Nrf2在腦出血后血腫清除及腦保護(hù)中的作用及機(jī)制

李步德， 秦將均， 吳方錦綜述， 王改青審校

腦出血作為一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，具有高死亡率和高致殘率，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的健康。一項(xiàng)全國(guó)社區(qū)調(diào)查表明，腦出血約占所有卒中的24%［1］，但是在少數(shù)地區(qū)這個(gè)比例甚至高達(dá)50%~61%［2］。腦出血通過(guò)最初的血腫占位效應(yīng)、血液成分的毒性炎癥反應(yīng)和氧化損傷造成繼發(fā)性腦損傷［3］。血腫作為腦出血后腦損害的始動(dòng)因素，有效清除血腫對(duì)于預(yù)防及減輕出血后早期腦損傷至關(guān)重要［4］。盡管指南推薦在有條件的醫(yī)院，經(jīng)嚴(yán)格選擇后可應(yīng)用微創(chuàng)手術(shù)清除血腫［5~7］，但因手術(shù)本身創(chuàng)傷，早期開(kāi)顱血腫清除與保守治療相比并未改善患者臨床預(yù)后及生存率［7~10］。盡管血腫在自然狀態(tài)可逐漸被吸收，但神經(jīng)功能恢復(fù)緩慢且不完全。故探索腦出血后早期血腫的內(nèi)源性清除機(jī)制非常必要。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）是一種具有神經(jīng)保護(hù)的轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)促進(jìn)血腫清除、抗炎、抗氧化達(dá)到預(yù)防或減輕腦出血后繼發(fā)性腦損傷［11］。經(jīng)我國(guó)獨(dú)特發(fā)酵技術(shù)而成的食用色素-紅曲是一種新型的Nrf2天然激動(dòng)劑［12］，也是中成藥血脂康的唯一成分。故強(qiáng)化Nrf2的表達(dá)對(duì)于促進(jìn)腦出血后血腫清除、改善腦出血患者的臨床預(yù)后具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 Nrf2的結(jié)構(gòu)和功能

Moi等在1994年首次克隆出Nrf2，并且發(fā)現(xiàn)它是一種具有亮氨酸拉鏈的轉(zhuǎn)錄因子。據(jù)有關(guān)研究表明，Nrf2在腦出血后維持細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài)，并發(fā)揮抗炎功能，Nrf2主要受Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1（Keap1）的負(fù)向調(diào)控，Keap1主要通過(guò)結(jié)合Nrf2，將Nrf2蛋白控制在一個(gè)很低的水平，當(dāng)遇到外源或內(nèi)源的應(yīng)激時(shí)，Nrf2與Keap1解偶連，使得細(xì)胞質(zhì)中的Nrf2含量增加，過(guò)多的Nrf2會(huì)從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移入核與抗氧化反應(yīng)元件 （ARE）結(jié)合，啟動(dòng)下游對(duì)抗氧化應(yīng)激的靶基因的轉(zhuǎn)錄，如血紅素加氧酶（HO）-1，Nrf2激動(dòng)劑可通過(guò)強(qiáng)化這一信號(hào)通路，促使腦出血后神經(jīng)功能的恢復(fù)［13，14］。Nrf2分子是屬于具有堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)（bZIP）的CNC（cap'n'collar）轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，且轉(zhuǎn)錄活性最強(qiáng)。在肝、腎、心、肺、神經(jīng)組織、消化道等組織細(xì)胞中都有表達(dá)。Nrf2是一種模塊蛋白，具有7個(gè)Nrf2-ECH同源結(jié)構(gòu)域（Neh1-7），每個(gè)結(jié)構(gòu)域具有不同的功能。Neh1是Nrf2的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，它與核酸結(jié)合，并調(diào)控Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性。Neh2是一個(gè)重要的調(diào)控域，與Keap1相互作用。在正常情況下，Keap1通過(guò)Neh2域調(diào)控Nrf2的穩(wěn)定性。在氧化應(yīng)激等條件下，Neh2與Keap1的結(jié)合減弱，避免Nrf2的泛素化和降解。Neh3與轉(zhuǎn)錄激活因子CBP（CREB-binding protein）/p300相互作用，增強(qiáng)Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性。Neh4和Neh5參與Nrf2的轉(zhuǎn)錄激活，并與轉(zhuǎn)錄因子AP-1相互作用。Neh6通過(guò)與β-TrCP相互作用，參與Nrf2的泛素化和降解過(guò)程。Neh7參與Nrf2的抑制作用，與轉(zhuǎn)錄共抑制因子CTBP（C-terminal binding protein）相互作用［15，16］。這些結(jié)構(gòu)域的復(fù)雜互動(dòng)賦予Nrf2多重功能，包括抗氧化應(yīng)激、抗炎和細(xì)胞保護(hù)等。研究Nrf2結(jié)構(gòu)域的功能和相互作用有助于深入了解其調(diào)控機(jī)制，從而為癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病、糖尿病以及心血管、腎臟和肝臟疾病的治療提供理論基礎(chǔ)及潛在靶點(diǎn)［17］。

2 Nrf2在腦出血后的腦保護(hù)機(jī)制

2006年Nrf2已被證實(shí)在缺血性腦卒中中的保護(hù)作用［18］。2007年Wang等［14］發(fā)現(xiàn)Nrf2基因敲除小鼠腦出血模型的白細(xì)胞浸潤(rùn)、活性氧含量及腦損傷體積增大，提出Nrf2可通過(guò)抗炎、抗氧化減輕ICH小鼠早期腦損傷。同年，Zhao等［13］利用Nrf2激動(dòng)劑-蘿卜硫素證實(shí)Nrf2可減輕ICH后的中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、氧化損傷和神經(jīng)功能缺損。Nrf2基因敲除小鼠腦出血表現(xiàn)出更嚴(yán)重的神經(jīng)功能缺損，而蘿卜硫素對(duì)于Nrf2基因敲除小鼠腦出血不具有保護(hù)作用。此后關(guān)于Nrf2在腦出血后腦保護(hù)作用的機(jī)制不斷被提出，隨之越來(lái)越多的Nrf2激動(dòng)劑應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)性腦出血中，富馬酸二甲酯就是其中一種，它可以通過(guò)強(qiáng)化腦出血后Nrf2的表達(dá)，刺激小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)紅細(xì)胞的吞噬，通過(guò)血腫清除改善小鼠的神經(jīng)功能缺損，而Nrf2基因敲除小鼠腦出血后的神經(jīng)功能結(jié)果與之相反［19］。同年，Iniaghe等［20］提出富馬酸二甲酯通過(guò)誘導(dǎo)Nrf2與Keap1的解離，促使Nrf2磷酸化，在膠原酶與自體血腦出血小鼠模型中的腦含水量均降低，并改善神經(jīng)功能缺損。

基于Nrf2在ICH中的神經(jīng)保護(hù)作用，Nrf2的信號(hào)調(diào)控通路也逐漸被發(fā)掘。其中HO-1作為Nrf2下游對(duì)抗氧化應(yīng)激的靶基因轉(zhuǎn)錄蛋白，Nrf2/HO-1信號(hào)通路成為改善ICH后神經(jīng)功能損傷的重要研究靶點(diǎn)。研究顯示腦出血模型星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性過(guò)表達(dá)HO-1可降低死亡率、血腦屏障破壞、血細(xì)胞周?chē)?xì)胞損傷和神經(jīng)功能缺損。外源性增加星形膠質(zhì)細(xì)胞 HO-1 可能在腦出血后發(fā)揮保護(hù)作用［19］。Yang等［21］研究也表明，血紅蛋白激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過(guò) Nrf2/HO-1通路強(qiáng)化對(duì)血紅素毒性的抵抗力。這種現(xiàn)象被認(rèn)為是ICH病理過(guò)程中的適應(yīng)性自我防御，提出Nrf2/HO-1可作為ICH后神經(jīng)保護(hù)的干預(yù)靶點(diǎn)。Dai等［22］通過(guò)研究得出，間歇性禁食通過(guò)上調(diào)小膠質(zhì)細(xì)胞Sirt3激活Nrf2/HO-1信號(hào)通路，在小鼠腦出血模型通過(guò)增強(qiáng)血腫清除、減輕急性期腦水腫及慢性期紋狀體萎縮程度，進(jìn)而發(fā)揮抗炎抗氧化、改善神經(jīng)功能缺損的作用。Sugiyama等［23］發(fā)現(xiàn)RS9 激活 Nrf2上調(diào)HO-1，可抑制小鼠腦出血后的氧化應(yīng)激，減少血腫體積，減輕腦水腫、改善神經(jīng)功能缺損發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。這種保護(hù)作用會(huì)被HO-1抑制劑所抵消，進(jìn)一步證實(shí)Nrf2/HO-1信號(hào)通路的保護(hù)作用。原兒茶酸也可通過(guò)強(qiáng)化 Nrf2/HO-1信號(hào)通路，減輕 ICH后腦水腫及血腦屏障（BBB）的破壞而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［24］。最近Tseng等［25］發(fā)現(xiàn)，腦室內(nèi)注射重組人腦多巴胺神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（rhCDNF）也是通過(guò)激活Nrf2/HO-1通路加速血腫清除，減輕血腫周?chē)趸瘧?yīng)激及水腫，進(jìn)一步改善神經(jīng)功能缺損。

上述研究結(jié)果均基于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，Nrf2在ICH患者中是否發(fā)揮保護(hù)作用目前仍有爭(zhēng)議。Wang等［26］研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，ICH患者血清Nrf2水平顯著升高，在6 h開(kāi)始升高，12~18 h達(dá)到峰值，18~24 h達(dá)到平臺(tái)，此后逐漸下降。患者血清Nrf2水平與美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院卒中量表（NIHSS）評(píng)分和血腫體積獨(dú)立相關(guān)。血清 Nrf2 水平越高，患者病情越嚴(yán)重，早期神經(jīng)系統(tǒng)惡化和90 d不良結(jié)局的可能性越大；結(jié)合腦組織中Nrf2的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，血清Nrf2可能是反映ICH后血腫大小、清除血腫的潛力以及對(duì)炎癥和氧化損傷的一種代償反應(yīng)。血清Nrf2在ICH后的確切作用及機(jī)制尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 血脂康與腦出血

血脂康是我國(guó)傳統(tǒng)的中藥，它的唯一成分是紅曲。紅曲是以紅曲米為主要原料， 經(jīng)紅曲霉發(fā)酵而制成的一種紫紅色米曲。傳統(tǒng)的紅曲主要用于食品的制作與保存。紅曲在降低血脂、血糖、血壓、防癌等方面均有一定效果［27］。紅曲中可提取洛伐他汀、黃酮類(lèi)化合物、麥角甾醇氨基酸、不飽和脂肪酸、微量元素等有效成分［28］。最早在2013年我國(guó)臺(tái)灣學(xué)者Hsu等［12］發(fā)現(xiàn)紅曲可以通過(guò)激活Nrf2，進(jìn)而改善胰島素的敏感性?；贜rf2在腦出血后的保護(hù)作用，我們進(jìn)行了紅曲在腦出血?jiǎng)游锬Ｐ偷南盗醒芯?。首先我們證實(shí)高劑量紅曲可通過(guò)促進(jìn)血腫清除、降低血腦屏障通透性及腦水腫在腦出血后發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［29］。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)紅曲可同時(shí)激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPAR-γ）/Nrf2，并強(qiáng)化A類(lèi)清道夫受體（SRA）的表達(dá)促進(jìn)血腫吞噬，提示紅曲可能通過(guò)激活PPAR-γ-Nrf2-SRA促進(jìn)腦出血后血腫清除而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［30］。此外我們還發(fā)現(xiàn)紅曲可通過(guò)激活Nrf2強(qiáng)化血管周?chē)∧z質(zhì)細(xì)胞血紅素結(jié)合蛋白（Hx）及血紅素-低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1（LRP1）的表達(dá)促進(jìn)血腫清除，同時(shí)減輕腦出血后水腫形成，即Nrf2可通過(guò)調(diào)控血紅素-Hx-LRP1通路參與腦出血后血腫清除［31］。

血脂康是治療血脂異常的傳統(tǒng)中成藥，研究表明血脂康中洛伐他汀的含量為11.1 g/kg［32］?？山档湍懝檀?、甘油三酯、低密度脂蛋白并升高高密度脂蛋白［33，34］。多中心臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了血脂康的有效性及安全性［35］。隨著循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的不斷積累，血脂康除降脂作用和抗動(dòng)脈粥樣硬化之外，還有肝臟保護(hù)、腎臟保護(hù)、抗癌、改善胰島素抵抗、抑制心室重構(gòu)及輔助降壓等多重作用［36］。血脂康通過(guò)抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗細(xì)胞凋亡等發(fā)揮保護(hù)作用［37］。目前血脂康在腦出血中的作用除本團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果外尚未見(jiàn)其他公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道。但他汀在血腫清除中的作用已被證實(shí)［38］，血脂康是否通過(guò)其中的他汀成分促進(jìn)血腫清除尚需進(jìn)一步證實(shí)。我們前期研究顯示，血脂康通過(guò)上調(diào)髓樣細(xì)胞上表達(dá)的Ⅱ型受體（Trem2）、CD206、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）的表達(dá)強(qiáng)化小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬功能，促進(jìn)腦出血后血腫產(chǎn)物的清除并促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)；同時(shí)可下調(diào)髓樣細(xì)胞上表達(dá)的Ⅰ型受體（Trem1）、CD80及腫瘤壞死因子（TNF-α）的表達(dá)，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，減輕出血后水腫及神經(jīng)毒性而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，Nrf2基因敲除的結(jié)果相反，證實(shí)血脂康可通過(guò)增強(qiáng)Nrf2的表達(dá)強(qiáng)化腦出血后血腫清除［39，40］。

4 小結(jié)與展望

目前針對(duì)腦出血的內(nèi)科治療手段有限。但外科開(kāi)顱手術(shù)與內(nèi)科治療相比對(duì)于患者長(zhǎng)期臨床預(yù)后沒(méi)有顯著差別，因此深入探討內(nèi)源性腦清除系統(tǒng)在腦出血后的血腫清除機(jī)制非常必要。研究發(fā)現(xiàn)Nrf2在腦出血后通過(guò)抗炎、抗氧化、減輕細(xì)胞損傷、促進(jìn)血腫清除及神經(jīng)修復(fù)等發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。針對(duì)Nrf2的激動(dòng)劑可能成為未來(lái)治療腦出血的新型靶點(diǎn)，對(duì)于腦出血患者臨床治療指導(dǎo)意義重大。本團(tuán)隊(duì)前期已證實(shí)Nrf2激動(dòng)劑-血脂康在腦出血?jiǎng)游锬Ｐ椭械哪X保護(hù)作用，目前已進(jìn)行相關(guān)臨床試驗(yàn)，已得到初步臨床驗(yàn)證。血脂康在腦出血后的作用機(jī)制和展望將為腦出血患者提供全新的治療方向。尚需要更多的實(shí)驗(yàn)研究和臨床試驗(yàn)深入理解其作用機(jī)制、確定治療的最佳時(shí)機(jī)和劑量，并評(píng)估其在腦出血患者中的安全性和有效性。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：李步德負(fù)責(zé)文章撰寫(xiě)；秦將均、吳方錦負(fù)責(zé)文獻(xiàn)收集；王改青負(fù)責(zé)擬定寫(xiě)作思路、指導(dǎo)撰寫(xiě)文章并最后定稿。