賈懿卜，楊爽

作者單位：1 150001 哈爾濱,黑龍江省哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院心內(nèi)科

氧化應(yīng)激（OS）與機(jī)體多種病理過程有關(guān)，體內(nèi)氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)的失衡導(dǎo)致大量活性氧（ROS）產(chǎn)生，ROS除了對細(xì)胞產(chǎn)生直接的損害外還可激活多種信號通路，間接加重或減輕組織的損傷程度[1,2]。研究表明，氧化應(yīng)激是內(nèi)皮細(xì)胞損傷的主要原因，可使內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮（NO）的產(chǎn)生減少，而ROS的產(chǎn)生增加，氧化—抗氧化體統(tǒng)失衡，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷和凋亡，在血管內(nèi)皮衰老、糖尿病及高血壓、動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。闡明參與內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激的各種信號通路可能為內(nèi)皮氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的疾病提供新的治療靶點(diǎn)。

1 內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激及其影響因素

氧化應(yīng)激（OS）是指機(jī)體在遭受各種有害刺激時，體內(nèi)氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)失衡，即細(xì)胞活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的生成超過氧化物的清除能力，從而導(dǎo)致組織損傷，它與機(jī)體多種病理過程有關(guān)。內(nèi)皮細(xì)胞持續(xù)暴露于血漿中氧化脂質(zhì)及蛋白的外部應(yīng)激與內(nèi)生性氧化應(yīng)激條件下，極易發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生各種生物活性物質(zhì)，可通過多種途徑引起內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷和自身凋亡。研究表明，氧化應(yīng)激是內(nèi)皮細(xì)胞損傷的主要原因，內(nèi)皮細(xì)胞中ROS的增加是內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂和心血管疾病發(fā)生發(fā)展的主要因素[2]。氧化應(yīng)激可引起內(nèi)皮細(xì)胞膜穩(wěn)定性和通透性平衡失調(diào)、內(nèi)分泌和旁分泌功能受損、粘附分子表達(dá)增加及脂質(zhì)過氧化等。脂質(zhì)過氧化可改變細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)功能和酶的功能。酶活性的變化（如活化caspase 3）可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，刺激內(nèi)皮細(xì)胞合成血小板活化因子，引起血小板和中性粒細(xì)胞聚集，促進(jìn)炎癥反應(yīng)等。氧化應(yīng)激還可使內(nèi)皮細(xì)胞NO的產(chǎn)生減少，從而引起內(nèi)皮功能紊亂[3]。此外，多項研究表明，氧化應(yīng)激可通過多種通路導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[4]，而內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡可能對動脈粥樣硬化脂質(zhì)斑塊的侵蝕與破裂起重要作用。目前研究已證明，內(nèi)皮的損傷、凋亡及死亡與糖尿病[5]、動脈粥樣硬化[6]和其它血管疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激的病理條件很多，如炎癥反應(yīng)、缺血再灌注、高血壓、糖尿病等。高糖血癥時，重要的抗氧化蛋白由于糖基化而失活，使抗氧化防御屏障減弱，引起內(nèi)皮細(xì)胞損傷。過氧化氫（H2O2），氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）、同型半胱氨酸（HCY）和晚期糖基化細(xì)胞產(chǎn)生的終產(chǎn)物（AGE）也影響內(nèi)皮細(xì)胞的氧化還原反應(yīng)。這些物質(zhì)的濃度在血漿或組織中持續(xù)升高時，通過氧化應(yīng)激影響細(xì)胞的病理生理過程。此外，外部因素，如環(huán)境污染、紫外線、輻射、或大量的化學(xué)品的攝入（如葡萄糖、脂肪等），均可誘發(fā)內(nèi)皮功能氧化應(yīng)激[7]。

2 參與氧化應(yīng)激的通路

內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激時產(chǎn)生大量活性氧（ROS），ROS除了對細(xì)胞產(chǎn)生直接的損害外還可激活多種氧化應(yīng)激通路和抗氧化應(yīng)激通路，間接加重或者減輕組織的損傷程度[8,9]。

2.1 Nrf2/ARE通路Nrf2/ARE通路是目前已知的最重要的內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激保護(hù)性通路。核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）調(diào)控細(xì)胞保護(hù)酶如血紅素氧化酶（HO-1）和γ-谷氨酰半胱氨酸連接酶（γ-GCL）的表達(dá)，并增加細(xì)胞內(nèi)抗氧化物還原型谷胱甘肽（GSH）水平。Nrf2作為轉(zhuǎn)錄因子，正常情況下，絕大部分Nrf2與胞質(zhì)Keap1結(jié)合以非活性的狀態(tài)穩(wěn)定存在于細(xì)胞質(zhì)中，不進(jìn)入細(xì)胞核。當(dāng)受到ROS刺激時，Nrf2與Keap1解離而被激活。激活后游離Nrf2轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核與抗氧化反應(yīng)元件（AREs）結(jié)合，啟動下游超過200種以上的抗氧化、抗炎等相關(guān)靶基因的表達(dá)，提高機(jī)體抗氧化能力[10]。在氧化還原平衡恢復(fù)后，Nrf2轉(zhuǎn)回胞質(zhì)中，經(jīng)泛素-蛋白酶體途徑降解或通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使其消耗后維持正常水平。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷通過氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)改善內(nèi)皮功能障礙，減弱了阿霉素誘導(dǎo)的心臟毒性，部分通過對Nrf2/ARE信號通路的激活[11]。

在細(xì)胞主要防御過程中，Nrf2在參與細(xì)胞抗氧化應(yīng)激和抗外源性有毒物質(zhì)方面發(fā)揮重要作用，是外源性有毒物質(zhì)和氧化應(yīng)激的感受器。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)激作用是抵抗促癌物質(zhì)，抑制腫瘤生成的重要機(jī)制。

2.2 NF-κB通路核因子κB（NF-κB）是普遍存在于真核細(xì)胞中的多向性轉(zhuǎn)錄因子，通過多種途徑在細(xì)胞增殖、分化及凋亡方面起著關(guān)鍵的作用。引起NF-κB信號通路異常激活的因素很多，其中氧化應(yīng)激是一個重要的因素。NF-κB以p50/p65異二聚體形式存在于細(xì)胞漿中，與NF-κB的抑制性蛋白（IκB）結(jié)合而呈非活性狀態(tài)。內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激時，ROS生成增多，可通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑使IκB磷酸化，再在蛋白水解酶作用下發(fā)生降解。IκB降解后，暴露NF-κB上的核定位信號，NF-κB迅速發(fā)生轉(zhuǎn)核，通過與凋亡相關(guān)基因（如c-myc）啟動子上的κB位點(diǎn)結(jié)合，啟動基因轉(zhuǎn)錄，引起內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[12-14]。氧化應(yīng)激時激活的NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑還可引起血管內(nèi)皮細(xì)胞上粘附分子表達(dá)增加，介導(dǎo)白細(xì)胞的粘附貼壁，致白細(xì)胞聚集、浸潤，導(dǎo)致局部炎癥的發(fā)生。此外，NF-κB活化還可影響凝血與纖溶系統(tǒng)的動態(tài)平衡，促進(jìn)血栓形成。研究證明NF-κB是動脈粥樣硬化、糖尿病等疾病中重要的轉(zhuǎn)錄因子。

2.3 PI3K/Akt信號通路PI3K（磷脂酰肌醇3-激酶）/Akt（蛋白激酶B）通路廣泛存在于細(xì)胞中，PI3K下游Akt的激活被認(rèn)為是細(xì)胞存活的最關(guān)鍵因素?；罨腁kt通過磷酸化進(jìn)一步激活/抑制Bad、Caspase9、NF-κB、Tuberin、mTOR等下游因子，介導(dǎo)多種生長因子誘發(fā)的細(xì)胞增殖、遷移等，是重要的抗凋亡因子。對PI3K/Akt的研究最早主要集中在腫瘤細(xì)胞凋亡中，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，PI3K與氧化應(yīng)激密切相關(guān)[15,16]。氧化應(yīng)激時，PI3K/Akt通路激活可以抑制氧化應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡。Sui等[17]在HUVECs中發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇（RSV）可通過激活PI3K/Akt信號通路來逆轉(zhuǎn)H2O2誘導(dǎo)的凋亡發(fā)揮對HUVECs的保護(hù)作用。抗凋亡基因Bcl-xl可通過提高Akt磷酸化水平保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞。血管緊張素Ⅱ也通過抑制PI3K的表達(dá)和Akt磷酸化而誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。此外，PI3K/Akt信號通路可通過刺激eNOS激活[18]，從而調(diào)節(jié)NO產(chǎn)生介導(dǎo)血管舒張，發(fā)揮內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)作用。PI3K/Akt信號通路還可通過信號間“crosstalk”增加核內(nèi)Nrf2的水平，達(dá)到抗氧化作用[19]。

2.4 AMPK 信號通路AMPK（AMP依賴的蛋白激酶）是一種能感受能量分子變化的激酶，被稱為生物體內(nèi)能量調(diào)控的開關(guān)。在內(nèi)皮細(xì)胞中，AMPK通過維持細(xì)胞能量和代謝平衡可抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷[20]。AMPK是一個參與多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)鍵蛋白，AMPK信號通路失調(diào)與氧化應(yīng)激密切相關(guān)[21]。Zhou等證明AMPK/PGC-1α/Sirt3信號通路對白藜蘆醇（RSV）處理的內(nèi)皮細(xì)胞線粒體ROS動態(tài)平衡具有關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用[22,23]。自噬在內(nèi)皮細(xì)胞氧化損傷中起著重要保護(hù)作用。有研究表明，白藜蘆醇可通過激活Sirt1/AMPK信號通路誘導(dǎo)自噬減輕高葡萄糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷。

3 總結(jié)

內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激是一個涉及氧化應(yīng)激及抗氧化應(yīng)激等多條信號通路及相關(guān)蛋白的復(fù)雜病理過程，且各信號通路間也有復(fù)雜的交互聯(lián)系。但目前對內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷的研究主要集中在某一方面進(jìn)行，對這些通路的重要蛋白之間橫向聯(lián)系的研究很少。鑒于氧化應(yīng)激及其信號通路的復(fù)雜性和綜合性，抗氧化應(yīng)激必須采取綜合措施，充分考慮各因素之間的相互作用，以期抗氧化應(yīng)激獲得更大效益。