Nrf2在妊娠糖尿病中的研究進展*

秦嘉萍，陳為民，劉廣文，顧匯權 綜述，劉 嬙 審校

海南醫學院基礎醫學與生命科學學院藥理教研室，海南海口 571101

妊娠期糖尿病(GDM)是孕婦在妊娠期發生的常見并發癥之一，臨床表現為妊娠期內出現高血糖，嚴重危害母嬰健康[1]。目前廣泛認為GDM的進程與孕婦在高血糖狀態下的過度氧化應激密切相關，因此抗氧化應激機制對GDM及相關并發癥的預防和治療具有重要的意義，尋找發揮抗氧化的作用靶點成為改變目前治療方案的新思路[2]。核因子E2相關因子2(Nrf2)是機體維持氧化還原穩態的一種內源性轉錄因子，在細胞核內與相應抗氧化蛋白結合后，發揮抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用[3]。本文將著重從Nrf2的生物學功能角度出發，針對GDM氧化應激的發病機制，探究其作為GDM防治潛在靶點的可能，為GDM的改善和治療提供新思路。

1 Nrf2的生物學功能

Nrf2是一種堿性亮氨酸拉鏈(bZip)轉錄因子和CNC轉錄因子[4]，正常情況下在細胞質內與Keap1結合被泛素化降解，維持Nrf2低水平。在氧化應激狀態下Keap1-Nrf2復合體解離，游離的Nrf2在細胞核內與Maf形成二聚體，激活抗氧化元件(ARE)下游的抗氧化蛋白表達，發揮對細胞的保護作用，是維持機體氧化還原動態平衡的關鍵反應之一，提高Nrf2水平可發揮抗氧化和解毒等重要生物活性功能[5]。Nrf2為該通路主要的調控元件，與該通路下游多個作用靶點如醌氧化還原酶(NQO1)、血紅素加氧酶(HO-1)等結合來誘導抗氧化應激，從而改善糖尿病、癌癥等疾病[6]。此外，Nrf2與NF-κB發生信號交互，通過消除活性氧(ROS)激活NF-κB和抑制核易位介導炎癥反應，還可以協同MAPK等信號通路，發揮抗炎、抗腫瘤、維持線粒體穩定、調節細胞凋亡等生物學功能[7-9]。

2 Nrf2與氧化應激

近年來，已有研究表明，Nrf2信號通路在減輕高糖產生ROS對機體的損傷方面具有良好作用[10]，在氧化應激刺激下，受Keap1負性調節的Nrf2表達上調，下游的保護性基因開始轉錄。其中的抗氧化酶系，如HO-1、NQO1可以將多余的自由基清除，同時可以清除已經被氧化的蛋白[11]。Nrf2表達增加可以通過抑制ROS產生、線粒體去極化和脂質過氧化等途徑，有效地抑制氧糖剝奪以及復氧誘導的氧化應激損傷[12]。QI等[13]研究發現，蛋白激酶C(PKC)信號通路可以抑制PKC依賴的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶激活，產生大量ROS，誘導Nrf2核易位，同時上調HO-1和NQO1的表達，從而防止心肌缺血再灌注損傷。并且Nrf2還可以通過多元醇限速酶(醛糖還原酶)抑制多元醇途徑過度活躍，減輕氧化應激損傷[14]。

3 GDM與氧化應激

GDM的發病與多種風險因素有關[15]。與胰島β細胞損傷表現為胰島素絕對缺乏的Ⅰ型糖尿病不同，GDM和胰島素相對缺乏的Ⅱ型糖尿病相似，是一種發生在妊娠時期的特殊型糖尿病。但GDM患者的血糖波動相對較小，血糖易于控制，多數患者血糖可以通過飲食和運動得到控制，少數患者需要使用胰島素控制血糖。其發病的主要原因是胰島素抵抗(IR)，而IR又與過度氧化應激反應密切相關[16-18]。其產生機制主要與以下幾個方面相關：ROS的過度產生、脂質過氧化(LPO)、線粒體功能障礙等。

3.1ROS的過度產生 在高糖狀態下，葡萄糖的自身氧化會激活機體PKC，通過PKC依賴的NADPH氧化酶激活誘導產生大量ROS。并且葡萄糖多元醇代謝路徑會活化，活化過程需消耗還原型谷胱甘肽(GSH)，從而增加了ROS的合成量。各類蛋白質在長期高血糖的情況下也增加糖基化反應，糖化作用的延長導致產生糖基化終產物，糖基化反應過程也增加了ROS的產生。ROS的過度產生會導致機體內的氧化還原平衡被打破從而誘導IR導致GDM的發生[19]。

3.2LPO LPO使得未分化的前脂肪細胞形成新脂肪細胞的能力降低，新脂肪生成的失敗通過脂毒性和脂肪因子分泌失調造成高血糖[16]。LPO會產生對胰島β細胞有害的生物活性醛，如4-羥基烯醛[17]。激活Nrf2信號通路調控脂肪生成轉錄因子表達，調節脂肪細胞的分泌，從而抑制脂質的積累。如使瘦素負反饋正常拮抗胰島素的糖與非糖物質轉化和脂質合成功能；阻止抵抗素通過上調炎癥信號通路NF-κB誘導胰島素信號傳導異常；恢復脂聯素分泌從而增強對胰島素的敏感性，防止其中間代謝產物游離脂肪酸(FFA)損傷胰島素靶器官，從而有助于GDM的治療[20-21]。

3.3線粒體功能障礙 線粒體功能障礙在糖尿病發生初期就表現出無法忽視的關鍵作用。線粒體是氧化磷酸化的重要場所，是參與代謝的主要細胞器。除了參與氧化代謝以外，線粒體還參與了細胞凋亡、炎癥表達、信號傳導等多項生理活動。增強Nrf2表達可調節線粒體障礙后突觸，維持細胞內外鈣離子濃度平衡，使氧化磷酸化正常進行。線粒體的抗氧化功能(如超氧化物酶和過氧化物酶)也得以維持[22]。改善線粒體障礙成為了預防糖尿病早期發生的重要因素。除了以上的主要影響因素之外，其他多種因素如負責蛋白的合成和折疊的內質網障礙、炎癥因子分泌失調等共同作用影響著GDM的發生[23-24]。

4 Nrf2與GDM

相較于糖尿病患者，GDM患者表現出的碳水化合物代謝性損傷發生于妊娠期，也會隨著妊娠的終止而消失[25]。研究發現，天然Nrf2激活劑可通過激活Nrf2用于治療GDM[26]，女性妊娠時氧化應激狀態在圍生期中發揮核心作用，氧化應激水平過高會直接或間接導致病理性妊娠的發生，誘發妊娠高血壓、妊娠糖尿病，子癇前期(PE)、肩難產、嚴重的會陰裂傷、新生兒低血糖和新生兒死亡等嚴重結局[27]。通過上調Nrf2水平維持機體內氧化還原平衡，避免氧化應激帶來的細胞損傷，預防GDM孕婦產后進一步發展為Ⅱ型糖尿病，對于GDM孕婦和胎兒的遠期健康具有重要意義[28]。

4.1Nrf2在母體上的表達 GDM孕婦在氧化應激的病理條件下，內皮細胞遭受損傷，Nrf2的內源性保護機制被觸發，Nrf2表達上調，促使下游蛋白HO-1表達，從而抑制氧化應激反應。在高糖或氧化應激刺激下，過度氧化產生的ROS也對母體的血管內皮細胞、腎小球內皮細胞、視網膜細胞等產生嚴重的損傷[23,29]。

研究發現，通過Nrf2/HO-1信號通路激活抗氧化酶可以顯著緩解GDM癥狀[28]。對于GDM小鼠，天然或合成的Nrf2激活劑如蝦青素，可以恢復懷孕db/+小鼠肝臟中Nrf2/HO-1信號通路的活性，通過激活抗氧化酶，抑制體內氧化應激，減輕GDM癥狀[29]；既往研究表明，缺氧/復氧治療通過在GDM小鼠中恢復肝臟Nrf2/HO-1抗氧化信號傳導而顯著緩解β細胞功能不全和葡萄糖耐受不良，緩解血脂異常和氧化應激，增強抗氧化酶活性，最終改善胎兒發育[30]。在高糖狀態下Nrf2的活化也可以改善GDM小鼠的血管生成能力和動脈粥樣硬化指數，降低GDM孕鼠胰島素抵抗，從而改善生殖結局[31-33]。

4.2Nrf2在胎盤上的表達 在氧化應激狀態下，GDM可能損傷胚胎發生和胎盤發育。有研究通過測定GDM和健康孕婦胎盤Nrf2和抗氧化酶的表達，并考察其母體和臍帶血漿以及胎盤組織氧化應激參數，發現GDM患者胎盤中Nrf2與過氧化氫酶表達顯著增高，呈正相關[34]，說明機體通過Nrf2信號傳導進一步保護胎盤免受氧化應激損傷。

Nrf2的激活可以增加子宮內膜細胞中鐵轉運蛋白的表達，刺激其向滋養層細胞鐵的釋放，增強子宮內膜容受性，調節子宮內膜中的鐵穩態，有助于滋養層細胞和胚胎發育[35]。GDM中產生過量的ROS可引起胎盤組織表型變化，使得為母親和胎兒之間提供物質交換和擴散的合胞體滋養層細胞核的聚集形成合胞體結[31-32]。合胞體結內的細胞核顯示出類凋亡狀變性，這些細胞核無轉錄活性，不能完整表達合胞體的生物功能。胎盤暴露于缺氧、高氧或氧化應激的條件下都可能會導致合胞體結數量增加，影響胎盤正常發育。依賴Nrf2抗氧化防御的功能上調，可以使細胞滋養層和合胞體滋養層中合胞體結脫落，有助于緩解GDM對胎盤造成的損傷[36-37]。此外，ROS的過度產生是導致細胞凋亡的重要因素，激活Nrf2可以抑制絨毛膜滋養層細胞的氧化應激與凋亡，對妊娠糖尿病胎盤具有保護作用[38]。

5 展 望

綜上所述，Nrf2通路是目前發現的機體內重要的抗氧化應激通路，Nrf2通路誘導抗氧化酶如NQO1、HO-1等對GDM發揮一定的保護作用。進一步探尋具有選擇性的Nrf2激活劑，篩選新的治療GDM的途徑，為尋找防治GDM的潛在靶點提供可靠依據，并最終可提高GDM患者的生活質量及妊娠安全。