血管内皮Nrf2-ARE通路调控的研究进展与展望

核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)是一种对细胞氧化应激十分敏感的基因转录因子,可诱导依赖抗氧化反应元件(ARE)的多种抗氧化蛋白的合成;Nrf2由Kelch样ECH相关蛋白1(Keap1)扣押于胞浆并被转运至26S蛋白酶体降解,从而维持在生理状态下Nrf2的低转录活性;创伤及氧化应激可诱导Nrf2从Keap1解离并转位至胞核,从而启动下游靶基因的转录激活.由蛋白激酶C(PKC)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、肌酸激酶2(CK2)等蛋白激酶介导的Nrf2磷酸化、亲电子物质对Keap1巯基的修饰,以及泛素-蛋白酶体系统均与Nrf2-ARE通路的转录调控有关.     

Nrf2/ARE通路在抗病原生物感染中的作用研究进展

氧化应激反应是病原生物感染并致病的重要环节,病原生物感染可诱导宿主细胞产生大量的活性氧(ROS)或直接激活Nrf2/ARE通路,产生一系列保护性蛋白,保护宿主细胞抵抗氧化应激损伤。转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)是宿主细胞调节抗氧化应激的一种关键转录因子,可与抗氧化反应元件(ARE)相互作用,诱导抗氧化酶/Ⅱ相解毒酶基因的表达,从而在细胞保护防御中发挥重要作用。Nrf2的表达活性与病原生物感染密切相关,对N rf2/ARE通路在抗病原生物感染中的最新研究进展进行了综述。     

萝卜硫素对急性低温暴露鼠骨骼肌Nrf2介导的抗氧化能力的影响

萝卜硫素(sulforaphane,SFN)是一种在十字花科植物中含量丰富,且具有抗氧化效应的天然物质。本文基于核因子E2相关因子2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)介导的抗氧化系统,探究不同时长低温暴露对骨骼肌抗氧化酶的影响及SFN对低温暴露骨骼肌抗氧化能力的作用。首先,30只雄性C57BL/6N小鼠随机分为常温对照组(0 h组)、低温暴露1 h组(1 h组)和低温暴露3 h组(3 h组)。其次,40只雄性C57BL/6N小鼠随机分为PBS常温对照组(PBS+Con),PBS低温暴露3 h组(PBS+Cold),SFN常温对照组(SFN+Con)和SFN低温暴露3 h组(SFN+Cold)。小鼠在急性温度干预前腹腔注射4次SFN或等体积PBS。急性低温暴露后,取小鼠骨骼肌,试剂盒检测活性氧(ROS)水平、总抗氧化能力(T-AOC)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量;荧光实时定量PCR检测Nrf2介导的抗氧化酶和参与生成谷胱甘肽相关酶的mRNA转录水平;Western blot检测Nrf2介导的抗氧化酶蛋白表达。结果显示,与0和1 h组相比,3 h组小鼠骨骼肌Nrf 2和抗氧化酶基因(Gpx 1、Hmox1、Cat、Sod 1和Nqo 1)的mRNA转录水平显著降低,ROS水平显著增加。与PBS+Con组相比,PBS+Cold组小鼠骨骼肌Nrf2和抗氧化酶(HMOX1和CAT)蛋白表达、GSH/GSSG比值及T-AOC水平显著降低,而GSSG含量和ROS水平增加。与PBS+Cold组相比,SFN+Cold组小鼠骨骼肌Nrf 2 mRNA及其蛋白表达、抗氧化酶(HMOX1和SOD1)蛋白表达、抗氧化酶基因(Gpx 1、Hmox 1、Cat、Sod 1和Nqo 1)mRNA转录水平、参与GSH生成的酶基因(Gclm和Gss)mRNA转录水平、GSH/GSSG比值以及T-AOC水平显著提高,而GSSG含量和ROS水平显著降低。综上,3 h急性低温暴露降低了Nrf2介导的抗氧化作用。而低温暴露前给予SFN补充,则激活了Nrf2介导的抗氧化酶和谷胱甘肽抗氧化系统,增强了骨骼肌抗氧化能力。     

转录因子Nrf2在肝脏疾病中的作用

NF-E2相关因子2(nuclear erythroid 2-related factor 2,Nrf2)是一种能调节肝脏中大量解毒和抗氧化防御基因表达的重要转录因子.氧化应激与各种形式的肝损伤有密切的关系.Nrf2由亲电体压力或氧化应激激活,并通过结合抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)诱导其靶基因,从而对细胞产生保护作用.因此,Nrf2通路在肝脏疾病中的作用已被深入研究.多种动物模型研究结果表明,Nrf2通路通过靶基因表达,在对抗病毒性肝炎、药物性肝损伤、酒精性肝病、非酒精性脂肪肝及肝癌方面表现出了不同的生物功能.根据Nrf2及其信号通路在对抗肝损伤中产生保护作用的相关文献,本文综述并讨论了其作为治疗肝损伤的药物作用靶点方面可能的应用前景.     

Nrf2/ARE信号通路与胃癌耐药关系的研究进展

胃癌是癌症死亡的第二大原因。化疗是胃癌治疗的主要方法之一,胃癌化疗失败的主要原因是对化疗药物的耐受。Nrf2/ARE信号通路与肿瘤耐药的关系是当前的研究热点。转录因子Nrf2作为抗氧化反应中的关键转录因子,可以与抗氧化反应元件ARE结合,正向调节II相解毒酶、抗氧化酶及某些药物转运泵基因等靶基因的表达,诱导胃癌耐药性的产生。该综述整理归纳了Nrf2/ARE信号通路与胃癌耐药之间的关系。     

氧化和化学应激的防御性转导通路——Nrf2/ARE

Nrf2/ARE是近年新发现的机体抵抗内外界氧化和化学等刺激的防御性转导通路．生理条件下,NF-E2相关因子2(Nrf2,NF-E2-related factor 2)在细胞质中与Keap1结合处于非活性、易降解的状态.在内外界自由基和化学物质刺激时,Keap1的构象改变或者Nrf2直接被磷酸化,导致Nrf2与Keap1解离而活化．活化的Nrf2进入细胞核,与抗氧化反应元件(ARE)结合,启动ARE下游的Ⅱ相解毒酶、抗氧化蛋白、蛋白酶体/分子伴侣等基因转录和表达以抵抗内外界的有害刺激．MAPK、PI3K/AKT、PKC等信号通路分子广泛参与了Nrf2的活化和核转位过程,但是具体何种通路被激动、何种通路发挥主导作用,取决于刺激物种类、刺激方式和细胞类型．本文就Nrf2分子结构、Nrf2活化机制、Nrf2/ARE调控的下游基因、与Nrf2相关的信号通路分子以及其在肿瘤、炎症、衰老等应用领域的最新进展进行综述．     

Nrf2在心血管疾病中的作用及机制

作为一种重要的转录调节因子,自1994年被发现以来,Nrf2因其抗氧化和解毒作用引起了研究者的广泛兴趣。Nrf2主要通过结合靶基因启动子上的抗氧化应答元件(anti-oxidant response element,ARE),来转录激活下游靶基因的表达。心血管疾病致死者占全球死亡人数的31%,严重威胁人类健康。由于在抗氧化应激中的重要作用,Nrf2与心血管疾病发生发展关系密切,具有潜在治疗价值。该综述主要介绍了Nrf2作为转录因子的结构特点、上游调节机制和下游功能,并重点对近年来Nrf2在心血管疾病发生发展中的作用研究进展作一介绍。     

Fisetin对H_2O_2诱导细胞内ROS的清除作用及机制探讨

活性氧(reactive oxygen species, ROS)在非酒精性脂肪肝、心血管疾病、癌症、糖尿病等疾病发生发展的过程中具有重要作用。HepG2细胞是评价抗氧化剂对活细胞氧化损伤保护作用的常用细胞模型。为了探讨非瑟酮(fisetin)对H_2O_2诱导细胞内ROS的清除作用及其机制,将HepG2细胞随机分为空白对照组(control)、溶剂对照组(solvent control)、H_2O_2模型组(H_2O_2model group)、fisetin干预组(fisetin+H_2O_2)、fisetin单独处理组(fisetin),检测不同干预组细胞存活率大小及细胞内ROS水平,同时检测核因子E2相关因子2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2)、Kelch样ECH相关蛋白1 (Kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1)及Ⅱ相酶血红素氧合酶-1 (heme oxygenase-1, HO-1)、谷氨酰半胱氨酸连接酶催化亚基(glutamate-cysteine ligase catalytic subunit,GCLC)、谷氨酰半胱氨酸连接酶修饰亚基(glutamate-cysteine ligase modifier subunit, GCLM)、醌氧化还原酶1(NAD(P)H quinone oxidoreductase 1, NQO1)的表达。此外,通过构建Nrf2敲低细胞系,进一步明确Nrf2在fisetin清除ROS过程中的作用。研究发现,与H_2O_2模型组相比, fisetin干预组细胞存活率显著上升; fisetin可抑制由H_2O_2引起的HepG2细胞内ROS的增加,上调Nrf2、HO-1蛋白表达,并下调Keap1蛋白表达; Nrf2稳定敲低后,细胞内ROS水平增加。实验结果表明, fisetin可能通过激活Keap1/Nrf2/抗氧化反应元件(antioxidant response element, ARE)通路诱导HO-1的表达,从而在抗氧化损伤过程中发挥细胞保护作用。     

Nrf2及天然产物导向的Nrf2激活剂研究进展

氧化应激能够破坏细胞内氧化还原平衡,造成系统和组织损伤,最终引起一系列疾病的产生。转录因子E2相关因子2(Nrf2),受Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Keap1)蛋白的调控,是细胞氧化应激反应中的关键因子,在氧化应激条件下,Nrf2从Keap1中分离,然后进入细胞核与抗氧化反应元件(ARE)结合,增加了Ⅱ相解毒酶的表达,保护细胞免受氧化损伤。天然产物对于药物发现具有重要意义,研究显示,Nrf2激活剂绝大多数也是天然产物或天然产物的衍生物。本文介绍Nrf2-Keap1信号通路的作用机制以及常见的天然产物导向的Nrf2激活剂。     

COX-2/Nrf2/ARE信号通路与体内外的抗炎、抗氧化作用机理

近年新研究发现COX-2可使用比COX-1更广泛的底物。比如,除了标准的花生四烯酸外,COX-2也能将二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）等转换成前列腺素衍生物。这些前列腺素衍生物可进一步转化成促进消炎、抗氧化的亲电羰基衍生物（EFOX）分子,并且可以从Keap1解离转录因子Nrf2,继而可以激活多种与抗氧化相关的含ARE应答元件的基因,如血红素氧化酶-1、谷胱甘肽还原酶等。COX-2的这些新功能有可能帮助更好地理解Nrf2/ARE信号通路及其抗炎、抗氧化、诱导肿瘤细胞凋亡等机理。对外源性抗氧化剂触发体内的抗氧化基因及抗炎信号的可能性,以及与饮食相关的抗衰老机理进行探讨。     

Involvement of Nrf2 and Keap1 in the activation of antioxidant responsive element (ARE) by chemopreventive agent peptides from soft-shelled turtle

The antioxidant response element (ARE) is a cis-acting enhancer sequence located in the region containing genes related to antioxidant and detoxification. Under oxidative stress, the induction of nuclear factor-E2-related factor 2 (Nrf2)/ARE is considered as a fundamental process involved in defending reactive oxygen species (ROS) and providing protection against toxic xenobiotics. In this study, we obtained seven antioxidant peptides from soft-shelled turtle and concluded that Glu-Asp-Tyr-Gly-Ala (EDYGA) is the most potent ARE-luciferase inducer. To gain fundamental insights into the role of EDYGA in oxidative stress, we evaluated the effects of EDYGA on the Nrf2/Keap1 system in HepG₂ cells. The results revealed that EDYGA modulated the Nrf2/ARE pathway by enhancing Nrf2 level through the stabilization of Nrf2, which was accomplished by a decrease in the level of Keap1. These actions eventually led to an increase in nuclear Nrf2 accumulation and ARE-binding activity. Moreover, silencing Nrf2 markedly reduced ARE-driven activity induced by EDYGA. Docking results proved that glutamate residues of peptide EDYGA directly bind to Arg 415 of Kelch domain receptor pocke. The results were helpful in understanding the antioxidant activity of peptides from soft-shelled turtle which have potential to be used in foods and drugs as functional ingredients.     

Extract of Ginkgo biloba induces phase 2 genes through Keap1-Nrf2-ARE signaling pathway

The standard extract of Ginkgo biloba (EGb) has been demonstrated to possess remarkable antioxidant activity in both cell lines and animals. However, the molecular mechanism underlying this effect is not fully understood. Phase 2 enzymes play important roles in the antioxidant system by reducing electrophiles and reactive oxygen species (ROS). We demonstrated that EGb induced typical phase 2 genes: glutamate cysteine ligase catalytic subunit (GCLC) and glutathione-S-transferase subunit-P1 (GST-P1), by real-time PCR. To investigate the molecular mechanism of this induction, we used quinone oxidoreductase 1 (NQO1) -- Antioxidant response element (ARE) reporter assay and found that EGb activated the activity of the wild type but not the one with ARE mutated. It indicated that EGb induced these genes through ARE, a cis-acting motif located in the promoter region of nearly all phase 2 genes. Since nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) binds ARE to enhance the expression of phase 2 genes, we detected the Nrf2 content in nucleus and found an accumulation of Nrf2 stimulated by EGb. In a further test of Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1), the repression protein of Nrf2 in the cytosol under resting condition, we found that Keap1 content was inhibited by EGb and then more Nrf2 would be released to translocate into nucleus. Thus, EGb was testified for the first time to induce the phase 2 genes through the Keap1-Nrf2-ARE signaling pathway, which is (or part of) the antioxidant mechanism of EGb.