Nrf2 在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展

胡丹丹， 程楚男， 蘇儉生

（上海牙組織修復(fù)與再生工程技術(shù)研究中心，同濟(jì)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，同濟(jì)大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)教研室，上海 200072）

自1994 年Moi 等[1]發(fā)現(xiàn)核因子E2 相關(guān)因子2（Nrf2）以來(lái)，對(duì)Nrf2 的生物學(xué)研究便不斷深入。Nrf2參與了不同的細(xì)胞過(guò)程，如氧化應(yīng)激反應(yīng)、線粒體呼吸、mRNA 翻譯、自噬等[2]。 Nrf2 位于一個(gè)復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的中心，在免疫炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要的防御作用，且參與調(diào)節(jié)癌癥的發(fā)生與發(fā)展。 Nrf2 的進(jìn)一步研究對(duì)于人類的健康具有重大意義， 本文就Nrf2 在口腔疾病方面的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

1 Nrf2 概述

Nrf2 作為轉(zhuǎn)錄因子家族中的重要成員，是一種分子量為66 kDa 的模塊化蛋白。 Nrf2 具有7 個(gè)Nrf2-ech 同源結(jié)構(gòu)域（Neh1~Neh7），且每一個(gè)結(jié)構(gòu)域具有不同的功能[3]（圖1）。

圖1 Nrf2 的結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Schematic diagram of the structure of Nrf2

Nrf2 含有高度保守的堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，廣泛存在于機(jī)體各個(gè)器官如肝、腎、肺等，是細(xì)胞調(diào)節(jié)氧化還原平衡的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[4]。 在正常生理情況下，Nrf2 蛋白主要通過(guò)其N 端與Kelch 樣ECH 聯(lián)合蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein1，Keap1）特異性結(jié)合于細(xì)胞質(zhì)中，此時(shí)Nrf2 在胞質(zhì)中處于非活性狀態(tài)， 并通過(guò)泛素化蛋白酶體途徑迅速被降解。 當(dāng)細(xì)胞受到氧化應(yīng)激時(shí)，Nrf2 與Keap1 解偶聯(lián)，Nrf2 磷酸化轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而識(shí)別并結(jié)合抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE），啟動(dòng)下游靶基因如抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄，包括過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶、血紅素加氧酶-1、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶、谷氨酸半胱氨酸連接酶等，從而介導(dǎo)細(xì)胞發(fā)揮抗氧化及抗毒性物質(zhì)損傷的作用[5]。

2 Nrf2 在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展

2.1 Nrf2 與牙周炎

牙周炎是一種由菌斑生物膜介導(dǎo)的，以破壞牙周組織為特征的炎癥性疾病[6]。 在牙周組織破壞過(guò)程中，氧化應(yīng)激發(fā)揮著重要作用，同時(shí)大量細(xì)胞參與其中，如巨噬細(xì)胞、成骨細(xì)胞、牙周膜細(xì)胞等。 活性氧（reactive oxygen species，ROS）持續(xù)釋放到細(xì)胞外環(huán)境中，Nrf2 是否是促進(jìn)抗氧化物質(zhì)產(chǎn)生和減少牙周破壞的潛在藥物靶點(diǎn)，是近年來(lái)人們關(guān)注的新方向。

2.1.1 牙周膜細(xì)胞 牙周膜是由大量膠原纖維構(gòu)成的致密結(jié)締組織，對(duì)于牙槽骨的改建具有重要作用，恢復(fù)牙周膜細(xì)胞的活性對(duì)于治療牙周炎至關(guān)重要[7]。 Ying 等[8]探 討 低 強(qiáng) 度 脈 沖 超 聲（low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）對(duì)牙周炎氧化應(yīng)激的保護(hù)作用及其機(jī)制，結(jié)果顯示，LIPUS 通過(guò)調(diào)節(jié)人牙周膜原代細(xì)胞的PI3K-Akt/Nrf2 信號(hào)通路減輕氧化應(yīng)激，從而調(diào)節(jié)牙槽骨穩(wěn)態(tài)。 此外，Liu 等[9]探究在牙周炎氧化微環(huán)境中，Nrf2 介導(dǎo)的牙周膜干細(xì)胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）抗凋亡的新機(jī)制，結(jié)果表明Nrf2 可通過(guò)激活氧化酶來(lái)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和減輕牙周膜干細(xì)胞的細(xì)胞凋亡。 此外，Jia 等[10]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可激活牙周膜干細(xì)胞中的Nrf2 信號(hào)通路，而siRNA 敲除Nrf2 可削弱二甲雙胍的保護(hù)作用。這些研究結(jié)果顯示，二甲雙胍可能通過(guò)調(diào)節(jié)Nrf2 信號(hào)通路促進(jìn)牙周膜干細(xì)胞的成骨分化，保護(hù)其免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷。

2.1.2 牙齦成纖維細(xì)胞 牙齦成纖維細(xì)胞作為牙齦結(jié)締組織和牙周膜中的主要細(xì)胞， 擔(dān)負(fù)著重要的生理功能。 近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)， 維生素D 類似物（eldecalcitol，ED-71）、 異鼠李素及白藜蘆醇等藥物能夠有效地保護(hù)人牙齦成纖維細(xì)胞（human gingival fibroblasts，HGFs）， 免受脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和焦亡。 研究發(fā)現(xiàn)，ED-71 可通過(guò)激活Nrf2/HO-1 通路對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的炎性小體依賴性HGFs 細(xì)胞焦亡產(chǎn)生治療作用[11]。 異鼠李素與ED-71 具有相似的生物學(xué)活性[12]。 此外，Bhattarai 等[13]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇具有抑制牙周炎介導(dǎo)的組織損傷的潛力，其細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均顯示， 當(dāng)應(yīng)用藥物白藜蘆醇后，Nrf2和HO-I 均升高，因而研究者猜測(cè)，此藥物可能通過(guò)激活Nrf2 信號(hào)通路，產(chǎn)生抗炎作用。

2.1.3 巨噬細(xì)胞 巨噬細(xì)胞作為機(jī)體固有免疫中不可或缺的組成部分，在炎癥調(diào)控、促進(jìn)組織的修復(fù)再生等方面發(fā)揮著重要的作用。 Nrf2 作為機(jī)體對(duì)抗ROS 的保護(hù)機(jī)制， 控制著多種抗氧化酶基因表達(dá)。 而相反，作為Nrf2 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，BTB-CNC 同源體1（BTB and CNC homology 1，Bach1）則抑制了抗氧化酶的表達(dá)[14]。 此前研究已證明，核因子κB 配體受體激活因子誘導(dǎo)Bach1 核輸入，并減弱Nrf2 介導(dǎo)的抗氧化酶的表達(dá)，從而增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)ROS 信號(hào)和破骨形成[15]。

此外，多種藥物實(shí)驗(yàn)證實(shí)Nrf2 與巨噬細(xì)胞密切相關(guān)。Li 等[16]發(fā)現(xiàn)丹皮酚可通過(guò)Nrf2 信號(hào)通路明顯抑制巨噬細(xì)胞的破骨分化。 黃酮苷類化合物橙皮素具有抗炎和抗氧化活性， 其通過(guò)抑制NF-κB 和MAPK 信號(hào)激活Nrf2 信號(hào)通路， 抑制破骨形成[17]。富馬酸二甲酯可以通過(guò)激活巨噬細(xì)胞中Nrf2 信號(hào)通路減少ROS 生成，從而抑制破骨形成和骨破壞[18]。

2.1.4 成骨細(xì)胞 成骨細(xì)胞是促進(jìn)牙槽骨損傷修復(fù)的關(guān)鍵。Narimiya 等[19]在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小鼠胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞在LPS 刺激下，白細(xì)胞介素-6（interleukin- 6，IL-6）的表達(dá)增加，而用Nrf2 活化劑處理后，IL-6 的mRNA 和蛋白水平降低。 Nrf2 通過(guò)抑制促進(jìn)破骨形成的IL-6 的表達(dá)，直接抑制破骨形成。

以上的研究結(jié)果均提示，激活Nrf2 信號(hào)通路可能是牙周炎治療保護(hù)的有效輔助手段。

2.2 Nrf2 與牙髓根尖周病

牙髓根尖周病是一種由多種微生物感染引起的、發(fā)生在牙髓根尖周組織的炎癥性疾病。 其發(fā)病機(jī)制極其復(fù)雜, 尤其是各種細(xì)胞因子及轉(zhuǎn)錄因子在根尖周炎中的作用, 一直都是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[20]。 牙髓干細(xì)胞（human dental pulp stem cells，hDPSCs）能夠分化為多系的成體干細(xì)胞。 吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid，IAA）是生長(zhǎng)素中最重要的分子之一，Kim 等[21]用IAA 處理hDPSCs，結(jié)果顯示其可以增強(qiáng)Nrf2 和HO-1 的表達(dá)， 該研究提示IAA可激活Nrf2-ARE 通路，從而保護(hù)hDPSCs 免受H2O2誘導(dǎo)的氧化損傷，增強(qiáng)細(xì)胞活力。

2.3 Nrf2 與口腔癌

研究表明，Nrf2 和腫瘤的發(fā)生有關(guān)， 進(jìn)而推動(dòng)腫瘤進(jìn)展、轉(zhuǎn)移及抗腫瘤治療的耐藥性[22]。更好地了解Nrf2 調(diào)控口腔鱗狀細(xì)胞癌 （oral squamous cell carcinomas，OSCC）生長(zhǎng)的分子機(jī)制可能為有效地治療OSCC 提供優(yōu)化方案[22]。

賈寶超等[23]探究了Nrf2、HO-1、Keap1 蛋白表達(dá)在OSCC 發(fā)生、發(fā)展中可能存在的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Nrf2、HO-1、Keap1 在OSCC 中高表達(dá),且與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況、組織分化程度相關(guān)[24]。 付潔等[25]研究不同濃度三氧化二砷對(duì)人OSCC Nrf2 通路的激活作用，結(jié)果顯示其呈現(xiàn)劑量依賴性，說(shuō)明三氧化二砷可激活Nrf2 信號(hào)通路，促進(jìn)抗氧化基因表達(dá)。 進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，白桑脫脂種子提取物中的單寧酸，可以和Keap1/Nrf2 受體結(jié)合， 從而抑制OSCC 的增 殖[26]。Panigrahi 等[27]發(fā)現(xiàn)植物凝集素（abrus agglutinin，AGG）可以通過(guò)自噬降解p62 降低Nrf2 的表達(dá)，從而顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。

這些研究結(jié)果均提示，Nrf2 與口腔癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)， 提示未來(lái)有可能將Nrf2、HO-1、Keap1 的檢測(cè)用于OSCC 早期預(yù)防、診斷、惡性程度的評(píng)估及治療中。

2.4 Nrf2 與顳下頜關(guān)節(jié)炎

顳下頜關(guān)節(jié)炎（temporomandibular joint osteoarthritis，TMJOA）是顳下頜關(guān)節(jié)的一種常見(jiàn)疾病，是一種由炎癥和氧化應(yīng)激引起的復(fù)雜多因素疾病[28]。 姜黃素已被報(bào)道具有抗炎和抗氧化特性， 因此，Jiang等[29]將姜黃素應(yīng)用于顳下頜關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中抗炎、抗氧化的機(jī)制研究中，結(jié)果表明，姜黃素抑制了TMJ軟骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng)， 其中Nrf2/ARE 信號(hào)通路是抑制氧化應(yīng)激和基質(zhì)降解的關(guān)鍵信號(hào)通路，因此姜黃素有望用于治療顳下頜關(guān)節(jié)炎。

2.5 Nrf2 與唾液腺衰老

唾液是維持口腔穩(wěn)態(tài)和功能的重要液體。 唾液功能下降（失活）通常發(fā)生在老年人，其會(huì)導(dǎo)致口腔及全身疾病，因此維持唾液腺功能是人體健康的重要要求之一。

為了闡明Nrf2 激活對(duì)涎腺衰老表型進(jìn)展的影響，Wati 等[30]的最新研究比較了Keap1 敲低小鼠和野生型小鼠下頜下腺中激活的Nrf2 作用的差異，結(jié)果顯示，年輕的小鼠沒(méi)有表現(xiàn)出2 種基因型之間的任何明顯差異，而在年老的小鼠中則表現(xiàn)出明顯的差異。該結(jié)果提示Nrf2 激活對(duì)唾液腺具有抗衰老作用，作者認(rèn)為，適當(dāng)激活Nrf2 對(duì)于維持健康的唾液腺狀況和預(yù)防老年人的唾液減少是有效的。

綜上所述， 近年來(lái)隨著研究的不斷深入，Nrf2與口腔疾病的相關(guān)研究日益增多，Nrf2 在口腔疾病發(fā)生、發(fā)展中的重要作用也越發(fā)明晰。 但為了明確Nrf2 在口腔健康和疾病中雙重作用的具體機(jī)制和功能基礎(chǔ)，仍需要進(jìn)行大量深入的探究。 目前的研究已證實(shí)，Nrf2 在不同疾病模型中均具有特定的抗氧化作用。 因此，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，Nrf2 仍是口腔領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。