枸杞多糖對Nrf2信號通路調(diào)控作用的研究進(jìn)展

林 鵬，張 璨，楊 玉，楊光遠(yuǎn)，劉明遠(yuǎn)，

(1.佳木斯大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007；3.佳木斯大學(xué)第一附屬醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154003)

枸杞是我國傳統(tǒng)的藥用植物，主要包括寧夏枸杞和中華枸杞，其果實(shí)為枸杞子。枸杞子性平、味甘、無毒，具有滋補(bǔ)肝腎、益精明目的功效[1]。枸杞子的活性成分包括枸杞多糖(lycium barbarum polysaccharide，LBP)、黃酮、類胡蘿卜素等[2]，其中LBP 具有抗氧化衰老、抗腫瘤、抗炎、增強(qiáng)免疫、降低血糖血脂、保護(hù)視網(wǎng)膜、肝臟、腎臟和神經(jīng)等作用[3-6]，對于多種疾病的預(yù)防與治療具有巨大潛力。急性毒性研究表明，在LBP 最大給藥劑量20 g/kg 時(shí)，小鼠血液和主要代謝排泄器官無明顯毒性[7]，證實(shí)LBP屬實(shí)際無毒物質(zhì)。

核因子E2 相關(guān)因子2(nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2)是細(xì)胞內(nèi)抗氧化和抗炎癥損傷的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在多種疾病中扮演重要角色[8]。生理?xiàng)l件下，胞質(zhì)中Nrf2 與其特異性阻遏蛋白Kelch 樣ECH 相關(guān)蛋白1(Keleh-like ECH-associated protein 1，Keap1)結(jié)合，通過泛素-蛋白酶體途徑被降解。病理情況下，Nrf2 與Keap1 解離，進(jìn)入細(xì)胞核，與抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant response element，ARE)結(jié)合后，有助于清除活性氧(reactive oxygen species，ROS)等有害物質(zhì)，并促進(jìn)多種細(xì)胞保護(hù)因子的轉(zhuǎn)錄[9]。近年來，已有大量文獻(xiàn)證實(shí)LBP 可以激活Nrf2信號通路，預(yù)防或減輕多種疾病的進(jìn)程。本文對LBP調(diào)控Nrf2信號通路發(fā)揮抗氧化、減輕炎癥反應(yīng)、調(diào)控細(xì)胞凋亡等作用研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 抗氧化和抗炎癥作用

1.1 減輕氧化應(yīng)激損傷

氧化應(yīng)激在許多疾病的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。LBP可以通過激活Nrf2-ARE 信號通路，使細(xì)胞分泌內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)，促進(jìn)下游血紅素氧合酶1(heme oxygenase-1，HO-1)的表達(dá)，從而減輕氧化應(yīng)激。梁冉[10]通過H2O2模擬年齡相關(guān)性黃斑變性的體外模型來探討LBP 對APRE-19細(xì)胞氧化應(yīng)激的影響，結(jié)果顯示，LBP 預(yù)處理增強(qiáng)了Nrf2 蛋白的核轉(zhuǎn)錄及其下游HO-1 的表達(dá)，降低了ROS、丙二醛的表達(dá)水平，增強(qiáng)了超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶以及過氧化氫酶的表達(dá)。在干擾Nrf2轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)后，LBP的保護(hù)作用幾乎消失。表明LBP可以通過調(diào)控Nrf2-HO-1信號通路，促進(jìn)ARPE-19細(xì)胞抵抗H2O2刺激引起的細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷。黃健佳等[11]研究發(fā)現(xiàn)LBP可以改善CCl4所誘導(dǎo)的犬急性肝損傷。其主要途徑是通過誘導(dǎo)Nrf2信號通路激活，恢復(fù)過氧化氫酶的活性，并增加肝臟的抗氧化能力。目前，已有大量文獻(xiàn)證實(shí)LBP 可以通過激活Nrf2信號通路減輕氧化應(yīng)激作用[12-14]，對青光眼[15]、糖尿病視網(wǎng)膜損傷[16]、紫外線輻射[17]、神經(jīng)毒性[18]、心肌缺血再灌注損傷[19]等起到保護(hù)作用。

1.2 抗炎癥作用

炎癥反應(yīng)是機(jī)體內(nèi)的一種保護(hù)反應(yīng)，分為急性炎癥與慢性炎癥。短暫的急性炎癥會清除外源物質(zhì)，從而保護(hù)機(jī)體。若未能及時(shí)清除外源物質(zhì)，則會演變?yōu)槁匝装Y，從而引起各種疾病[20]。Xiong 等[21]通過建立C57BL/6 野生型小鼠急性胰腺炎模型，發(fā)現(xiàn)經(jīng)LBP 預(yù)處理可以上調(diào)Nrf2 與HO-1 的表達(dá)，下調(diào)腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF-α)和白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)等炎性介質(zhì)的水平；而在Nrf2基因敲除小鼠中，LBP的上述作用消失。Zheng等[22]通過建立小鼠高濃度氧急性肺損傷模型，證實(shí)LBP 可以通過調(diào)控Keap-Nrf2-HO-1 信號通路，降低模型小鼠中IL-1β、TNF-α、IL-6 含量，從而減輕炎癥反應(yīng)。

2 調(diào)控細(xì)胞凋亡進(jìn)程

2.1 減輕細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是指機(jī)體在個(gè)體正常發(fā)育或內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡時(shí)，由遺傳基因調(diào)控的主動的程序性死亡[23]。多種疾病的病理學(xué)過程與細(xì)胞凋亡紊亂有關(guān)[24]。李永盛[25]分別建立乙醇誘導(dǎo)和抗結(jié)核藥物誘導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷模型，均發(fā)現(xiàn)在給予LBP后可以提高Nrf2蛋白核轉(zhuǎn)位水平，caspase-3 蛋白表達(dá)下降，凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2/Bax 比值升高，凋亡率降低。He 等[26]通過SD 大鼠建立視網(wǎng)膜缺血再灌注(ischemia-reperfusion，I/R)模型，發(fā)現(xiàn)LBP可增加I/R損傷后視網(wǎng)膜中Nrf2核的積累和HO-1的表達(dá)，從而減輕細(xì)胞凋亡，降低視網(wǎng)膜I/R損傷。Huang等[27]對支原體感染的脾淋巴細(xì)胞(splenic lymphocytes，SLs)給予LBP后，發(fā)現(xiàn)LBP呈劑量依賴性提高Nrf2 與HO-1 的mRNA 與蛋白表達(dá)水平，降低了促凋亡基因mRNA 與凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)，表明LBP 可激活Nrf2/HO-1信號，抑制細(xì)胞凋亡以保護(hù)SLs細(xì)胞免受支原體感染后的細(xì)胞凋亡。

2.2 調(diào)控細(xì)胞自噬

自噬為細(xì)胞程序性死亡方式之一[28]，可將受損和衰老的細(xì)胞器、異常累積的蛋白質(zhì)包裹于溶酶體融合形成自噬溶酶體，并將其分解成脂肪酸、氨基酸和ATP底物[29]。這些產(chǎn)物可以補(bǔ)充機(jī)體損耗，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)重要成分更新，促進(jìn)細(xì)胞代謝[30]。自噬的失調(diào)會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)異常蛋白或功能不良細(xì)胞器的累積，從而引起神經(jīng)退行性病變、自身免疫缺陷和代謝綜合征等[31]。Pan等[32]發(fā)現(xiàn)LBP可促進(jìn)H9C2細(xì)胞在I/R損傷中Nrf2的核轉(zhuǎn)錄，提高P62 水平，降低自噬標(biāo)志物Beclin-1 和LC3-II/LC3-I 的水平，抑制自噬發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用。但給予自噬激動劑RAPA后，Nrf2基因與蛋白表達(dá)均顯著降低，治療效果被明顯抑制，證實(shí)LBP 抑制自噬減輕心肌I/R 損傷與激活Nrf2 信號通路具有密切聯(lián)系。在小鼠腦I/R 損傷中，LBP 可以通過激活Keap1-Nrf2-HO-1信號通路，降低LC3-II 與Beclin-1的蛋白表達(dá)，抑制自噬從而減輕腦I/R損傷[33]。Peng等[34]研究表明被H2O2損傷的人皮膚黑色素PIG1 細(xì)胞在給予LBP 處理后，可促進(jìn)PIG1 細(xì)胞的增殖，抑制細(xì)胞凋亡，提高自噬蛋白的表達(dá)水平，從而減輕細(xì)胞損傷。在沉默Nrf2 RNA 后，其自噬能力以及促進(jìn)PIG1 細(xì)胞增殖作用減弱，細(xì)胞損傷加重，證實(shí)LBP 可激活Nrf2信號通路誘導(dǎo)自噬，將來可嘗試用于白癜風(fēng)的治療。

2.3 調(diào)節(jié)細(xì)胞鐵死亡

鐵死亡是一種新的細(xì)胞死亡形式，與I/R 損傷、腫瘤及神經(jīng)損傷等多種疾病的病理生理過程相關(guān)[35]。鐵死亡主要受到基因調(diào)節(jié)，抗氧化劑和鐵螯合劑能夠抑制鐵死亡[36]。研究表明，LBP 可通過調(diào)節(jié)鐵死亡抑制乳腺癌細(xì)胞增殖[37-38]。Jiang 等[39]通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)，表明LBP可通過促進(jìn)Nrf2激活，減少氧化應(yīng)激并抑制鐵死亡，從而減輕電離輻射誘導(dǎo)的口腔黏膜損傷。

3 增強(qiáng)化療效果

Nrf2信號通路在惡性腫瘤的發(fā)生與發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。適當(dāng)激活Nrf2與其下游靶基因，可促進(jìn)多種抗氧化應(yīng)激損傷機(jī)制，能夠有效的起到抑癌作用。同時(shí)，Nrf2的激活還可影響化療藥物療效?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道LBP可與其他抗腫瘤藥物聯(lián)合使用，共同促進(jìn)Nrf2信號通路激活，提高免疫，增強(qiáng)抗腫瘤療效。Zhu 等[40]發(fā)現(xiàn)LBP 聯(lián)合紫杉醇/順鉑后，可激活Keap1-Nrf2-HO-1信號通路，顯著提高化療效果，降低化療誘導(dǎo)的毒性，抑制卵巢癌細(xì)胞的生長。李曉鯤等[41]在惡性腦膠質(zhì)瘤模型中也證實(shí)LBP可以通過上調(diào)Keap1-Nrf2通路，增強(qiáng)化療藥物療效，并減少不良反應(yīng)的發(fā)生。

4 小結(jié)與展望

LBP藥理活性廣泛，不良反應(yīng)少，開發(fā)前景廣闊。受其調(diào)控的Nrf2信號通路是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最重要的內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激通路[42]。已證實(shí)多種疾病，如癌癥、糖尿病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)退行性疾病等[43-44]均與Nrf2 信號通路相關(guān)，但LBP 調(diào)控Nrf2 信號通路的機(jī)制還不夠明確。相信隨著研究的深入，LBP調(diào)控Nrf2信號通路的更多細(xì)節(jié)將被揭曉，可為更多的相關(guān)疾病提供預(yù)防或治療方案。