核因子E2相關(guān)因子2在女性生殖系統(tǒng)中的作用

盧鈴菁，李娟，馬紅霞，胡敏

核轉(zhuǎn)錄因子紅系2相關(guān)因子2（nuclear factor- erythroid 2-related factor 2，Nrf2）簡稱為核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2），是NFE2L2基因的產(chǎn)物，屬于Cap′n′Collar轉(zhuǎn)錄因子家族。在羧基末端，Nrf2包含1個堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域，與其他bZip蛋白形成異二聚體，參與多種體內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，如炎癥、氧化還原和蛋白內(nèi)穩(wěn)態(tài)等。Nrf2一直被認(rèn)為是促炎細(xì)胞因子表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）的主要調(diào)節(jié)因子，是抗氧化的關(guān)鍵步驟，已經(jīng)發(fā)展成為一種很有發(fā)展前景的藥物靶點(diǎn)，參與治療與氧化應(yīng)激（oxidative stress）、代謝應(yīng)激或致癌應(yīng)激等相關(guān)的疾病[1]。氧化應(yīng)激是女性生殖系統(tǒng)疾病的主要發(fā)病機(jī)制之一，過量ROS的慢性積累可以通過多種細(xì)胞內(nèi)信號通路直接或間接誘導(dǎo)細(xì)胞和組織損傷，而激發(fā)Nrf2介導(dǎo)的抗氧化反應(yīng)可以抵御異常的氧化應(yīng)激損傷。鑒于Nrf2與氧化應(yīng)激、炎癥調(diào)節(jié)的關(guān)系密切，且參與卵巢、子宮和胎盤等生殖器官的抗氧化、抗炎的調(diào)節(jié)，提示其與多囊卵巢綜合征（polycystic ovary syndrome，PCOS）和子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis，EMs）等女性生殖系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[2-4]。因此，探究Nrf2在女性生殖系統(tǒng)的作用可能為此類疾病的預(yù)防和藥物治療開辟新的突破口[1]。

1 Nrf2的生理作用

1.1 Nrf2信號通路調(diào)節(jié)機(jī)制Nrf2普遍存在于各種細(xì)胞中，以確保細(xì)胞對氧化、炎癥和代謝應(yīng)激的及時保護(hù)反應(yīng)，主要通過線粒體和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）酶調(diào)控ROS的生成，或通過控制線粒體呼吸底物的利用及脂肪酸氧化，影響氧化磷酸化過程，調(diào)節(jié)線粒體ROS 的產(chǎn)生。通常情況下，Nrf2的穩(wěn)定性主要通過Kelch 樣ECH相關(guān)蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）調(diào)節(jié)。Keap1與Nrf2在細(xì)胞質(zhì)中處于結(jié)合狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞受到氧化壓力或某些化學(xué)物質(zhì)刺激時兩者解離，Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與下游靶基因啟動子的抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE）結(jié)合，促進(jìn)大量抗氧化靶基因轉(zhuǎn)錄活化，如血紅素加氧酶1（heme oxygenase -1，HO -1）、 谷 胱 甘 肽 過 氧 化 物 酶（Glutathione Peroxidase，GSH-Px）和醌氧化還原酶1（NADPH quinone oxidoreductase 1，NQO1）等，發(fā)揮抗氧化功能，以維持氧化還原平衡，是機(jī)體抵御各種氧化應(yīng)激的重要保護(hù)通路。當(dāng)細(xì)胞恢復(fù)氧化還原平衡后，Keap1轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，將Nrf2從其靶基因ARE上解離，回到細(xì)胞質(zhì)后重新降解Nrf2，如此循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)Keap1-Nrf2/ARE的信號傳導(dǎo)[5-6]。另外，Nrf2還可通過其他方式調(diào)節(jié)其活性。有研究發(fā)現(xiàn)，糖原合成酶激酶3 （glycogen synthase kinase-3，GSK-3）可使Nrf2磷酸化，協(xié)助β-轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白重復(fù)序列的蛋白質(zhì)（beta-transducin repeat-containing protein，β-TrCP）識別Nrf2，通過Cullin 1介導(dǎo)泛素化和隨后的蛋白酶體降解[7]。GSK-3還可通過p62與Keap1解離，發(fā)生自噬降解，釋放Nrf2，增加其信號傳導(dǎo)[8]。

1.2 Nrf2代謝調(diào)節(jié)作用Nrf2信號通路具有抗炎、抗氧化作用，調(diào)控細(xì)胞凋亡、自噬和鐵死亡等，以抵抗應(yīng)激損傷[9-11]，而且對細(xì)胞物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)起到重要作用。Keap1/Nrf2系統(tǒng)可以維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)和抑制糖尿病的發(fā)生和發(fā)展，保護(hù)胰腺β細(xì)胞免受各種類型的損傷，包括氧化劑、有毒化學(xué)物質(zhì)和炎癥相關(guān)的損傷；Keap1/Nrf2系統(tǒng)還可增強(qiáng)腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）磷酸化，抑制胰島素抵抗的發(fā)生和進(jìn)展，改善胰島素抵抗，降低氧化應(yīng)激對血管內(nèi)皮的損傷，緩解血管的炎癥[12]。Nrf2也可通過誘導(dǎo)20S蛋白酶體或p62依賴性自噬途徑清除氧化損傷蛋白，細(xì)胞自我降解和循環(huán)利用胞內(nèi)組分，從而對長期的細(xì)胞損傷起到關(guān)鍵保護(hù)作用[8]。Nrf2基因敲除（Nrf2-/-）小鼠表現(xiàn)為葡萄糖耐量受損及嚴(yán)重的高血糖癥狀，細(xì)胞線粒體功能異常，但Nrf2在不同靶器官中的細(xì)胞保護(hù)作用存在差異。因此，激活Nrf2可作為預(yù)防或治療肥胖和2型糖尿病的有效手段。目前，十字花科蔬菜中發(fā)現(xiàn)的一種親電性Nrf2 誘導(dǎo)劑異硫氰酸鹽——蘿卜硫素（sulforaphane），已成功用于治療2型糖尿病。Nrf2轉(zhuǎn)錄或通路異常是許多以低度氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)為特征的慢性疾病的常見機(jī)制，以Nrf2為靶點(diǎn)的藥物研發(fā)已在多個領(lǐng)域展開了廣泛探索。

2 Nrf2對女性生殖器官的調(diào)節(jié)作用

2.1 Nrf2與卵巢Nrf2通路主要通過調(diào)控氧化應(yīng)激維持ROS的生理水平，參與調(diào)節(jié)卵泡形成和卵母細(xì)胞成熟等，從而在復(fù)雜的生殖病理生理中發(fā)揮重要作用[13]。許多研究表明，氧化應(yīng)激可誘導(dǎo)人卵母細(xì)胞凋亡，在卵泡發(fā)育和排卵的最后階段產(chǎn)生過量的ROS，引起正向或負(fù)向調(diào)節(jié)作用，而Nrf2是卵巢的關(guān)鍵抗氧化調(diào)節(jié)因子之一[14]。生理水平的ROS是卵母細(xì)胞成熟、卵巢類固醇生物合成以及排卵前卵丘細(xì)胞形成所必需的信號轉(zhuǎn)換器，當(dāng)Nrf2的活性被抑制會導(dǎo)致ROS產(chǎn)生增加，線粒體活性降低[15]。研究發(fā)現(xiàn)Nrf2 通過調(diào)節(jié)Ⅱ期解毒和抗氧化酶（phase Ⅱantioxidant and detoxification enzymes）的表達(dá)，抵抗卵巢內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，其激活劑富馬酸二甲酯（dimethylfumarate，DMF）可減少小鼠卵巢DNA損傷和氧化應(yīng)激，從而改善卵巢儲備功能[16]。

2.2 Nrf2與子宮子宮是女性產(chǎn)生月經(jīng)和維持妊娠成功的重要器官，適當(dāng)?shù)难趸瘧?yīng)激激活Nrf2及其下游靶點(diǎn)HO-1、NQO1等，調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄，幫助清除ROS和其他氧化劑，平衡氧化和抗氧化反應(yīng)。但當(dāng)氧化應(yīng)激過度引起子宮嚴(yán)重炎癥時，Nrf2的活性顯著降低，并且Keap1與Nrf2的結(jié)合更牢固。Kadam等[17]研究脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的早產(chǎn)小鼠模型后發(fā)現(xiàn)，LPS可能上調(diào)子宮蛻膜和肌層組織巨噬細(xì)胞中Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）的表達(dá)，下調(diào)抗氧化劑Nrf2和HO-1的表達(dá)，促使子宮組織內(nèi)炎癥和氧化應(yīng)激發(fā)生。另外，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的DNA損傷和甲基化通過激活原癌基因和沉默抑癌基因在腫瘤發(fā)病和轉(zhuǎn)化的早期階段起關(guān)鍵作用，Nrf2泛素化遭到破壞時，強(qiáng)化了Nrf2依賴的保護(hù)機(jī)制，破壞細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)，為癌細(xì)胞提供生長優(yōu)勢，與漿液性子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[18]。因此，Nrf2在子宮中可通過調(diào)節(jié)促炎因子或ROS的反應(yīng)，介導(dǎo)抗炎癥和抗氧化作用，提示特異性調(diào)節(jié)Nrf2的表達(dá)可能是子宮疾病臨床治療的一個新靶點(diǎn)。

3 Nrf2與女性生殖系統(tǒng)疾病

3.1 Nrf2與PCOSPCOS是育齡期女性最常見的生殖內(nèi)分泌代謝性疾病，其特征是無排卵、雄激素過多和卵巢多囊樣改變，多伴有胰島素抵抗，氧化應(yīng)激和慢性炎癥是PCOS發(fā)病的關(guān)鍵因素。氧化應(yīng)激可刺激雄激素合成酶活性，協(xié)同黃體生成激素（luteinizing hormone，LH）直接刺激卵巢卵泡膜細(xì)胞的增殖與雄激素的分泌，形成高雄激素血癥。胰島素抵抗導(dǎo)致高血糖，使細(xì)胞釋放ROS，增加氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激又能損傷細(xì)胞，激活促炎癥因子的表達(dá)，反過來促進(jìn)胰島素抵抗和高雄激素血癥的發(fā)生。作為氧化應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，Nrf2在PCOS患者或動物模型的卵巢、子宮和胎盤中的表達(dá)均出現(xiàn)異常，在PCOS的發(fā)病過程中具有重要作用。研究表明，PCOS樣嚙齒類動物模型的卵巢中ROS水平升高，卵巢和子宮超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）水平降低，Nrf2通過調(diào)節(jié)Ⅱ期解毒和抗氧化酶的表達(dá)，抵抗卵巢內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)[15,19-20]。Nrf2參與了胎盤生長及功能調(diào)節(jié)，其表達(dá)在合體滋養(yǎng)細(xì)胞中平衡氧化還原反應(yīng)[15]。在小鼠的胎盤中，Nrf2的激活一方面可以減少妊娠期的氧化損傷，另一方面可與滋養(yǎng)層譜系的分化相互作用，通過誘導(dǎo)HO-1等抗氧化酶的表達(dá)以調(diào)節(jié)骨髓細(xì)胞的招募，維持妊娠子宮和胎盤血管的發(fā)育，從而促進(jìn)胎盤的正常發(fā)育。在具有高雄激素血癥和胰島素抵抗的妊娠PCOS模型大鼠子宮和胎盤中Nrf2活性均受到抑制，SOD1磷酸化異常，線粒體功能障礙，引起氧化和抗氧化失衡，組織內(nèi)發(fā)生炎癥反應(yīng)和鐵死亡，從而導(dǎo)致胚胎數(shù)量明顯減少[4,21-22]。此外，由高雄激素血癥和胰島素抵抗引起胎盤內(nèi)ROS累積增加致胎兒丟失，與胎盤形成缺陷、糖原積累增加、血管生成減少和胎盤線粒體-ROS-SOD1/Nrf2軸失調(diào)有關(guān)[4]。以上研究都表明PCOS患者妊娠期自發(fā)流產(chǎn)風(fēng)險增加，可能與生殖組織中Nrf2通路異常密切相關(guān)。

另外，近期研究發(fā)現(xiàn)一些藥物可作用于Nrf2，可能對PCOS有治療作用。體內(nèi)、體外研究發(fā)現(xiàn)抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）可以調(diào)節(jié)PCOS大鼠模型胎盤中的Nrf2轉(zhuǎn)錄活性，從而下調(diào)核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號反應(yīng)和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，增強(qiáng)胎盤抗氧化、抗炎癥作用，從而提高胚胎存活率[4]。Wang等[23]收集PCOS與正常婦女的血清、卵泡液及卵巢顆粒細(xì)胞（granulosa cells）等進(jìn)行檢測分析，發(fā)現(xiàn)與非PCOS 患者相比，PCOS 患者卵巢中的抗凋亡多肽（Humanin）表達(dá)顯著下調(diào)。并進(jìn)一步在大鼠PCOS模型中證明Humanin通過調(diào)節(jié)Keap1/Nrf2信號通路發(fā)揮抗氧化作用，緩解PCOS患者卵巢顆粒細(xì)胞中的氧化應(yīng)激。Huang等[24]用大鼠PCOS模型驗(yàn)證木犀草素（luteolin）通過上調(diào)Nrf2信號通路增強(qiáng)抗氧化反應(yīng)，恢復(fù)PCOS大鼠的發(fā)情周期和卵巢形態(tài)，提示木犀草素有預(yù)防和治療PCOS的潛力。Kyei等[25]應(yīng)用PCOS小鼠模型發(fā)現(xiàn)抗氧化劑維生素D3和輔酶Q10均能顯著降低卵巢氧化應(yīng)激。Nrf2通路活性失常與流產(chǎn)、妊娠期糖尿病、子癇前期和早產(chǎn)等密切相關(guān)，可使胎盤內(nèi)氧化應(yīng)激和炎性細(xì)胞因子增加，胎盤功能受損，胎兒發(fā)育不良[15]。提示調(diào)節(jié)Nrf2相關(guān)通路可能改善妊娠并發(fā)癥?？傊?，Nrf2信號通路異?？赡軈⑴cPCOS的發(fā)病及其相關(guān)妊娠并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展，而以Nrf2為作用靶點(diǎn)的藥物可能成為PCOS臨床治療的候選藥物之一。

3.2 Nrf2與EMs、子宮腺肌病EMs是一種普遍的慢性炎癥和雌激素依賴性疾病，病理表現(xiàn)為子宮腔外子宮內(nèi)膜樣組織的附著和生長，以疼痛和不孕為主要特征。卵巢類固醇激素失衡、炎癥、氧化應(yīng)激和自噬失調(diào)等多種因素在該病的發(fā)病過程中起關(guān)鍵作用，并可進(jìn)一步引起纖維化病變發(fā)展，繼而發(fā)展為子宮腺肌病[3]。ROS可以影響子宮內(nèi)膜細(xì)胞的通透性和黏附分子的表達(dá)，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。Nrf2是關(guān)鍵的抗氧化轉(zhuǎn)錄因子，通過清除ROS和防止DNA不穩(wěn)定，控制內(nèi)源性抗氧化酶的轉(zhuǎn)錄并防止氧化損傷，防止子宮內(nèi)膜細(xì)胞中EMs的侵害。Jamali等[2]收集異位子宮內(nèi)膜標(biāo)本與在位子宮內(nèi)膜標(biāo)本進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)人異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞中Nrf2基因表達(dá)水平下降，且HO-1和NQO1酶活性均顯著降低。目前大量研究顯示，抗氧化抗炎類藥物可通過靶向激活Nrf2相關(guān)通路，減慢EMs進(jìn)程。有研究發(fā)現(xiàn)，咖啡酸可發(fā)揮抗氧化作用，用于干預(yù)異位子宮內(nèi)膜細(xì)胞時會增加Nrf2基因表達(dá)，同時增強(qiáng)HO-1/NQO1酶促抗氧化防御系統(tǒng)，緩解氧化應(yīng)激[2]。Kapoor等[26]用誘導(dǎo)的大鼠EMs模型研究發(fā)現(xiàn)，柚皮素（naringenin）主要通過調(diào)節(jié)線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、抗炎和抗侵襲反應(yīng)，有效地逆轉(zhuǎn)EMs，并瞬時抑制Nrf2/HO-1/NQO1信號傳導(dǎo)。Liu等[27]發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素通過激活Keap1/Nrf2通路發(fā)揮抗炎鎮(zhèn)痛作用，使EMs大鼠模型中的異位病灶縮小。另外，Nrf2通路激活劑2-氰基-3，12-二氧代齊墩果-1，9-二烯-28-酸甲酯（CDDO-Me）通過抑制氧化應(yīng)激和炎癥微環(huán)境，增加細(xì)胞凋亡，減少血管系統(tǒng)形成，降低纖維化蛋白的表達(dá)，從而對抗EMs的生長和發(fā)展[28]。

此外，子宮腺肌病的關(guān)鍵發(fā)病機(jī)制是腺細(xì)胞穿過子宮內(nèi)膜下肌層損傷結(jié)構(gòu)薄弱的區(qū)域并侵入子宮肌層，損傷和炎癥使氧攝取增加，導(dǎo)致?lián)p傷部位ROS的釋放和累積增加，而Nrf2通過維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)和調(diào)控炎癥反應(yīng)可防御應(yīng)激損傷[29]。Chen等[30]研究發(fā)現(xiàn)Nrf2在子宮腺肌病組織和腺細(xì)胞中較正常對照組過表達(dá)，提示NRF2可能是子宮腺肌病發(fā)病相關(guān)因子，而后進(jìn)一步證明了NRF2的下調(diào)可以抑制腺細(xì)胞侵入子宮肌層（即子宮腺肌病的關(guān)鍵機(jī)制），即NRF2的下調(diào)抑制了子宮腺肌病的發(fā)病。表明了NRF2可能是子宮腺肌病的治療靶點(diǎn)。

4 結(jié)語

Nrf2信號通路在女性卵巢、子宮、胎盤等生殖器官中參與氧化應(yīng)激、炎癥發(fā)生、鐵死亡和自噬等多重調(diào)節(jié)作用。目前研究證實(shí)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)參與多種女性生殖系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展，Nrf2誘導(dǎo)劑因其具有拮抗氧化應(yīng)激和抗炎癥作用，有希望成為女性生殖系統(tǒng)疾病的治療靶標(biāo)。但Nrf2通路參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能，在女性生殖系統(tǒng)疾病領(lǐng)域的研究尚待開發(fā)，深入研究Nrf2通路調(diào)控抗氧化抗炎作用，及其與女性生殖系統(tǒng)疾病的關(guān)系，開展Nrf2相關(guān)藥物針對婦科生殖系統(tǒng)疾病的臨床研究，將成為臨床防治PCOS、EMs等女性生殖系統(tǒng)疾病的新思路和治療策略。