Nrf2/HO-1通路与心肌缺血再灌注损伤

周鹏思 王玉敏

(赤峰学院附属医院心内科，内蒙古 赤峰 024005)

心肌缺血再灌注损伤(MIRI)指缺血心肌恢复血液供应后病情恶化，出现较灌注之前更严重的损伤。例如出现心肌梗死面积增加、心律失常、心室收缩功能持久性低下等一系列现象〔1〕。MIRI发病机制尚未完全阐明，目前主要有氧自由基爆发、钙超载、心肌能量代谢障碍、内皮细胞功能障碍、中性粒细胞浸润、细胞凋亡和线粒体损伤等几种观点。近年来研究显示，核因子E2相关因子(Nrf)2/血红素加氧酶(HO)-1通路的激活在MIRI中具有保护作用〔2,3〕。本文总结了MIRI过程中氧化应激损伤的来源及其在MIRI形成中的作用，并对以Nrf2/HO-1抗氧化通路为靶点治疗MIRI进展进行了总结。

1 MIRI过程中氧化应激来源

氧化应激是指活性氧产生增多和/或抗氧化防御耗竭产生的一系列分子、细胞和组织的功能损害〔4〕。MIRI过程中氧化应激来源主要包括线粒体、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶、黄嘌呤氧化酶(XO)和一氧化氮合酶(NOS)等。

2 Nrf2/HO-1通路与MIRI的治疗

研究显示〔15〕，机体细胞本身具有一套复杂的抗氧化系统，此系统组成Nrf2-抗氧化反应元件(ARE)-抗氧化酶通路。生理状态下，在胞质内的Nrf2与细胞骨架相关性抑制蛋白Keap1结合形成一个复合体，使Nrf2经泛素蛋白酶途径降解。当细胞或机体暴露于ROS，氧化应激可引起Keap1的修饰，从而使Keap1募集Nrf2的功能发生改变，Keap1-Nrf2复合体解离，Nrf2从胞质转位到细胞核，与受其调控的抗氧化酶基因的ARE结合，从而启动编码解毒和抗氧化的基因表达，使其表达上调，促进细胞存活。HO-1即是受其调控的一个非常重要的酶类，形成一个Nrf2/HO-1通路。研究显示，Nrf2/HO-1通路的激活在MIRI中具有保护作用〔2,3,16〕。

2.1Nrf2在MIRI中的保护作用 研究显示〔17〕，Nrf2的丢失可以促进心肌梗死后心衰的快速进展。左冠状动脉前降支结扎后可导致小鼠心肌梗死发生。心梗后存活的年轻小鼠心衰的体征较轻，在Nrf2基因敲除(Nrf2KO)的小鼠中，心梗10 d后便可快速发生心衰，死亡率也较野生型小鼠明显增加。同时在Nrf2KO小鼠中心衰标志物也明显增高。这一研究表明，Nrf2在对抗心肌缺血过程中发挥保护作用。因此，通过药物作用进而激活Nrf2可能成为治疗心肌缺血性疾病的潜在治疗途径〔18〕。

中药单体化合物激活Nrf2可以抑制MIRI发生。中药丹参素(DSS)在MIRI治疗中显示出了良好的心脏保护作用。DSS衍生物能够在叔丁基化过氧氢(t-BHP)诱导的H9c2心肌细胞损伤模型中激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)进而激活Nrf2抑制细胞损伤，在MIRI大鼠模型中，DSS衍生物能够明显减轻心肌梗死面积，激活PI3K/Akt上调Nrf2参与心脏保护〔19〕。研究显示〔20〕，DSS-四甲吡嗪耦合物DT-010能够抑制t-BHP和缺氧再灌注诱导的H9c2心肌细胞凋亡发生，减少t-BHP引起的ROS产生增加，同时激活Nrf2表达，上调HO-1表达。在MIRI大鼠中，DT-010能够明显减小大鼠心肌梗死的面积〔20〕。DSS和羟基红花黄色素(HSY)A两化合物在MIRI中具有协同保护作用〔21〕。DSS和(或)HSYA能够在MIRI大鼠中明显降低肌酸激酶同工酶、心肌肌钙蛋白Ⅰ和丙二醛(MDA)和8-羟基脱氧鸟嘌呤，增加超氧化物歧化酶(SOD)活性〔21〕。在缺氧再灌注H9c2心肌细胞凋亡中，DSS和(或)HSYA能够通过抗凋亡机制抑制心肌细胞死亡，同时通过促进Akt磷酸化、激活Nrf2进而上调HO-1表达来抑制心肌细胞死亡。HO-1抑制剂能够减弱DSS和(或)HSYA对缺氧再灌注诱导的H9c2心肌细胞凋亡的抑制作用，DSS和(或)HSYA通过Akt/Nrf2/HO-1通路的激活来抑制MIRI发生〔21〕。丹红注射液(DHI)能够抑制MIRI大鼠，降低白细胞介素-1、肿瘤坏死因子-α和MDA生成，同时增加SOD活性。DHI能够激活Akt和细胞外调节蛋白激酶(ERK)1/2通路，进而激活Nrf2表达，抑制MIRI发生〔22〕。淫羊藿总黄酮激活Nrf2表达抑制MIRI的发生〔23〕。

白藜芦醇(Resveratrol)能够在MIRI大鼠中通过抗氧化、抗凋亡机制和增强抗氧化防御体系功能来减小心肌梗死面积，同时激活Nrf2上调HO-1的表达，在MIRI中通过激活Nrf2/HO-1发挥其心脏保护作用〔24,25〕。天然抗氧化Butin〔26〕、黄酮苷〔27〕、淫羊藿〔25〕、蒽贝素〔28〕、鼠尾草酸〔28〕、姜黄素类似物〔29〕、α-硫辛酸〔30〕均可激活Nrf2进而抑制MIRI发生，发挥其心脏保护作用。同时氢化硫〔31〕和阿托伐他汀〔32〕在激活Nrf2进而抑制MIRI发生发挥心脏保护作用。

2.2HO-1在MIRI中的保护作用 HO-1在缺血性心脏病中引起学者关注〔33,34〕。 HO-1缺失能够增加心肌细胞氧化应激损伤的发生〔35,36〕，而上调HO-1表达能够抑制MIRI发生〔37,38〕，表明HO-1在MIRI中具有保护作用。通过药物作用上调HO-1表达能够抑制MIRI发生。丹参酮ⅡA能够通过抗氧化和抗炎抑制大鼠MIRI发生〔39〕，而上调HO-1表达参与其心脏保护作用机制〔40〕。来源于中药及其提取物，如人参皂苷Rd〔41〕、白花丹素〔42〕、大蒜素〔43〕、藏红花〔44〕、来源于肉桂的提取物〔45〕、新黄酮类阔叶黄檀酚〔46〕能够通过诱导HO-1表达抑制MIRI。Phikud Navakot 提取物〔47〕、N-乙酰半胱氨酸〔48〕、黑皮质素〔49〕上调HO-1表达参与抑制MIRI引起的心肌细胞损伤作用。另外，临床上广为应用的成药，如雷公藤内酯〔50〕、去甲肾上腺素、多巴酚丁胺〔51〕、紫杉酚〔52〕均显示出具有通过上调HO-1表达，抑制MIRI发生的药理学作用。

综上，Nrf2/HO-1通路成为MIRI治疗的潜在靶点，激活Nrf2上调HO-1在MIRI中具有心脏保护作用。