Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路抗氧化機(jī)制及抗氧化劑的研究進(jìn)展

熊款款，譚 磊，王愛(ài)兵，楊凌宸

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128)

氧化應(yīng)激是指動(dòng)物機(jī)體受到有害刺激時(shí)，體內(nèi)活性氧自由基(ROS)和活性氮自由基 (RNS)等產(chǎn)生過(guò)多，超過(guò)機(jī)體對(duì)其清除能力，進(jìn)而導(dǎo)致氧化還原系統(tǒng)失衡，引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的氧化性應(yīng)激，最終引發(fā)細(xì)胞凋亡和組織器官損傷[1]。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞抵御氧化應(yīng)激的關(guān)鍵通路是Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Keap1)-核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)/抗氧化反應(yīng)元件(ARE)[2]。該通路具有解毒與中和作用，也正因?yàn)樵撏氛{(diào)控的抗氧化酶系及Ⅱ相解毒酶可清除ROS等有害物質(zhì)，因此Keap1-Nrf2/ARE可作為一個(gè)藥物靶點(diǎn)，應(yīng)用于炎癥、癌癥、糖尿病、呼吸系統(tǒng)疾病、神經(jīng)退行性疾病等的預(yù)防和治療。此外，與Keap1-Nrf2/ARE相關(guān)的抗氧化劑在許多氧化應(yīng)激誘發(fā)的疾病中也表現(xiàn)出良好的預(yù)防及治療作用，該通路的抗氧化作用因而備受國(guó)內(nèi)外關(guān)注。

1 Keap1-Nrf2/ARE通路元件的結(jié)構(gòu)

1.1 Keap1的結(jié)構(gòu)

Keap1是由鼠胚胎cDNA文庫(kù)里篩選出的一種新蛋白，該蛋白與果蠅的KELCH蛋白高度同源。Keap1蛋白的分子質(zhì)量為69 ku，是KELCH家族的一種多區(qū)域阻遏蛋白，位于19p13.2位點(diǎn)上。該蛋白一般存在于細(xì)胞質(zhì)中，是Nrf2的負(fù)調(diào)節(jié)器，通常錨定于胞漿肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞骨架上[3]。Keap1的蛋白質(zhì)序列分成5個(gè)區(qū)域，共627個(gè)氨基酸，分別為N端區(qū)域 、BTB 區(qū)域、中間連接區(qū)域、 KELCH區(qū)域和C端區(qū)域。其中BTB 區(qū)域與Nrf2的結(jié)合力密切相關(guān)，并且負(fù)責(zé)介導(dǎo)Keap1蛋白的二聚化作用。這個(gè)區(qū)域的核心位點(diǎn)是Ser-104，該位點(diǎn)的突變會(huì)影響Keap1的二聚化，對(duì)Nrf2的結(jié)合產(chǎn)生干擾作用[4]。中間連接區(qū)域富含半胱氨基酸殘基，是Keap1與ROS及RNS結(jié)合反應(yīng)的區(qū)域，對(duì)氧化和核輸出的信號(hào)較敏感。Keap1介導(dǎo)Nrf2泛素化的關(guān)鍵位點(diǎn)Cys273和Cys288也位于該區(qū)域，并參與氧化還原信號(hào)的傳導(dǎo)。KELCH區(qū)域中有6個(gè)雙甘氨酸重復(fù)序列，其中Keap1和Nrf2的Neh2區(qū)的胞漿內(nèi)肌動(dòng)蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于KELCH區(qū)域，可使細(xì)胞核內(nèi)的Nrf2保持在一個(gè)相對(duì)較低的水平[5]。

1.2 Nrf2的結(jié)構(gòu)

Nrf2又稱Nfe2l2，由Moi等人用β珠蛋白的基因啟動(dòng)子NF-E2的重復(fù)序列作為識(shí)別位點(diǎn)探針，在K592 cDNA文庫(kù)中篩選分離獲得。Nrf2蛋白的分子質(zhì)量為66 ku，位于2q31位點(diǎn)，屬于CNC(Cap-n-Collar)蛋白調(diào)節(jié)家族以及Bzip (basic leucine zipper)的轉(zhuǎn)錄因子。 Nrf2在未受誘導(dǎo)的正常細(xì)胞里代謝迅速，半衰期約為15 min～30 min。CNC家族中其他成員包括NF-E2、Nrf1、Nrf3、Bach1和Bach2，具有不同的生物學(xué)功能， Nrf2是該家族轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能最強(qiáng)的蛋白[6]。

Nrf2蛋白可分為6個(gè)功能結(jié)構(gòu)域，依次為Neh1～Neh6。Neh1可與Maf蛋白形成異二聚體并與ARE結(jié)合，誘導(dǎo)目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)。Neh2位于N末端，其包含DLG和ETGE兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)可與Keap1的KELCH結(jié)合，干擾Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性。Neh3位于C末端，與CHD6結(jié)合可激活A(yù)RE相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，并與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)[7]。Neh4和Neh5處于Neh1和Neh2中間，當(dāng)Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核時(shí)，依靠Neh4和Neh5及cAMP反應(yīng)原件的共同作用，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過(guò)程。Neh6的特點(diǎn)是非Keap1依賴的富含絲氨酸的Nrf2 降解調(diào)控，與Nrf2的負(fù)性調(diào)節(jié)有關(guān)。

1.3 ARE的結(jié)構(gòu)

ARE又稱親電效應(yīng)原件，位于許多細(xì)胞保護(hù)基因的啟動(dòng)子上游，是一種包含特定DNA序列的調(diào)節(jié)原件。ARE中有活性的區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)度16個(gè)核苷酸的序列：5′-T(A/C)ANN(A/G)TGA(C/T)NNNGC(A/G)-3，N代表中間5個(gè)可變的核苷酸。當(dāng)細(xì)胞受到氧化刺激時(shí)，Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與Maf形成異二聚體，激活A(yù)RE依賴的基因表達(dá)，發(fā)揮抗氧化損傷的作用[8]。另有研究證實(shí)，Nrf2和Bach1均可與ARE 結(jié)合，激活Ⅱ相代謝酶和抗氧化酶基因表達(dá)，保護(hù)機(jī)體組織細(xì)胞。

2 Nrf2-Keap1/ARE信號(hào)通路抗氧化應(yīng)激機(jī)制

2.1 Nrf2-Keap1/ARE信號(hào)通路的激活

在正常狀態(tài)下，Nrf2以無(wú)活性的狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)中，然而Keap1與Nrf2形成的二聚體和胞漿中的肌動(dòng)蛋白結(jié)合并被錨定在細(xì)胞胞漿中。它可通過(guò)泛素蛋白酶體途徑快速分解，使Nrf2保持低轉(zhuǎn)錄活性。Nrf2-Keap1二聚體的解偶聯(lián)為該通路抗氧化應(yīng)激的關(guān)鍵步驟，調(diào)控其解偶聯(lián)的機(jī)制主要有Keap1 構(gòu)象改變和Nrf2磷酸化作用。

2.1.1 Keap1構(gòu)象改變機(jī)制 當(dāng)細(xì)胞受到刺激產(chǎn)生氧化應(yīng)激時(shí)，ROS和RNS通過(guò)修飾Keap1的半胱氨酸殘基，使Keap1構(gòu)象改變，進(jìn)而抑制Nrf2的泛素化，促進(jìn)Nrf2的磷酸化，降低26S蛋白酶體對(duì)Nrf2識(shí)別能力，使Nrf2-Keap1二聚體解偶聯(lián)，并促使Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核。Nrf2穩(wěn)定增加并與ARE結(jié)合，這是Nrf2-Keap1二聚體的解偶聯(lián)的經(jīng)典方式。進(jìn)入細(xì)胞核后的Nrf2先與Maf蛋白結(jié)合成異二聚體，再與ARE基因識(shí)別并結(jié)合，從而啟動(dòng)其下游抗氧化應(yīng)激酶和Ⅱ相解毒酶基因的轉(zhuǎn)錄，編碼產(chǎn)生抗氧化蛋白，達(dá)到抗氧化應(yīng)激的作用。

2.1.2 Nrf2磷酸化作用機(jī)制 許多蛋白激酶通過(guò)誘導(dǎo)Nrf2的磷酸化介導(dǎo)Nrf2的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性[9]，如蛋白激酶C(PKC)[10]、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)[11]、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)[12]、磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)[13]、絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)[14]等，以上蛋白激酶途徑均參與Nrf2-Keap1二聚體的解偶聯(lián)，誘導(dǎo)Nrf2磷酸化，并參與對(duì)Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控。

2.2 Nrf2-Keap1/ARE信號(hào)通路的關(guān)閉

當(dāng)機(jī)體由氧化應(yīng)激狀態(tài)恢復(fù)至正常生理狀態(tài)時(shí)，Nrf2從ARE上解離并且返回胞漿，通過(guò)泛素化后降解，從而主動(dòng)關(guān)閉Nrf2通路，Nrf2再次保持在相對(duì)較低水平。解離后的Nrf2和其他蛋白結(jié)合完成最終對(duì)靶基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，恢復(fù)細(xì)胞的內(nèi)穩(wěn)態(tài)。

2.3 Nrf2-Keap1/ARE信號(hào)通路調(diào)控的靶蛋白

在正常狀態(tài)下，Keap1與Nrf2的結(jié)合使Nrf2處于抑制狀態(tài)，而在外界氧化應(yīng)激刺激下(如ROS或RNS)，解偶聯(lián)后的Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核，與ARE相結(jié)合，啟動(dòng)下游的抗氧化酶，這些酶包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、 醌氧化還原酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)等[15]。

3 具有調(diào)節(jié)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路作用的抗氧化劑

3.1 天然植物多酚類

植物多酚是一種天然的抗氧化劑，可增強(qiáng)機(jī)體抵抗ROS或RNS的能力，但其抗氧化機(jī)制較復(fù)雜。隨著天然多酚的分離純化技術(shù)不斷發(fā)展，更多的天然植物多酚類被發(fā)現(xiàn)，而且這些抗氧化劑均與Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路相關(guān)。目前主要的植物多酚類抗氧化劑有白藜蘆醇、姜黃素、原花青素、槲皮素、茶多酚等。

3.1.1 白藜蘆醇 白藜蘆醇是一種存在于植物中的多酚類抗氧化素，有較強(qiáng)的抗氧化活性，可以保護(hù)肝臟、血管、神經(jīng)系統(tǒng)。白藜蘆醇可有效的清除羥基、超氧化物以及金屬誘導(dǎo)的自由基，并在產(chǎn)生ROS的細(xì)胞中發(fā)揮抗氧化的能力。向母豬飼料中添加白藜蘆醇(300 mg/kg)，發(fā)現(xiàn)其胎盤中Nrf2蛋白的表達(dá)水平提高，且Keap1蛋白的表達(dá)水平下降，證明了飼料中添加白藜蘆醇可以達(dá)到激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的效果[16]。另外，白藜蘆醇可上調(diào)Keap1-Nrf2/ARE下游抗氧化基因的表達(dá)，其中包括過(guò)氧化氫酶(CAT)、GSH-Px、SOD 和HO-1，從而有效地保護(hù)由腎臟高血糖介導(dǎo)的氧化損傷[17]。

3.1.2 姜黃素 姜黃素主要由2個(gè)酚官能團(tuán)與β-二酮組成，通過(guò)直接清除ROS，緩解氧化損傷。在亞慢性鎘污染的小鼠腎臟模型中，用姜黃素成功地誘導(dǎo)小鼠腎Nrf2蛋白的活化和表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)其下游的靶基因表達(dá)，降低由鎘導(dǎo)致的氧化損傷[18]。此外，姜黃素可提高肝臟中的Nrf2、HO-1基因及其蛋白的表達(dá)量，使Nrf2的入核量均顯著增多，證明了姜黃素通過(guò)促進(jìn)Nrf2的活化與轉(zhuǎn)入，激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路下游靶基因。但目前姜黃素的代謝和化學(xué)性質(zhì)相對(duì)不穩(wěn)定，且細(xì)胞膜的通透性較差，從而導(dǎo)致動(dòng)物口服姜黃素的生物利用度極低。鑒于姜黃素較強(qiáng)的抗氧化作用，可對(duì)姜黃素進(jìn)行適當(dāng)化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾，改善膜通透性差和生物利用度低等缺點(diǎn)，提高姜黃素的藥用價(jià)值。

3.1.3 槲皮素 槲皮素存在于許多植物中，是一種黃酮類抗氧化劑，其具有抗氧化和清除自由基的功能。槲皮素不僅可以通過(guò)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路上調(diào)Nrf2和抗氧化基因HO-1的表達(dá)，而且可上調(diào)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)的表達(dá)，從而降低腦部的氧化應(yīng)激反應(yīng)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶的腦功能[19]。此外，槲皮素還作為丙型肝炎病毒(HCV)治療的輔助佐劑，干擾丙型肝炎病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的調(diào)節(jié)，減少病毒復(fù)制，從而緩解氧化應(yīng)激。

3.1.4 兒茶素 兒茶素是綠茶中所富含的抗氧化成分，具有抗氧化、抗炎、抗癌及抗病毒等作用，兒茶素沒(méi)食子酸酯(EGCG)是主要活性成分。研究表明，EGCG不僅可以增加Nrf2基因在細(xì)胞核中的水平，還可促進(jìn)ARE的熒光素酶的基因的轉(zhuǎn)錄[20]。EGCG還可通過(guò)Akt和ERK1/2信號(hào)途徑，來(lái)激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路，誘導(dǎo)下游的抗氧化酶基因(HO-1和MnSOD)的表達(dá)，提高細(xì)胞的抗氧化能力。

3.1.5 其他 還有其他植物多酚也具備抗氧化功能，如金絲桃苷可通過(guò)促進(jìn)Nrf2向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移，與Bach1競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合ARE，促進(jìn)保護(hù)細(xì)胞蛋白的水平上調(diào)，最終發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用[21]。在氧化應(yīng)激狀態(tài)下，葡萄籽原花青素(GSP)可降低Nrf2的mRNA的表達(dá)水平，并增加Keapl的mRNA的表達(dá)量減輕氧化應(yīng)激對(duì)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的影響[22]。丹酸酚、丹皮酚、染料木黃酮、黃芩素等均可作為Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的抗氧化劑，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力。

3.2 含硫化合物

3.2.1 異硫氰酸酯類 在十字花科的蔬菜中，惰性芥子油苷前體是異硫氰酸酯類的主要成分。進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，惰性芥子油在腸道內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)镮TCs，而ITCs可與Keap1半胱氨酸殘基中的巰基發(fā)生反應(yīng)，干擾 Keap1和Nrf2的結(jié)合，刺激ARE調(diào)節(jié)靶基因產(chǎn)生抗氧化作用。異硫氰酸苯乙酯(PEITC)和蘿卜硫素(SFN)是Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路中異硫氰酸酯類主要的抗氧化劑[24]。SFN和PEITC可增加Nrf2活性和Nrf2依賴基因(NRF2-GCS、HO-1)的表達(dá)，誘導(dǎo)Nrf2依賴的抗氧化途徑，而且該途徑可能為SFN和PEITC保護(hù)人類皮膚免受氧化損傷和細(xì)胞凋亡的一個(gè)潛在分子機(jī)制[25]。研究證明用寡核酸芯片鑒定化學(xué)預(yù)防性PEITC是一種很有前途的化學(xué)預(yù)防藥物，它通過(guò)激活Nrf2，從而誘導(dǎo)Ⅱ相酶發(fā)揮抗氧化作用[26]。SFN是一種從十字花科植物中提煉而出的異硫氰酸鹽，有著很強(qiáng)的抗氧化作用，它可通過(guò)上調(diào)Nrf2的表達(dá)達(dá)到抗炎和抗氧化的作用。而且SFN對(duì)腎臟、肝臟局部缺血導(dǎo)致的氧化應(yīng)激損傷也有保護(hù)作用。另外，在與氧化應(yīng)激相關(guān)的口腔癌變中，SFN也發(fā)揮重要的預(yù)防作用。

3.2.2 鄰二硫醇類 1，2-乙二硫醇和 2，3-二巰基琥珀酸可以在動(dòng)物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槎蜴I，而二硫鍵具有親電性質(zhì)，可以激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路[27]。(R)-硫辛酸是鄰二硫醇類的一種變體，在許多的食物中均可內(nèi)源產(chǎn)生，其中以菠菜和花菜中的含量最高。(R)-硫辛酸被證實(shí)可通過(guò)激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路，誘導(dǎo)其下游的抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的表達(dá)[28]。

3.2.3 二硫醚和二烯丙基硫化物 二硫醚是一種五元環(huán)狀含硫化合物，有抗氧化和抗癌的作用。其中3H-1，2-二硫-3-硫酮(D3T)是一種簡(jiǎn)單的二硫醚化合物，存在于十字花科的蔬菜中。D3T可作為一種抗氧化劑，其作用機(jī)制是由于D3T五元環(huán)內(nèi)的二硫鍵可與Keap1的半胱氨酸殘基中的巰基結(jié)合反應(yīng)變化，進(jìn)而改變Keap1蛋白上的半胱氨酸結(jié)構(gòu)形態(tài)，破壞了Keap1和Nrf2的結(jié)合，促使Nrf2-Keap1二聚體解偶聯(lián)，進(jìn)一步激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路[29]。

二烯丙基硫化物是一種蔥屬蔬菜中常見的有機(jī)硫化合物，有抗癌和抗氧化的作用。近年來(lái)對(duì)親脂性硫醚的研究發(fā)現(xiàn)，二烯丙基硫化物可激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路中解毒酶表達(dá)，如二烯丙基硫化物(DAS)、二烯丙基二硫化物(DADS)、二烯丙基三硫化物(DATS)，上述激活信號(hào)通路的強(qiáng)度順序?yàn)镈ATS>DADS>DAS。然而，人們對(duì)于這些二烯丙基硫化物抗氧化的機(jī)制尚未明確，有待進(jìn)一步研究。

3.3 含硒化合物

3.3.1 無(wú)機(jī)硒化合物 無(wú)機(jī)硒化合物是含硒的抗氧化劑，其中亞硒酸鈉最為常見，但其尚有一些弊端，如一定的過(guò)氧化性，安全范圍小、生物利用率低，未吸收的硒易導(dǎo)致土壤和環(huán)境污染，這讓人們對(duì)于含硒抗氧化劑的研究逐漸轉(zhuǎn)向了有機(jī)硒源的抗氧化劑。

3.3.2 有機(jī)硒化合物 依布硒啉是一種新型抗炎藥物，是化學(xué)合成的有機(jī)硒化合物。依布硒啉可調(diào)節(jié)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路下游的解毒酶基因的表達(dá)，發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用，可作為一種高效的抗氧化劑和抗炎劑[30]。SFN-isoSe是蘿卜硫素的硒異位體化合物，比SFN的抗氧化作用更強(qiáng)。同時(shí)有機(jī)硒化合物3selena-1-dethiacephem已被證實(shí)是一種ROS的清除劑和Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的激活劑。硒代蛋氨酸(SeMet)已被證實(shí)可在飼料中添加提高動(dòng)物的抗氧化能力。SeMet通過(guò)向身體蛋白中非特異地?fù)饺胛鞍彼嵝纬蓛?nèi)源硒儲(chǔ)備；在氧化刺激下，儲(chǔ)備的硒可形成硒蛋白，發(fā)揮抗氧化的作用。研究發(fā)現(xiàn)，富硒益生菌、富硒酵母可顯著提高奶牛Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路下游抗氧化酶GSH-Px的活性，提高機(jī)體的抗氧化能力[31]。

3.3.3 硒多糖 采用熱水浸提法從新鮮的平菇子中提取觸動(dòng)富硒平菇多糖，與平菇多糖比較發(fā)現(xiàn)富硒平菇多糖可更好的清除如羥基、ATBS、DPPH等ROS自由基，抑制由過(guò)氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)小鼠心肌細(xì)胞的氧化損傷，說(shuō)明富硒平菇多糖在體外具有較強(qiáng)的抗氧化能力[32]。此外，從富硒灰樹花子實(shí)體中提取粗硒多糖(Se-GFP)，并進(jìn)一步分離純化出一種新型硒多糖-雜多糖Se-GFP-22。在對(duì)Se-GFP-22與不含硒的GFP-22比較中發(fā)現(xiàn)Se-GFP-22具有更強(qiáng)的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基清除能力[33]。

3.3.4 硒納米顆粒 除了無(wú)機(jī)硒、有機(jī)硒源和天然硒多糖外，硒納米顆粒(SeNPs)與無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒比較，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性。有研究建立一種干酪乳桿菌生物合成SeNPs的生物技術(shù)，用該方法合成的SeNPs不僅可以減輕敵草枯或羥基對(duì)腸上皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷，提高GSH-PX活性，發(fā)揮抗氧化劑的作用，而且在硒的細(xì)胞毒性方面顯著低于亞硒酸鈉和SeMet和硒多糖[34]。除此之外，在殼聚糖(CTS)水溶液中合成SeNPs，通過(guò)噴霧干燥將SeNPs包埋到CTS微球中，從而形成載硒殼聚糖微球(SeNPs-M)，SeNPs-M不僅有較強(qiáng)的抗氧化活性，且細(xì)胞毒性顯著低于SeMet[35]。SeNPs作為一種特殊形式的硒補(bǔ)充劑，因其良好的抗氧化性和獨(dú)特的生物安全性受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。

3.4 重金屬

微量的重金屬是動(dòng)物生存的必備品，但是過(guò)量的重金屬可以對(duì)動(dòng)物造成巨大的危害。有研究發(fā)現(xiàn)部分重金屬可以通過(guò)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路激活A(yù)RE的表達(dá)。鎘可以誘導(dǎo)ARE基因表達(dá)，抗鎘誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激。金諾芬是一種抗風(fēng)濕藥物，它不僅含有重金屬成分金，同時(shí)也通過(guò)激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路，發(fā)揮藥物抗炎作用。

除上述的4類抗氧化劑之外，過(guò)氧化氫類和多烯類的抗氧化劑也有被發(fā)現(xiàn)。對(duì)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的作用大致分為兩種，一種是Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的激活劑，激活信號(hào)通路加強(qiáng)下游調(diào)控的抗氧化酶的活性；另一種是刺激Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路發(fā)生作用的ROS和自由基的清潔劑，可以清除引起氧化應(yīng)激的ROS和自由基等。

4 展望

Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路是預(yù)防癌癥和其他慢性疾病(心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和肺損傷)的重要靶點(diǎn)。當(dāng)RNS或ROS等刺激細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，會(huì)激活該信號(hào)通路負(fù)性調(diào)節(jié)Keap1蛋白使其與Nrf2解偶聯(lián)，Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核與ARE識(shí)別并結(jié)合發(fā)揮抗氧化作用。Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路可作為一個(gè)有效的藥物作用靶點(diǎn)，進(jìn)行藥物研究試驗(yàn)，為預(yù)防和醫(yī)治氧化應(yīng)激相關(guān)疾病(如炎癥、癌癥、病毒病等)提供新的治療藥物以及治療方案，該通路有十分廣泛的研究潛力以及發(fā)展前景。因此，針對(duì)Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的抗氧化劑的研究已成為了十分重要的研究領(lǐng)域。

與Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路相關(guān)的抗氧化劑的研究中，有一部分已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段，已知的含硒化合物依布硒啉、蘿卜硫素以及天然植物多酚中的白藜蘆醇均已經(jīng)參與了許多疾病的臨床試驗(yàn)，比如慢性腎臟病、非酒精性脂肪肝、糖尿病、乳腺癌和前列腺癌等。在已知與Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路相關(guān)的抗氧化劑均為有親電性的Keap1抑制劑，可通過(guò)修飾和改變Keap1上的半胱氨酸巰基，激活Nrf2/ARE系統(tǒng)，發(fā)揮抗氧化的目的。所以，Keap1與Nrf2連接處的半胱氨酸巰基可作為Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路抗氧化劑的分子作用靶點(diǎn)，通過(guò)針對(duì)這個(gè)靶點(diǎn)深入研究，發(fā)現(xiàn)更多的抗氧化劑，為該信號(hào)通路的抗氧化劑研發(fā)提供了十分重要的研究方向。

過(guò)度的激活Nrf2/ARE也會(huì)誘導(dǎo)動(dòng)脈硬化和癌癥等疾病的發(fā)生，并且Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的對(duì)于氧化應(yīng)激的抵御作用尚存在未知問(wèn)題，還需進(jìn)一步探索。此外，清除ROS和自由基也是抗氧化劑的作用機(jī)制之一。在含硒化合物的抗氧化劑中，不僅有通過(guò)激活Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路發(fā)生抗氧化功能的抗氧化劑，也有清除ROS和自由基而發(fā)揮抗氧化功能的抗氧化劑(亞硒酸鈉、硒多糖、SeMet等)?？寡趸瘎┚劢褂谖{米顆粒，其抗氧化性更強(qiáng)且生物利用率高，可作為抗氧化劑用于臨床研究。今后在Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路的抗氧化劑的開發(fā)過(guò)程中，從含硒化合物中研發(fā)出具有高抗氧化活性和高生物安全性的抗氧化劑有巨大的潛力，如何能同時(shí)提高抗氧化活性和生物安全性是未來(lái)研制新型抗氧化劑的重點(diǎn)。