后人才資助計(jì)劃”(2014M552544XB)；四川省科技廳基金資助項(xiàng)目( 2011JTD0014)；四川大學(xué)·瀘州市人民政府戰(zhàn)略合作科技項(xiàng)目(2013CDLZ-S20)。

樊均明(E-mail: junmingfan@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.19.037

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A

1002-266X(2016)19-0100-03

2015-12-15)