核因子E2 相关因子2 在脑出血中的研究进展

2021-11-29丁子惠

长春中医药大学学报 2021年2期

李奕，袁月，丁子惠，李萍

（长春中医药大学基础医学院，长春 130117）

脑出血（intracerebral hemorrhage，ICH）是全球范围内致死和致残的主要原因之一[1]。已证实多种病理生理学变化参与了继发性脑损伤（SBI）过程，包括氧化应激，炎症反应，细胞凋亡，自噬，线粒体功能障碍和血脑屏障破坏等[2]。近年来，中医药防治脑出血已取得了一定进展，尤其是以活血化瘀法为主治疗出血性中风急性期得到了广泛应用，临床研究取得了显著成果，其科学性已被现代实验研究的成果初步证实。结合中医药内外治法进行多靶点治疗为减轻ICH 后脑损伤提供了新的途径，但ICH 的病理生理机制仍未完全阐明[3]。现就Nrf2 在脑出血中的作用机制进行阐述。

1 脑出血概况

脑出血属中医“出血性中风”范畴，国医大师任继学教授认为脑髓失养是出血性中风的发病基础，禀赋薄弱、食饮不节、情志所伤、年老失养等病因均可造成脑髓虚损，虚损进一步发展又遇不良诱因，遂发为脑病。赵建军教授结合任继学教授的“脑髓理论”与王永炎教授的“毒损脑络”，指出脑病发病的枢机为“髓虚毒损”。患者髓海素虚，气血逆乱，上犯脑络，血溢络外，又受风、火、瘀、痰、虚等“毒”邪所损，伤于脑络，致使虚损加重；而脑出血引起的细胞毒性、氧化应激、炎症反应等继发性损伤亦属于“毒”的范畴，进一步加重了髓虚程度[3]。髓虚是出血性中风的病理基础，毒损是诱其发病的重要因素，“破血化瘀、填精补髓”是脑出血的治疗总则。调控Nrf2 信号通路调控即为“解毒补髓”[4]。

2 脑出血后Nrf2 的激活

脑出血后，脑实质内血液的快速积聚导致正常解剖结构破坏与局部压力增加，从而引发原发性和继发性脑损伤[5]。原发性脑损伤主要归因于血肿的质量效应，而导致继发性脑损伤则包括脑内铁超载，ROS 过量，氧化应激，细胞凋亡，炎症反应[6]。而红细胞释放的血红蛋白及其代谢产物，可被血红素氧合酶HO 降解为铁、一氧化碳和胆红素，也是导致ICH 后脑损伤的重要因素[7]。这些机制相互作用，致使血脑屏障BBB 破坏，神经元丧失，胶质病变，进而出现永久性神经功能障碍[8]。

Nrf2 作为外源性激活受体XAR 的主要调节因子，调控细胞抵御外源性物质和应激的靶基因表达，通过靶基因调节区内的抗氧化反应元件ARE 来协调抗氧化过程[7]。ICH 后，Nrf2 入核，通过与ARE 结合来调节诸多抗氧化酶的表达。脑出血后的氧化损伤包括自由基生成增加与内源性抗氧化酶系统损伤[7]。研究表明，Keap1/Nrf2 通路是抗氧化防御系统的核心调控中枢，在改善继发性损伤中发挥重要作用[8]。姜黄素和莱菔硫烷等天然抗氧化剂可有效增加ICH 后脑组织中CAT、SOD、GST 抗氧化酶的基因表达，而Nrf2 的基因沉默则加重了脑水肿和神经元变性，致使出血量加大、白细胞浸润、ROS 产生和DNA 损伤增加[9]，提示脑出血后通过Keap1/Nrf2 通路激活以对抗继发氧化损伤。

3 Nrf2 的作用功能与治疗应用

脑出血因其高致残率与致死率，已成为全球医疗保健系统和社会的沉重负担。目前可通过减轻脑损伤，抑制神经元凋亡，抑制氧化应激，下调炎症反应和保护血脑屏障进行脑出血防治[10]。中医药多靶点治疗为减轻ICH 后脑损伤提供了新的思路，但在临床应用中仍缺乏对作用机理的深入研究，亟需进一步挖掘验证，以提出安全有效的脑出血治疗途径。

3.1 Nrf2 抗氧化作用与治疗应用

氧化应激（oxidative stress，OS）被认为是导致脑出血后继发性脑损伤的一个重要因素，参与了脑出血期间生理病理反应的各个重要阶段[11]。在生理条件下，机体依靠自由基清除系统来维持自由基的产生和清除的相对平衡；一旦活性氧（reactive oxygen species，ROS）等自由基过度生成，超出细胞抗氧化能力，就会导致细胞损伤或死亡[12]。

中枢神经系统耗氧较多，且内源性抗氧化防御能力较其他器官偏低，因此更易发生氧化应激[13]。Hua 等报道，向脑内注射裂解红细胞后，抗氧化防御系统关键酶SOD 和Cu/ZnSOD 水平显著降低[14]。提示激活大脑内源性抗氧化能力可以为脑出血提供有效的治疗方法。

铁离子和血红素等血细胞分解产物可产生大量自由基，直接导致脑损伤[15]。而ICH 后的炎症也可产生大量自由基，从而导致脑损伤。中性粒细胞的激活导致呼吸链的爆发，释放出大量的活性氧和一氧化氮，大量消耗超氧化物歧化酶以消除自由基，最终导致脂质过度氧化[16]。脂质的过度氧化会改变细胞膜的物理性质，并可引起蛋白质和核酸的共价修饰，导致脑损伤[17]。过氧化物酶体增殖物活化受体γ（PPARγ）在脑出血后，可激活Nrf2 调控吞噬细胞清除内源性血肿[16]。依达拉奉作为氧自由基的清除剂和抗氧化剂，通过清除自由基和抑制小鼠脂质过氧化，缓解神经元的氧化损伤[18]。在已发表的一项试验中，依达拉奉显著改善了微创手术血肿清除后ICH 患者的NIHSS 评分[19]。

赵树明等[20]发现，破血化瘀、填精补髓方剂治疗组与模型组比较，Nrf2、Keap1 表达显著增加，提示破血化瘀、填精补髓法可能通过Keap1/Nrf2/HO-1通路治疗脑出血。潘亮等[21]结合针灸与银杏达莫注射治疗脑出血，Nrf2、HO-1 基因表达水平高于单一注射组别，提示针刺与银杏达莫注射液通过Nrf2/HO-1 途径协同治疗脑出血。异甘草素（ILG）是一种具有查尔酮结构的黄酮类化合物，可以通过激活Nrf2 介导的抗氧化系统，缓解早期脑损伤和神经功能缺损[22]。后续研究发现，Nrf2 基因敲除型小鼠模型在接受治疗后表现出更严重的神经功能缺损，表明Nrf2 在ICH 后的氧化应激中起重要作用[21]。此外，有研究表明，烟酰胺单核苷酸通过促进Nrf2 信号通路激活，抑制OS，显著降低脑出血区的脑水肿、脑细胞死亡、OS、神经炎症、小胶质细胞激活和中性粒细胞浸润[7]。综上所述，通过激活Nrf2 进行抗氧化治疗是一个有前景的脑出血防治方向。

3.2 Nrf2 抗炎作用与治疗应用

脑出血后，Nrf2 与Keap1 解离，Keap1 诱导核因子IκB 抑制蛋白磷酸化激活核因子κB 信号通路参与炎症调节，进行炎症信号传导[22]。实验研究表明，NF-κB 在ICH 后15 分钟在出血脑部中被激活，在1 ～3 天内达到最大值，并持续数周。而脑内的小胶质细胞，在ICH 后释放促炎细胞因子和趋化因子，有助于诱导炎症细胞抵达ICH 损伤部位[2]。

熊静等[23]通过胶原酶注射制备ICH 模型，WB检测NF-κB、Nrf2 蛋白表达升高，提示冬凌草甲素（Ori）可能通过抑制NF-κB 途径减轻继发性损伤。戴晓红[24]研究表明，针刺组Nrf2、NQO1、HO-1表达显著增加，炎性细胞浸润减少，脑组织损伤减轻，提示百会透曲鬓头针治疗可能通过Nrf2/ARE通路实现。曾军[25]构建神经细胞损伤模型，研究发现Nrf2 基因沉默后，NLRP3、NF-κBp、IL-1β、Caspase-1 表达升高，ILG 治疗可有效抑制NLRP3、NF-κB 表达，提示ILG 可能通过Nrf2 途径抑制NFκB/NLRP3 减轻脑出血后炎症损伤。杨树升[26]在胶原酶诱导ICH 模型中发现，大承气汤和大黄素可能通过Nrf2-Src-MAPKs 途径上调IL-10、Arg1 抗炎因子，下调Arg1、IL-10 促炎因子。

3.3 Nrf2 调节自噬作用与治疗应用

自噬作为一种溶酶体降解途径，涉及ICH 病理过程等多种疾病和损伤[23]，对于维持细胞稳态必不可少。然而，通过自噬维持的细胞稳态取决于自噬通量的完整性，不完全的自噬通量可损伤破裂细胞中的溶酶体和自噬体[19]。研究表明，氧化应激有助于调节自噬，自噬也可能通过ROS/Nrf2/p62 等途径吞噬或降解氧化应激产物从而减少氧化损伤[19]。天然黄酮类化合物木犀草素主要来源于金银花、菊花、荆芥、白毛夏枯草等中药，目前已被证明在缺血性卒中、神经退行性疾病等多种疾病中具有抗氧化，抗炎，自噬调节，抑制凋亡和抗肿瘤等作用[27]。Xin 等[27]研究发现木犀草素强化了ICH 后Nrf2 途径的激活，并促进Nrf2 核易位，表明木犀草素可能代表ICH 后SBI 的一种新型治疗方法。但木犀草素促进自噬并影响p62/ Keap1/Nrf2 途径的具体机制尚不明晰。

3.4 Nrf2 抑制凋亡作用与治疗应用

血肿周围区能量代谢与血流的减少可诱发细胞凋亡。与此同时，细胞凋亡也与血肿周围组织的炎症反应相关。Yang 等[28]研究发现，脑出血后星形胶质细胞和小胶质细胞中的RBP Prdx1 显著增加，通过调节炎症和细胞凋亡相关的mRNA 表达，抑制了ICH 后的炎症反应与细胞凋亡，提示Prdx1 可作为改善ICH 后炎症和细胞凋亡的治疗靶点。

Hosoda 等[29]比较了白皮杉醇和白藜芦醇的细胞保护机制，研究结果表明白皮杉醇与白藜芦醇相比具有NRF2/HO1 介导的抗氧化和抗凋亡作用。Zhang 等[30]利用Fluoro-Jade B 和TUNEL 染色发现，血脉通胶囊可通过下调TNFR1，MAPK，NF-κB 和CASP3 表达，抑制缺血区域神经元凋亡。Fu 等[31]研究表明ICH 后NDP-MSH 的神经保护作用是通过PI3K/Akt/Nrf2 信号传导途径介导。