陳宗澤綜述，廉姜芳審校

高血壓是最常見的慢性病，也是心腦血管病最主要的危險因素。其腦卒中、心肌梗死、心力衰竭及慢性腎臟病等主要并發(fā)癥，不僅致殘、致死率高，而且嚴重消耗醫(yī)療和社會資源，給家庭和國家造成沉重負擔。目前我國18歲及以上成人高血壓患病率為25.2%，且呈逐步上升趨勢[1]。氧化應激在高血壓的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。機體內(nèi)活性氧簇（ROS）過度生成以及抗氧化能力的降低對于高血壓患者的氧化應激損傷密切相關。因此，尋找一條有效調(diào)節(jié)氧化應激機制的路徑，對于提高高血壓患者的生活質(zhì)量，減輕家庭，社會負擔具有重要意義?，F(xiàn)對核因子E2相關因子2（Nrf2）、沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶類1（Sirt1）、Sirt1/Nrf2途徑在氧化應激時調(diào)節(jié)抗氧化程序的表達及其在預防和治療高血壓中發(fā)揮的重要作用予以闡述。

1 氧化應激在高血壓發(fā)病過程中的作用

氧化應激是指機體在遭受各種有害刺激時，使氧自由基過度生成和機體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)間失衡，從而引起細胞毒性改變的病理過程[2]。ROS是有氧代謝產(chǎn)生的具有氧化能力的自由基[3]，其主要包括超氧陰離子（.O2-）、過氧化氫（H2O2）、羥自由基（OH-）等。ROS可發(fā)揮重要的生理作用，如誘導宿主防御基因表達、激活轉(zhuǎn)錄因子和調(diào)控信號轉(zhuǎn)導[4]。但當其水平超過細胞生理需要時，可直接損害或通過一系列過氧化鏈式反應引起細胞毒性改變[5]。氧化應激介導的高血壓過程涉及多個系統(tǒng)，包括心血管系統(tǒng)、腎臟及中樞神經(jīng)系統(tǒng)等[6]。腎素血管緊張素系統(tǒng)（RAS）是機體內(nèi)調(diào)節(jié)血壓的重要體系，其中血管緊張素II（AngII）是心血管系統(tǒng)中ROS生成和氧化應激的重要激活物，AngII通過與其I型受體（AT1R）結合，激活體內(nèi)還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶產(chǎn)生ROS，從而參與機體功能調(diào)節(jié)[7]。在心血管系統(tǒng)中，ROS是血管張力和結構重塑的強有力調(diào)節(jié)因子，并在炎癥、增殖、凋亡、血管生成中發(fā)揮病理生理作用，上述這些都是形成高血壓內(nèi)皮功能障礙、心臟重構和其他心臟疾病的病理性進程的重要因素[8]。ROS水平升高導致氧化應激水平增加會誘導血壓的升高，而高血壓又會進一步促進ROS的生成增加和組織氧化損傷[9]。

2 核因子E2相關因子2的結構功能及分布

2.1 核因子E2相關因子2的結構功能

Nrf2是新近發(fā)現(xiàn)的在氧化應激系統(tǒng)中起關鍵作用的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。Nrf2蛋白相對分子量為66 KD，屬于cap’n’collar（CNC）調(diào)節(jié)蛋白家族，是具有高度保守的堿性亮氨酸拉鏈結構（bZip）的轉(zhuǎn)錄因子。除Nrf2外，該家族成員還包括NF-E2、Bach1、Bach2、Nrf1和Nrf3，盡管在DNA結合域和亮氨酸拉鏈域上有著高度同源性，卻具有各自不同的生物學功能。

脊椎動物的Nrf2包括6個高度保守的環(huán)氧氯丙烷（EHC）同源結構域（Neh），分別被命名為Neh1-6[10]。其中Nrf2羧基端的Neh3結構域在調(diào)節(jié)Nrf2轉(zhuǎn)錄活性中發(fā)揮重要作用[11]。此外，位于氨基端的Neh2結構域是Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關蛋白1（Keap1）的結合部位，對Nrf2活性進行負性調(diào)節(jié)[12]。而Neh4和Neh5位于Neh1和Neh2之間，是環(huán)磷酸腺苷（cAMP）反應結合蛋白（CBP）的結合部位，對Nrf2目標基因的轉(zhuǎn)錄活化密切相關。

Nrf2與CNC家族中含有bZip結構的其他成員相似，通過與Maf、c-Jun、ATF4、JunD等形成異源二聚體，并與抗氧化反應元件（ARE）結合，從而誘導多種編碼II相解毒酶及抗氧化蛋白基因的表達[13]。Nrf2經(jīng)典的目的基因主要有：超氧化物歧化酶（SOD）、血紅素氧化酶（HO-1）、醌氧還原酶1（NQO1）、谷氨酰半胱氨酸連接酶（GCL）等，這些細胞保護性蛋白可清除氧自由基，還原過氧化物。

2.2 核因子E2相關因子2的分布

大量證據(jù)表明，在不同的器官，包括肝臟、腎臟等解毒器官以及肺、皮膚、消化道等暴露于外環(huán)境中的器官，Nrf2是多種病理性應激的主要調(diào)節(jié)點。因此，Nrf2成為人們治療和預防多種疾病的潛在有效靶點。基因敲除實驗證實，Nrf2敲除小鼠對由對乙酰氨基酚誘導的肝細胞損傷以及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）誘導的肝細胞凋亡更敏感，且這種高敏感性與細胞相關抗氧化酶的表達減少有關。此外，Nrf2敲除小鼠對線粒體應激及缺血的敏感性也明顯增加。Nrf2在心血管系統(tǒng)中也有廣泛表達。在人主動脈內(nèi)皮細胞，已經(jīng)證明層流能夠促使Nrf2/ARE信號的傳遞，抑制氧化應激誘導的細胞毒性和TNF-α誘導的單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）和血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）表達，對于單核細胞的黏附也起到抑制作用[14]。胰島素通過Nrf2依賴的GCL催化亞基的表達來抑制高血糖引起的腦內(nèi)皮細胞凋亡，同時Nrf2的活化也能夠逆轉(zhuǎn)高血糖引起的內(nèi)皮細胞功能障礙[15]?？傊@些結果表明Nrf2/ARE信號通路在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞功能方面發(fā)揮重要作用，但他們在心血管系統(tǒng)中的生理重要性還有待深入探討。

2.3 核因子E2相關因子2的抗氧化作用

氧化應激產(chǎn)生的ROS直接或間接地損傷細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等大分子物質(zhì)的生理功能，是眾多疾病發(fā)生發(fā)展的病理生理基礎。近年來研究表明，Nrf2/ARE信號通路在細胞抗氧化應激和外源性有毒物質(zhì)誘導的主要防御機制中發(fā)揮著極其重要的作用，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最為重要的內(nèi)源性抗氧化應激通路[16]。正常生理情況下，Nrf2主要與其抑制劑Keap1結合，以非活性狀態(tài)存在于胞漿中，在泛素蛋白酶體途徑作用下迅速降解，以保持在生理狀態(tài)下Nrf2的低轉(zhuǎn)錄活性[17]。當細胞受到ROS或其他親核劑攻擊后，Nrf2與Keap1解偶聯(lián)，活化的Nrf2轉(zhuǎn)運進入細胞核，與Maf蛋白等結合成異二聚體后再與ARE結合，激活靶基因的表達，調(diào)控II相代謝酶、抗氧化酶的轉(zhuǎn)錄活性，從而發(fā)揮抗氧化損傷的作用[18]。在過氧化氫誘導活性氧抗氧化酶基因如SOD、谷胱甘肽過氧化物酶1（GPX1）等表達的同時也明顯增加了Nrf2的表達。在Nrf2基因敲除的小鼠，其基礎及誘導性抗氧化基因表達明顯降低，而氧化應激損傷明顯增強，提示Nrf2/ARE通路是調(diào)節(jié)細胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的關鍵[19]。Cheng等[20]研究發(fā)現(xiàn)，抑制Nrf2/ARE通路活性會引起內(nèi)皮細胞功能紊亂。研究表明，Nrf2在增強組織抗氧化能力、保護組織免受毒物損害、抗腫瘤、抗炎癥、抗凋亡中起著重要作用[21]?？梢姡琋rf2信號的激活，無疑是對抗氧化應激引起組織損傷的重要途徑。

3 沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶類1的結構及功能

3.1 沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶類1的結構

沉默信息調(diào)節(jié)因子2（Sir2）相關酶類（Sirt）是一類依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的蛋白去乙?；浮Ｄ壳盀橹?，在人體中已發(fā)現(xiàn)7個同源蛋白（Sirt1-Sirt7）[22]。在這些同源蛋白中，研究最多的是Sirt1。Sirt1主要分布于細胞核，但在胞質(zhì)內(nèi)也有分布[23]。人類的Sirt1具有2個基本的結構域：一個大的結構域，主要由Rossmann折疊構成，其保守性較高；一個小的結構域，包含一個鋅帶結構和一個螺旋結構，其保守性較大結構域低。在這兩個結構域之間形成一個裂隙，它的底物就結合于此并發(fā)生催化反應[24]。

3.2 沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶類1的功能

Sirt從細菌到人類廣泛分布，是一種高度保守性蛋白[25]。Sirt1在人體組織中廣泛表達，運動、能量限制能夠上調(diào)其表達[26]。Sirt1通過對組蛋白以及非組蛋白如轉(zhuǎn)錄因子、其他蛋白修飾的賴氨酸殘基進行去乙酰化來調(diào)節(jié)基因的表達，從而發(fā)揮抗氧化應激、調(diào)節(jié)細胞凋亡、增殖及能量代謝等作用。

Sirt1調(diào)節(jié)幾種控制代謝及內(nèi)分泌信號的轉(zhuǎn)錄因子，如過氧化物酶體增殖活化受體γ輔激活因子-1α（PGC-1α）：Sirt1既可以提高PGC-1α的去乙?；?，也能夠提高PGC-1α的mRNA和蛋白表達水平[27]。而PGC-1α可提高過氧化物酶體增殖活化受體γ（PPAPγ）活性從而提高線粒體能量代謝和生物合成。Sirt1去乙?；宿D(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB），使炎癥細胞因子釋放受阻，從而減輕炎癥反應程度[28]。Sirt1可以雙向調(diào)控叉頭蛋白（FOXO）:一方面提高細胞對抗氧化應激的能力，另一方面誘導細胞凋亡能力減弱[29]。Sirt1需要NAD+作為輔激活因子，而被NAD+或乙?；a(chǎn)物煙酰胺抑制。研究已經(jīng)證實Sirt1在衰老相關疾病中及氧化應激中具有保護作用，如神經(jīng)退行性疾病、心血管系統(tǒng)疾病、腎臟系統(tǒng)疾病等[30，31]。

4 沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶類1/核因子E2相關因子2信號通路與高血壓

Sirt1/Nrf2在氧化應激時能夠促進許多抗氧化程序的表達，使抗氧化酶類表達增加，從而發(fā)揮抗氧化的作用，減少ROS的產(chǎn)生。有研究證實，Sirt1促進核聚集，DNA結合和Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性，并促進Nrf2下游基因HO-1和SOD的表達，導致以脫乙酰酶依賴的方式降低ROS的水平[32]。Huang等[33]通過培養(yǎng)原代腎小球系膜細胞，用Sirt1 siRNA干預后，Sirt1蛋白表達明顯減少，活性顯著降低，同時Nrf2蛋白表達也明顯減少，與靶基因ARE的結合力下降，下游抗氧化蛋白的表達減少而ROS水平升高，病理改變明顯。Sirt1的激動劑白藜蘆醇能顯著上調(diào)不同疾病中Nrf2的表達，促進其核轉(zhuǎn)位從而發(fā)揮抗氧化作用[34]。有研究表明，Nrf2在高血壓模型中失調(diào)，Nrf2激動劑可以預防血壓的升高。在卒中易感型自發(fā)性高血壓大鼠（SHRsp）中Nrf2抗氧化系統(tǒng)功能受到損害，動脈平滑肌細胞（VSMC）表現(xiàn)出Nrf2核積累減少，抗氧化基因的表達降低。Nrf2的激動劑蘿卜硫素（SFN）則加強了Nrf2調(diào)節(jié)的抗氧化作用。用苯腎上腺素誘導SHRsp動脈收縮增加，而用SFN預孵育的SHRsp動脈收縮則降低至與Wistar-Kyoto大鼠（WKY）對照相似的水平[35]。Gao等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠延髓頭端腹外側區(qū)（RVLM）中的Nrf2基因選擇性缺失導致Nrf2 mRNA和蛋白表達顯著降低，使HO-1，NQO1等抗氧化酶下調(diào)，RVLM中ROS水平升高，導致交感神經(jīng)激活和壓力反射功能障礙，引起持續(xù)的高血壓。由此可以假設它們是一個調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括Sirt1的功能協(xié)調(diào)，以調(diào)節(jié)氧化應激條件下Nrf2的起始和持續(xù)的反應。而Sirt1在氧化應激時起到上調(diào)和維持Nrf2的積極作用。這些研究表明，Nrf2和Sirt1可能是潛在治療高血壓的靶點。

結語：氧化/抗氧化失衡是高血壓發(fā)生發(fā)展的重要機制之一，如何調(diào)節(jié)氧化/抗氧化平衡將成為高血壓預防及治療的一個切入點。由以上的討論和結果可以得出氧化應激時Sirt1/Nrf2可以上調(diào)抗氧化酶（如SOD、HO-1等）的基因表達，清除氧化應激產(chǎn)生的活性氧，保護細胞免受活性氧損害。因此，Sirt1/Nrf2通路可能成為治療心血管疾病的潛在靶點，為高血壓防治開辟新的途徑。