Nrf2-Keap1信號通路與糖尿病腎病

蔣達成，劉建英

(南昌大學a.研究生院醫學部2017級； b.第一附屬醫院內分泌科，南昌 330006)

隨著生活水平的提高，糖尿病發病率也隨之提高,據國際糖尿病聯合會報道,全世界約有3.82億例糖尿病患者[1]。糖尿病并發癥也給患者帶來了巨大的經濟和健康負擔。中國成人慢性腎臟疾病未標化的發病率約為13.39%，女性患病率為14.41%，男性10.17%，60歲及以上老年人群患病率為19.25%，60歲以下人群為8.71%[2]。糖尿病腎病是糖尿病最主要的微血管并發癥，且隨著糖尿病患病率的顯著上升，糖尿病腎病已逐漸成為終末期腎病的主要病因[3]。有研究[4]表明，核因子E2相關因子2-Kelch-like ECH-associatedprotein1(Nrf2-Keap1)在2型糖尿病中起到重要作用。氧化應激是腎臟疾病的主要致病和加重因子，Nrf2-Keap1系統被認為是腎臟保護的治療靶點，核因子E2相關因子2(Nrf2)的激活通過保護細胞免受氧化損傷來防止腎臟疾病的進展[5]。因此，Nrf2激活劑在將來可開發成藥物用來預防腎臟疾病，但目前還沒有有效的藥物。本文就NRF2/Keap1信號通路在糖尿病腎臟疾病中的作用作一綜述。

1 Nrf2/Keap1信號通路

Nrf2是由7個功能結構域(Neh1-7)組成的605個氨基酸轉錄因子，其中N端Neh2結構域是抑制蛋白Keap1的結合位點，它在兩個地方與Keap1同源二聚體結合[6]。Neh1結構域具有基本的亮氨酸拉鏈基序，允許Nrf2與ARE序列結合[7-8]。Keap1是一種由624個氨基酸組成的富含半胱氨酸的同源二聚體鋅脂蛋白，作為Cul3-Rbx E3泛素連接酶復合物的適配器，Keap1由6個結構域組成，Keap1通過其Kelch結構域與Nrf2結構域結合[9]。

抗氧化應激反應的中心是Nrf2/keap1信號通路，它調節眾多抗氧化基因的轉錄，維持細胞內環境穩定，并在造成損害之前處理和消除致癌物質和毒素。Nrf2在非應激狀態下被Nrf2特異的E3-泛素連接酶的亞基蛋白Keap1捕獲，并通過泛素-蛋白酶體途徑降解。而在氧化應激狀態下，產生的親電分子與Keap1反應，從而抑制Keap1與Nrf2的結合。逃離Keap1捕獲和降解的Nrf2會轉移到細胞核中[10-11]。Nrf2通過與其下游的識別序列結合而激活其靶基因的轉錄，從而發揮細胞保護作用。

2 氧化應激與糖尿病腎病

慢性腎臟疾病患者線粒體呼吸系統受損既是氧化應激增強的結果，也是氧化應激的原因。慢性腎臟疾病進展到晚期與活性氧簇(ROS)的顯著增加有關，腎臟疾病發生和發展的主要加重因素是氧化應激[12-14]。糖尿病腎病是導致慢性終末期腎病的主要原因之一。在糖尿病腎病的發生和發展中起著關鍵作用之一的是氧化應激和細胞功能的改變。血管緊張素Ⅱ可通過NADPH氧化酶產生活性氧，阻斷腎素-血管緊張素系統可減少ROS的產生，延緩腎臟疾病的進展，但是進展仍然存在，因為有多個ROS產生源的存在，如線粒體，故確定新的治療靶點在防止腎臟損害進展中的重要性[15]。基礎研究[16]表明，硫化氫可以降低ROS上調SIRT1，抑制糖尿病腎病大鼠氧化應激，從而對糖尿病腎病起保護作用。MOU等[17]研究表明，在糖尿病小鼠模型中口服可五味子乙素可減輕由高血糖引起的腎損傷，并且五味子乙素對糖尿病腎病的保護作用與抑制炎癥反應和氧化應激有關。

3 Nrf2/Keap1與糖尿病腎病

Nrf2對很多疾病的發展具有保護作用。在臨床試驗中，Nrf2的激活通過增強呼吸道疾病、鐮狀細胞病、糖尿病、內毒素壞死等動物模型的抗炎和抗氧化應激反應而發揮作用[18-20]。近年來。越來越多的研究[21-22]證明，Nrf2/Keap1系統在糖尿病腎病發生發展中起到保護作用。天然物質具有抗氧化和抗炎活性，全草、植物或種子及其有效成分通過激活Nrf2/Keap1通路，減輕氧化應激所致的腎損傷，增強抗氧化系統，減輕炎癥過程和纖維化[23]，以完成對糖尿病腎病的治療作用。

青藤堿是Nrf2信號的激活劑，能夠顯著提高Nrf2蛋白水平、Nrf2核轉位、Nrf2轉錄能力及下游蛋白表達，青藤堿可治療腎病小鼠，能減輕腎臟損傷和炎癥反應，平衡腎組織氧化應激，改善病理蛋白表達，并具有Nrf2依賴性[24]。菊脂酸是一種良好抗氧化和抗炎作用的天然產物，實驗中證明菊脂酸可通過激活Nrf2和減弱ROS來抑制甲氨喋呤所致的急性腎損傷，防止腎組織學改變，改善腎功能指標，增強抗氧化能力[25]。Nrf2在預防腎臟疾病進展中的作用已經通過使用Nrf2激活劑CDDO-咪唑的藥理學方法在嚙齒動物中得到了證實[26]。

C66是一種新型的姜黃素類似物，具有很高的生物利用度，可以改善小鼠的糖尿病腎病。WU等[27]研究發現,C66通過增加miR-200A和抑制miR-21，從而提高Nrf2功能，從而改善糖尿病腎病。鏈脲佐菌素誘導的Nrf2基因敲除小鼠及其野生型小鼠在20周后出現了明顯的腎臟氧化損傷、炎癥、細胞凋亡、纖維化、蛋白尿等，而丁酸鈉治療后能夠抑制組蛋白去乙酰化酶活性，增加Nrf2及其下游靶基因血紅素加氧酶1和NADPH1的表達來改善糖尿病腎病[28]。綠原酸是一種廣泛存在于咖啡飲品、水果和蔬菜中的多酚類物質，具有免疫保護、抗氧化和抗炎作用，有研究通過動物實驗證明綠原酸增加了Nrf2的核轉位和血紅氧合酶1的表達，對糖尿病腎病起保護作用，能夠預防糖尿病腎病[29]。

表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)是綠茶中含量最豐富、最有效的兒茶素，已有報道可用于治療糖尿病腎病。EGCG被認為是Nrf2的有效激活劑，在糖尿病氧化應激的細胞防御和糖尿病腎病的預防中起著關鍵作用,Nrf2在EGCG對糖尿病腎病的保護中起著關鍵作用;EGCG對Keap1蛋白的失活可能介導了EGCG激活NRF2的功能[30]。

4 展望

Nrf2/Keap1信號通路是機體抗氧化應激的重要機制之一。近年來越來越多的證據證明Nrf2/Keap1系統對糖尿病腎病的保護作用。未來需要更多的證據、臨床實驗以及研發設計Nrf2激活劑藥物來進一步證實Nrf2對糖尿病腎病的保護作用，從而為糖尿病腎病的防治提供新的依據。