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。     

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．     

羟基酪醇作为线粒体营养素的调控机制

地中海饮食,特别是橄榄油,赋予了地中海周边国家人民对于退行性疾病的强力抵抗,尤其是心血管疾病和肿瘤的发生率以及致死率相对更低。羟基酪醇是橄榄油中的多酚类化合物之一,在防治紫外辐射、糖尿病、老年性视网膜黄斑病变、心血管疾病以及肿瘤等方面都具有重要的生物学效应。将具体阐述羟基酪醇作为一种线粒体营养素（如通过调节线粒体的动态变化以及Nrf2介导的抗氧化酶的诱导等）如何促进其有益功能。     

自噬与Nrf2信号通路之间联系的研究进展

自噬是人体内常见且重要的生理现象之一,对于维持细胞的稳定及代谢需要具有关键意义。核因子E2相关因子(nuclear factor erythroid-derived factor 2-related factor,Nrf2)是调控细胞对抗外来异物和氧化损伤的关键转录因子,Nrf2信号通路在抗肿瘤、抗应激等方面发挥着广泛的细胞保护功能。随着研究进展,发现自噬与Nrf2信号通路间存在着广泛的相互作用机制。抑制自噬会导致p62积累,进而结合Keap1(Kelch-like ECH-associated protein 1)而激活Nrf2信号通路;同时也有研究发现,磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidyl inositol 3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)等自噬和Nrf2的共同调节通路、活性氧(reactive oxidative species,ROS)等因素也参与自噬与Nrf2之间的相互调控。该文将以近期关于Nrf2信号通路与自噬之间关系研究进展作一综述,希望为临床疾病治疗提供新的视角。     

人源LDHA基因启动子质粒的构建及在肺癌细胞中Nrf2对其转录表达调控和功能分析

为探索核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,Nrf2)调节肿瘤代谢进而影响肿瘤细胞迁移的分子机制,着重研究了Nrf2对乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A,LDHA)表达的调控。首先成功构建了人源LDHA基因启动子萤火虫荧光素酶报告基因质粒LDHA-luc。将质粒LDHA-luc与Nrf2表达载体共同转染A549细胞,转染后经双荧光素酶报告基因系统检测,显示共转Nrf2质粒时LDHA-luc活性明显要比对照组高;同时,转染Nrf2质粒时LDHA的蛋白质表达水平明显高于对照组,表明在A549细胞中Nrf2促进LDHA的转录和表达。而LDHA的上调会促进酸性肿瘤微环境的形成,促进细胞迁移。因此,成功构建的人源LDHA基因启动子萤火虫荧光素酶报告基因质粒LDHA-luc及探索出的Nrf2对LDHA基因表达的调控,为进一步研究Nrf2通过LDHA影响细胞代谢进而促进细胞迁移奠定了基础。     

Nrf2 信号通路及其在肝组织中的作用

肝脏是一个多方面高度调节的防御性器官,能够抵御多种化学/ 氧化应激,而在这个防御系统的最前线是一群被称作转录因子的特殊蛋白,这些蛋白能识别并结合于特异性基因启动子区域中特异的DNA 元件,从而调节多种细胞保护性基因的基础型和诱导型表达,发挥细胞保护作用。而转录因子NF-E2 相关因子2（Nrf2）是细胞防御化学/ 氧化应激的重要调节因子之一。综述Nrf2 信号通路中主要调控因子的相互作用、Nrf2 的激活与失活机制以及Nrf2 信号通路在肝组织中的作用。     

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.     

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.     

人参皂苷Rd通过下调Nrf2表达调控H460细胞的增殖和凋亡

核转录因子红细胞系-2p45相关因子-2(nuclear factor erythroid-2p45-related factor 2,Nrf2)是细胞应对外界应激的主要调控因子,通过调控一系列细胞保护酶,维持细胞稳态。然而,在许多肿瘤细胞中Nrf2过度激活,导致肿瘤细胞获得增殖优势并产生化疗耐药,因此,靶向抑制Nrf2是肿瘤增敏治疗的一种新思路。人参皂苷Rd是人参皂苷中的重要活性成分,具有显著的抗肿瘤作用。本研究以不同浓度的人参皂苷Rd处理人非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)H460细胞,利用CCK-8法检测细胞活力;倒置显微镜观察H460细胞的形态变化;流式细胞术检测细胞周期及凋亡率;RT-qPCR和Western印迹检测的Nrf2及其下游调控基因的表达情况;此外通过转染Nrf2-siRNA下调H460细胞中Nrf2的表达,观察其对人参皂苷Rd增敏的影响。结果显示,与对照组相比,人参皂苷Rd能够抑制H460细胞增殖活力,诱导细胞G_0/G_(1 )期阻滞,促进细胞凋亡,具有剂量依赖性(P0.05);此外,人参皂苷Rd能够下调Nrf2,醌氧化还原酶1 [NAD(P)H:quinoneoxidoreductase,NQO1],谷氨酰半胱氨酸连接酶催化亚基(glutamate--cysteine ligase catalytic subunit,GCLC)和调节亚基(glutamate--cysteine ligase regulatory subunit,GCLM)的mRNA和蛋白质水平,同时增强H460细胞对化疗药的敏感性(P0.05),而转染Nrf2-siRNA后,人参皂苷Rd的增敏作用减弱。表明人参皂苷Rd可以抑制非小细胞肺癌H460细胞活性并增敏化疗,其机制可能是通过抑制Nrf2信号通路来实现。     

内皮细胞和平滑肌细胞氧化应激时Nrf2/ARE信号通路对抗氧化基因表达的调控:与动脉粥样硬化和先兆子痫的关系

动脉粥样硬化、糖尿病、慢性肾功能衰竭和先兆子痫等血管疾病时活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成增加,容易导致内皮依赖性血管舒张功能的损害和血管损伤,而细胞可以诱导多种编码Ⅱ相解毒酶和抗氧化蛋白的基因表达,从而减轻ROS和亲电子物质介导的细胞损伤。一个被称为抗氧化反应元件(antioxidant response element,ARE)或亲电子反应元件(electrophile response element,EpRE)的顺式转录调控元件,可以介导诸如亚铁血红素加氧酶1、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶、硫氧还蛋白还原酶、谷胱甘肽-S转移酶和NAD(P)H:苯醌氧化还原酶等基因的转录。其他抗氧化酶,如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和非酶清除剂(如谷胱甘肽)等也参与ROS的清除。转录因子NF-E2相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2, Nrf2)是属于Cap‘n’Collar家族的转录因子,具有碱性亮氨酸拉链(basic region-leucine zipper,bZIP),它在ARE介导的抗氧化基因表达中起重要的作用。在正常情况下,Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein-1,Keapl)与Nrf2耦联,并与肌动蛋白细胞骨架结合被锚定于胞浆,但是在半胱氨酸残基发生氧化的情况下,Nrf2和Keapl解耦联,进入细胞核并与ARE结合,从而激活多种抗氧化基因和Ⅱ相解毒酶基因的转录。蛋白激酶C、丝裂原活化蛋白激酶和磷脂酰肌醇-3激酶参与Nrf2／ARE信号转导的调控。本文综述了有关Nrf2／ARE信号转导通路在血管稳态和动脉硬化、先兆子痫等疾病情况下内皮及平滑肌细胞对抗持续性氧化应激中起的作用。     

核转录因子相关因子2的活化在肿瘤代谢中的作用

核转录因子(NF-E2)相关因子2（nuclear factor erythroid 2 related factor 2, Nrf2）是细胞应对外界应激的主要调控因子,通过调控多种靶基因的表达,在生理条件下减轻氧化应激,维持细胞稳态。其上游受多种因素调控,包括氧化与亲电应激、外界营养状态、细胞内代谢中间产物和能量状态等。在肿瘤细胞中,异常活跃的Nrf2使其抗氧化能力增强,并且通过介导代谢重编程（metabolic reprogramming）,促进肿瘤细胞增殖和生长。Keap1 (Kelch-like ECH-associated protein 1)是氧化和亲电应激感受器,通过募集泛素降解系统,对Nrf2的活性起主要调控作用。本文介绍Keap1依赖与非依赖条件下Nrf2的活化途径,着重介绍在肿瘤中Nrf2的异常活化,以及如何调控代谢重编程进而调节肿瘤细胞的合成代谢,最终促进肿瘤的进展。     

核因子E2相关因子1诸多亚型的产生机制及其在疾病中的作用

核因子E2相关因子1 (nuclear factor-erythroid 2 related factor 1,Nrf1/Nfe2l1)在个体正常生长发育过程中具有维持细胞内稳态和器官完整性的作用。其功能缺失会产生严重的氧化应激和基因组不稳定等,继而导致肝癌、神经退行性疾病等多种疾病。近年研究发现,Nrf1存在多种具有不同程度活化活性甚至相反活性的亚型,这些亚型的分布可能在肿瘤的发生发展过程中具有重要作用。为了更好地了解Nrf1在组织细胞中所发挥的功能,本文简要介绍Nrf1的发现历程,并从选择性剪切加工、内部选择性翻译起始、翻译后剪切加工等方面阐述Nrf1亚型的产生机制,同时详细阐明“跨膜动态加工”、“位点特异性剪切加工”、“泛素依赖性剪切加工”3种翻译后加工模型的差异。最后,介绍Nrf1各亚型的生物学功能及其产生过程出现异常时在疾病中的作用。本文着重对Nrf1各亚型产生机制及其在疾病中的作用进行综述,力求为寻找肿瘤治疗的新策略提供新的方向。     

Nrf3通路参与星形胶质细胞对抗鱼藤酮毒性的保护作用

目的：寻找星形胶质细胞在对抗由鱼藤酮导致的氧化应激中发挥保护作用的相关分子并探讨其作用机制。 方法：小鼠多巴胺能MN9D细胞分别在星形胶质细胞条件培养液（ACM）与星形胶质细胞用新鲜培养基中培养24小时后加入鱼藤酮作用48小时。细胞计数,评价星形胶质细胞条件培养液对MN9D细胞的保护作用。利用基因芯片技术寻找MN9D细胞在ACM处理后发生表达上调或下调基因,并对这些基因进行分析,找出有意义基因。结果： 在不同作用时间和鱼藤酮浓度梯度下,经过ACM处理的MN9D细胞活性显著高于在普通培养基中培养的细胞。初步得到104个差异表达基因,其中62个表达上调基因,42个表达下调基因。这些基因主要与凋亡、肿瘤、细胞周期、代谢、信号转导、转录调节、翻译调节和传递蛋白等相关。对其中的Atp5a1,Nrf3基因进行分析,发现Nrf3通路参与了ACM的保护作用。结论： ACM能保护MN9D细胞抵抗鱼藤酮所致的细胞毒性, Atp5a1,Nrf3,GCL,NQO1等基因经ACM处理后发生差异表达,可能是星形胶质细胞保护作用的部分下游信号通路。     

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对缺氧/复氧诱导的SH-SY5Y细胞线粒体分裂的影响

目的:通过体外模拟脑缺血再灌注损伤的细胞模型,探究核转录相关因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2,Nrf2)与线粒体分裂是否存在调控关系。方法:通过三气培养箱和无糖培养基模拟氧糖剥夺/复氧(Oxygen and glucose deprivation/reperfusion,OGD/R)的条件,将OGD4 h、6h、8h和10h与R0h、6h、12h、18h、24h多个时间点组合,通过CCK8试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK8)检测细胞的存活率,最终以细胞凋亡明显但仍有半数存活的OGD4 h/恢复R18 h为条件建立细胞OGD/R模型;用Nrf2激动剂叔丁基对苯二酚(Tert-butylhydroquinone,t BHQ)和抑制剂鸦胆子苦醇(Brusatol,Bru)对细胞进行干预处理;蛋白免疫印迹(Western blot,WB)法检测Nrf2、动力相关蛋白1(Dynamin-related protein 1,Drp1)的表达量;制备细胞沉淀的切片,通过电镜观察细胞内线粒体的形态。结果:OGD/R+t BHQ组Nrf2蛋白的表达明显高于OGD/R组,且OGD/R+t BHQ组Drp1蛋白的表达则低于OGD/R组(P0.05),而OGD/R+Bru组Nrf2蛋白的表达低于OGD/R组,且OGD/R+Bru组Drp1蛋白的表达高于OGD/R组(P0.05);电镜观察结果显示OGD/R+t BHQ组线粒体分裂的程度和比例较OGD/R组有所减少,而在OGD/R+Bru组有增多(P0.05)。结论:Nrf2对线粒体分裂有负向调控作用,可能机制是经由Drp1蛋白发挥作用。     

氧化还原内稳态关键因子Nrf2对新陈代谢的调节作用

核转录因子红细胞系2-p45相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-p45 related factor 2,Nrf2)是调控细胞氧化还原稳态的重要转录因子。除了调节氧化应激反应外,近年来,Nrf2在代谢调节中的重要作用也备受关注。文章重点综述了Nrf2调控细胞的糖代谢、脂代谢、核酸代谢和氨基酸代谢的方式,并论述了Nrf2失调导致的多种代谢相关疾病,包括糖尿病、脂肪肝、帕金森氏症和肿瘤。最后,讨论了代谢压力介导的Nrf2活性改变与长寿、肿瘤防治及压力应激的关系。     

氧化还原内稳态关键因子Nrf2对新陈代谢的调节作用北大核心CSCD

核转录因子红细胞系2-p45相关因子2(nuclear factor-erythroid 2-p45 related factor 2,Nrf2)是调控细胞氧化还原稳态的重要转录因子。除了调节氧化应激反应外,近年来,Nrf2在代谢调节中的重要作用也备受关注。文章重点综述了Nrf2调控细胞的糖代谢、脂代谢、核酸代谢和氨基酸代谢的方式,并论述了Nrf2失调导致的多种代谢相关疾病,包括糖尿病、脂肪肝、帕金森氏症和肿瘤。最后,讨论了代谢压力介导的Nrf2活性改变与长寿、肿瘤防治及压力应激的关系。     

有氧运动对高脂膳食小鼠心肌损伤中Nrf2/GPX4/Ferroptosis通路的作用*

目的: 探讨核因子E2相关因子2(Nrf 2)激活谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)抑制铁死亡(Ferroptosis)的通路在有氧运动预防高脂膳食小鼠心肌损伤中的保护作用。方法: 40只5周龄SPF 级C57BL/6雄性小鼠随机分为安静对照组(NC)、运动组(NE)、高脂组(HC)和高脂+运动组(HE,高脂与跑台运动同时开始),每组10只。高脂膳食采用60% Kcal SPF级高脂模型饲料喂养,自由进食。有氧运动采用递增负荷跑台运动,每周5 d,60 min/d,速度从13 m/min开始,每两周速度递增1 m/min。14周后取心肌和血液。HE染色观察心肌组织结构变化。Western blot 检测心肌Nrf2/GPX4/ Ferroptosis相关蛋白表达。分光光度法测定心肌过氧化物浓度和抗氧化酶活性。ELISA法检测心肌线粒体8-OHdG和血清胰岛素水平。结果: 与对照组相比,高脂组的心肌纤维间隙脂质集聚增加,FBG和FINS显著增加,而ISI显著下降(P＜0.01);与高脂组相比,高脂运动组的心肌纤维间隙脂质集聚减少, T-AOC、T-SOD、GSH活性显著增强,心肌线粒体8-OHdG和心肌铁含量降低(P＜0.01),FPN1、FTH1、GPX4、GLUT1和细胞核内Nrf2显著升高(P＜0.01)。结论: 有氧运动可促进小鼠心肌Nrf2转位入核增强GPX4表达,抑制心肌Ferroptosis发生,同时促进心肌抗氧化酶活性,抑制心肌线粒体过氧化损伤。     

黄芩素-7-甲醚对高原缺氧小鼠脑组织保护作用研究

研究黄芩素-7-甲醚对高原缺氧小鼠脑组织的保护作用及机制。用50只小鼠进行常压耐缺氧实验,测定黄芩素-7-甲醚的有效剂量。然后将88只小鼠随机分为正常对照组、缺氧模型组、芦丁组和黄芩素-7-甲醚组,连续灌胃给药5天,最后一个给药60 min后,置于模拟海拔8000 m氧舱内停留12 h,检测脑组织中含水量、过氧化氢(H2O2)、一氧化氮(NO)、丙二醛(MDA)、乳酸脱氢酶(LDH)、抗氧化酶以及Nrf2和HO-1蛋白的表达情况。结果发现:低压低氧能够诱导小鼠脑含水量、脑组织中H_2O_2、NO和MDA含量以及LDH活性显著增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性显著减低,Nrf2和HO-1蛋白表达增强。经黄芩素-7-甲醚预处理后能够显著降低高原缺氧小鼠脑组织中H_2O_2、MDA和NO含量以及LDH活性,提高抗氧化酶的活性,同时进一步增加Nrf2和HO-1蛋白的表达。以上结果表明:黄芩素-7-甲醚能够缓解高原缺氧导致脑组织氧化应激损伤,作用机制可能与清除自由基,激活Nrf2/ARE/HO-1信号途径,提高抗氧化酶活性有关。     

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。