核因子E2 相關(guān)因子2 在腦出血中的研究進(jìn)展

李 奕，袁 月，丁子惠，李 萍

（長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)春 130117）

腦出血（intracerebral hemorrhage，ICH）是全球范圍內(nèi)致死和致殘的主要原因之一[1]。已證實(shí)多種病理生理學(xué)變化參與了繼發(fā)性腦損傷（SBI）過(guò)程，包括氧化應(yīng)激，炎癥反應(yīng)，細(xì)胞凋亡，自噬，線粒體功能障礙和血腦屏障破壞等[2]。近年來(lái)，中醫(yī)藥防治腦出血已取得了一定進(jìn)展，尤其是以活血化瘀法為主治療出血性中風(fēng)急性期得到了廣泛應(yīng)用，臨床研究取得了顯著成果，其科學(xué)性已被現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)研究的成果初步證實(shí)。結(jié)合中醫(yī)藥內(nèi)外治法進(jìn)行多靶點(diǎn)治療為減輕ICH 后腦損傷提供了新的途徑，但I(xiàn)CH 的病理生理機(jī)制仍未完全闡明[3]?，F(xiàn)就Nrf2 在腦出血中的作用機(jī)制進(jìn)行闡述。

1 腦出血概況

腦出血屬中醫(yī)“出血性中風(fēng)”范疇，國(guó)醫(yī)大師任繼學(xué)教授認(rèn)為腦髓失養(yǎng)是出血性中風(fēng)的發(fā)病基礎(chǔ)，稟賦薄弱、食飲不節(jié)、情志所傷、年老失養(yǎng)等病因均可造成腦髓虛損，虛損進(jìn)一步發(fā)展又遇不良誘因，遂發(fā)為腦病。趙建軍教授結(jié)合任繼學(xué)教授的“腦髓理論”與王永炎教授的“毒損腦絡(luò)”，指出腦病發(fā)病的樞機(jī)為“髓虛毒損”。患者髓海素虛，氣血逆亂，上犯腦絡(luò)，血溢絡(luò)外，又受風(fēng)、火、瘀、痰、虛等“毒”邪所損，傷于腦絡(luò)，致使虛損加重；而腦出血引起的細(xì)胞毒性、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等繼發(fā)性損傷亦屬于“毒”的范疇，進(jìn)一步加重了髓虛程度[3]。髓虛是出血性中風(fēng)的病理基礎(chǔ)，毒損是誘其發(fā)病的重要因素，“破血化瘀、填精補(bǔ)髓”是腦出血的治療總則。調(diào)控Nrf2 信號(hào)通路調(diào)控即為“解毒補(bǔ)髓”[4]。

2 腦出血后Nrf2 的激活

腦出血后，腦實(shí)質(zhì)內(nèi)血液的快速積聚導(dǎo)致正常解剖結(jié)構(gòu)破壞與局部壓力增加，從而引發(fā)原發(fā)性和繼發(fā)性腦損傷[5]。原發(fā)性腦損傷主要?dú)w因于血腫的質(zhì)量效應(yīng)，而導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷則包括腦內(nèi)鐵超載，ROS 過(guò)量，氧化應(yīng)激，細(xì)胞凋亡，炎癥反應(yīng)[6]。而紅細(xì)胞釋放的血紅蛋白及其代謝產(chǎn)物，可被血紅素氧合酶HO 降解為鐵、一氧化碳和膽紅素，也是導(dǎo)致ICH 后腦損傷的重要因素[7]。這些機(jī)制相互作用，致使血腦屏障BBB 破壞，神經(jīng)元喪失，膠質(zhì)病變，進(jìn)而出現(xiàn)永久性神經(jīng)功能障礙[8]。

Nrf2 作為外源性激活受體XAR 的主要調(diào)節(jié)因子，調(diào)控細(xì)胞抵御外源性物質(zhì)和應(yīng)激的靶基因表達(dá)，通過(guò)靶基因調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)的抗氧化反應(yīng)元件ARE 來(lái)協(xié)調(diào)抗氧化過(guò)程[7]。ICH 后，Nrf2 入核，通過(guò)與ARE 結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)諸多抗氧化酶的表達(dá)。腦出血后的氧化損傷包括自由基生成增加與內(nèi)源性抗氧化酶系統(tǒng)損傷[7]。研究表明，Keap1/Nrf2 通路是抗氧化防御系統(tǒng)的核心調(diào)控中樞，在改善繼發(fā)性損傷中發(fā)揮重要作用[8]。姜黃素和萊菔硫烷等天然抗氧化劑可有效增加ICH 后腦組織中CAT、SOD、GST 抗氧化酶的基因表達(dá)，而Nrf2 的基因沉默則加重了腦水腫和神經(jīng)元變性，致使出血量加大、白細(xì)胞浸潤(rùn)、ROS 產(chǎn)生和DNA 損傷增加[9]，提示腦出血后通過(guò)Keap1/Nrf2 通路激活以對(duì)抗繼發(fā)氧化損傷。

3 Nrf2 的作用功能與治療應(yīng)用

腦出血因其高致殘率與致死率，已成為全球醫(yī)療保健系統(tǒng)和社會(huì)的沉重負(fù)擔(dān)。目前可通過(guò)減輕腦損傷，抑制神經(jīng)元凋亡，抑制氧化應(yīng)激，下調(diào)炎癥反應(yīng)和保護(hù)血腦屏障進(jìn)行腦出血防治[10]。中醫(yī)藥多靶點(diǎn)治療為減輕ICH 后腦損傷提供了新的思路，但在臨床應(yīng)用中仍缺乏對(duì)作用機(jī)理的深入研究，亟需進(jìn)一步挖掘驗(yàn)證，以提出安全有效的腦出血治療途徑。

3.1 Nrf2 抗氧化作用與治療應(yīng)用

氧化應(yīng)激（oxidative stress，OS）被認(rèn)為是導(dǎo)致腦出血后繼發(fā)性腦損傷的一個(gè)重要因素，參與了腦出血期間生理病理反應(yīng)的各個(gè)重要階段[11]。在生理?xiàng)l件下，機(jī)體依靠自由基清除系統(tǒng)來(lái)維持自由基的產(chǎn)生和清除的相對(duì)平衡；一旦活性氧（reactive oxygen species，ROS）等自由基過(guò)度生成，超出細(xì)胞抗氧化能力，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷或死亡[12]。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)耗氧較多，且內(nèi)源性抗氧化防御能力較其他器官偏低，因此更易發(fā)生氧化應(yīng)激[13]。Hua 等報(bào)道，向腦內(nèi)注射裂解紅細(xì)胞后，抗氧化防御系統(tǒng)關(guān)鍵酶SOD 和Cu/ZnSOD 水平顯著降低[14]。提示激活大腦內(nèi)源性抗氧化能力可以為腦出血提供有效的治療方法。

鐵離子和血紅素等血細(xì)胞分解產(chǎn)物可產(chǎn)生大量自由基，直接導(dǎo)致腦損傷[15]。而ICH 后的炎癥也可產(chǎn)生大量自由基，從而導(dǎo)致腦損傷。中性粒細(xì)胞的激活導(dǎo)致呼吸鏈的爆發(fā)，釋放出大量的活性氧和一氧化氮，大量消耗超氧化物歧化酶以消除自由基，最終導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)度氧化[16]。脂質(zhì)的過(guò)度氧化會(huì)改變細(xì)胞膜的物理性質(zhì)，并可引起蛋白質(zhì)和核酸的共價(jià)修飾，導(dǎo)致腦損傷[17]。過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ（PPARγ）在腦出血后，可激活Nrf2 調(diào)控吞噬細(xì)胞清除內(nèi)源性血腫[16]。依達(dá)拉奉作為氧自由基的清除劑和抗氧化劑，通過(guò)清除自由基和抑制小鼠脂質(zhì)過(guò)氧化，緩解神經(jīng)元的氧化損傷[18]。在已發(fā)表的一項(xiàng)試驗(yàn)中，依達(dá)拉奉顯著改善了微創(chuàng)手術(shù)血腫清除后ICH 患者的NIHSS 評(píng)分[19]。

趙樹明等[20]發(fā)現(xiàn)，破血化瘀、填精補(bǔ)髓方劑治療組與模型組比較，Nrf2、Keap1 表達(dá)顯著增加，提示破血化瘀、填精補(bǔ)髓法可能通過(guò)Keap1/Nrf2/HO-1通路治療腦出血。潘亮等[21]結(jié)合針灸與銀杏達(dá)莫注射治療腦出血，Nrf2、HO-1 基因表達(dá)水平高于單一注射組別，提示針刺與銀杏達(dá)莫注射液通過(guò)Nrf2/HO-1 途徑協(xié)同治療腦出血。異甘草素（ILG）是一種具有查爾酮結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物，可以通過(guò)激活Nrf2 介導(dǎo)的抗氧化系統(tǒng)，緩解早期腦損傷和神經(jīng)功能缺損[22]。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，Nrf2 基因敲除型小鼠模型在接受治療后表現(xiàn)出更嚴(yán)重的神經(jīng)功能缺損，表明Nrf2 在ICH 后的氧化應(yīng)激中起重要作用[21]。此外，有研究表明，煙酰胺單核苷酸通過(guò)促進(jìn)Nrf2 信號(hào)通路激活，抑制OS，顯著降低腦出血區(qū)的腦水腫、腦細(xì)胞死亡、OS、神經(jīng)炎癥、小膠質(zhì)細(xì)胞激活和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)[7]。綜上所述，通過(guò)激活Nrf2 進(jìn)行抗氧化治療是一個(gè)有前景的腦出血防治方向。

3.2 Nrf2 抗炎作用與治療應(yīng)用

腦出血后，Nrf2 與Keap1 解離，Keap1 誘導(dǎo)核因子IκB 抑制蛋白磷酸化激活核因子κB 信號(hào)通路參與炎癥調(diào)節(jié)，進(jìn)行炎癥信號(hào)傳導(dǎo)[22]。實(shí)驗(yàn)研究表明，NF-κB 在ICH 后15 分鐘在出血腦部中被激活，在1 ～3 天內(nèi)達(dá)到最大值，并持續(xù)數(shù)周。而腦內(nèi)的小膠質(zhì)細(xì)胞，在ICH 后釋放促炎細(xì)胞因子和趨化因子，有助于誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞抵達(dá)ICH 損傷部位[2]。

熊靜等[23]通過(guò)膠原酶注射制備ICH 模型，WB檢測(cè)NF-κB、Nrf2 蛋白表達(dá)升高，提示冬凌草甲素（Ori）可能通過(guò)抑制NF-κB 途徑減輕繼發(fā)性損傷。戴曉紅[24]研究表明，針刺組Nrf2、NQO1、HO-1表達(dá)顯著增加，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少，腦組織損傷減輕，提示百會(huì)透曲鬢頭針治療可能通過(guò)Nrf2/ARE通路實(shí)現(xiàn)。曾軍[25]構(gòu)建神經(jīng)細(xì)胞損傷模型，研究發(fā)現(xiàn)Nrf2 基因沉默后，NLRP3、NF-κBp、IL-1β、Caspase-1 表達(dá)升高，ILG 治療可有效抑制NLRP3、NF-κB 表達(dá)，提示ILG 可能通過(guò)Nrf2 途徑抑制NFκB/NLRP3 減輕腦出血后炎癥損傷。楊樹升[26]在膠原酶誘導(dǎo)ICH 模型中發(fā)現(xiàn)，大承氣湯和大黃素可能通過(guò)Nrf2-Src-MAPKs 途徑上調(diào)IL-10、Arg1 抗炎因子，下調(diào)Arg1、IL-10 促炎因子。

3.3 Nrf2 調(diào)節(jié)自噬作用與治療應(yīng)用

自噬作為一種溶酶體降解途徑，涉及ICH 病理過(guò)程等多種疾病和損傷[23]，對(duì)于維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)必不可少。然而，通過(guò)自噬維持的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)取決于自噬通量的完整性，不完全的自噬通量可損傷破裂細(xì)胞中的溶酶體和自噬體[19]。研究表明，氧化應(yīng)激有助于調(diào)節(jié)自噬，自噬也可能通過(guò)ROS/Nrf2/p62 等途徑吞噬或降解氧化應(yīng)激產(chǎn)物從而減少氧化損傷[19]。天然黃酮類化合物木犀草素主要來(lái)源于金銀花、菊花、荊芥、白毛夏枯草等中藥，目前已被證明在缺血性卒中、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病中具有抗氧化，抗炎，自噬調(diào)節(jié)，抑制凋亡和抗腫瘤等作用[27]。Xin 等[27]研究發(fā)現(xiàn)木犀草素強(qiáng)化了ICH 后Nrf2 途徑的激活，并促進(jìn)Nrf2 核易位，表明木犀草素可能代表ICH 后SBI 的一種新型治療方法。但木犀草素促進(jìn)自噬并影響p62/ Keap1/Nrf2 途徑的具體機(jī)制尚不明晰。

3.4 Nrf2 抑制凋亡作用與治療應(yīng)用

血腫周圍區(qū)能量代謝與血流的減少可誘發(fā)細(xì)胞凋亡。與此同時(shí)，細(xì)胞凋亡也與血腫周圍組織的炎癥反應(yīng)相關(guān)。Yang 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，腦出血后星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中的RBP Prdx1 顯著增加，通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥和細(xì)胞凋亡相關(guān)的mRNA 表達(dá)，抑制了ICH 后的炎癥反應(yīng)與細(xì)胞凋亡，提示Prdx1 可作為改善ICH 后炎癥和細(xì)胞凋亡的治療靶點(diǎn)。

Hosoda 等[29]比較了白皮杉醇和白藜蘆醇的細(xì)胞保護(hù)機(jī)制，研究結(jié)果表明白皮杉醇與白藜蘆醇相比具有NRF2/HO1 介導(dǎo)的抗氧化和抗凋亡作用。Zhang 等[30]利用Fluoro-Jade B 和TUNEL 染色發(fā)現(xiàn)，血脈通膠囊可通過(guò)下調(diào)TNFR1，MAPK，NF-κB 和CASP3 表達(dá)，抑制缺血區(qū)域神經(jīng)元凋亡。Fu 等[31]研究表明ICH 后NDP-MSH 的神經(jīng)保護(hù)作用是通過(guò)PI3K/Akt/Nrf2 信號(hào)傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)。

4 研究展望

大量研究表明，Nrf2 的適度激活有利于減輕腦缺血后各項(xiàng)損傷，在ICH 后使用Nrf2 激活劑可能削弱血腫周圍損傷級(jí)聯(lián)反應(yīng)[12]。Nrf2 激活劑富馬酸二甲酯和血紅素，已被批準(zhǔn)用于臨床疾病[32]，中醫(yī)藥治療腦出血也已得到了廣泛運(yùn)用。