吳志紅 ，馬燕芬 ，趙 磊 ，宋利文 ，高 民

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031）

Nrf2-ARE信號通路在機體氧化應(yīng)激損傷中的作用及與其他信號通路的關(guān)系

吳志紅1，2，馬燕芬2，趙 磊1，2，宋利文2，高 民2

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031）

氧化應(yīng)激損傷與機體中多種疾病的發(fā)生與發(fā)展過程密不可分，當(dāng)機體產(chǎn)生嚴(yán)重氧化應(yīng)激時，抑制氧化應(yīng)激和清除氧自由基是治療機體產(chǎn)生疾病的重要策略。Nrf2-ARE信號通路是機體內(nèi)極為重要的內(nèi)源性防御體系，通過調(diào)控Nrf2-ARE信號通路可起到維持機體細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)平衡和降低氧化應(yīng)激造成損傷的作用。綜述了Nrf2-ARE信號通路調(diào)控機體抗氧化酶活性、與機體氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的相關(guān)性及其與其他信號通路的關(guān)系，以期為深入了解Nrf2-ARE信號通路在抵抗機體產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷的作用和機制方面提供參考。

氧化應(yīng)激；Nrf2-ARE信號通路；PKC信號通路；MAPKs信號通路；PI3K信號通路

氧化應(yīng)激是指由機體產(chǎn)生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）所介導(dǎo)的氧化與抗氧化物質(zhì)失衡，從而引起機體組織細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷。氧化應(yīng)激不僅可以直接導(dǎo)致機體細(xì)胞壞死，也可以通過激活機體內(nèi)的氧化還原信號途徑導(dǎo)致細(xì)胞衰老、凋亡，甚至壞死。目前研究已表明，機體產(chǎn)生氧化損傷是導(dǎo)致許多疾病發(fā)病的基礎(chǔ)［1］，也是機體多種疾病發(fā)病所共有的機制之一，但氧化應(yīng)激也會同時啟動機體產(chǎn)生內(nèi)源性保護反應(yīng)，具體產(chǎn)生何種結(jié)果關(guān)鍵是看機體內(nèi)產(chǎn)生氧化應(yīng)激的程度，嚴(yán)重的氧化應(yīng)激可產(chǎn)生損傷作用，但適度的氧化應(yīng)激可動員機體產(chǎn)生保護作用。因此，在機體產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化應(yīng)激時，抑制氧化應(yīng)激和清除氧自由基可能是治療機體產(chǎn)生疾病的重要策略。目前多項研究表明，Nrf2-ARE信號通路是機體極為重要的內(nèi)源性防御體系，其中，核因子相關(guān)因子2（nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2）是對抗細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)中最為關(guān)鍵的因子，Nrf2主要通過與抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE）相互作用，誘導(dǎo)編碼抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的表達，從而在細(xì)胞中抵御有害刺激，發(fā)揮著對細(xì)胞重要的保護作用，例如抗腫瘤、抗應(yīng)激、抗凋亡、抗炎癥反應(yīng)以及神經(jīng)保護等作用。Nrf2-ARE信號通路可在多種組織中被激活，并有效對抗外源性有害物質(zhì)的損傷。近年來，該通路發(fā)揮抗氧化應(yīng)激的保護作用備受關(guān)注。筆者主要對Nrf2-ARE信號通路及其激活機制、調(diào)控動物機體抗氧化酶活性、與機體氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的相關(guān)性及其與其他信號通路的關(guān)系進行綜述，以期為深入了解Nrf2-ARE信號通路在抵抗機體產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷的作用和機制方面提供參考，同時也為研發(fā)抗氧化藥物奠定相關(guān)基礎(chǔ)。

1 Nrf2-ARE信號通路及其活化

1.1 Nrf2-ARE信號通路 Nrf2是核轉(zhuǎn)錄因子的一種表達，能夠控制細(xì)胞和一系列抗氧化基因?qū)C體保護性解毒酶的表達，是細(xì)胞抵抗氧化應(yīng)激或親電試劑產(chǎn)生應(yīng)激傷害的關(guān)鍵調(diào)控機制。Nrf2屬于CNC（Cap‘n’Collar）轉(zhuǎn)錄因子家族成員，具有一個高度保守的堿性亮氨酸拉鏈（bZIP）結(jié)構(gòu)，在肝臟、腎臟、皮膚、肺、消化道等處高度表達。在生理狀態(tài)或沒有任何刺激而處于相對抑制的狀態(tài)下或低應(yīng)激狀態(tài)下，Nrf2與果蠅肌動蛋白結(jié)合蛋白Keap1（kelch-like ECH-associated protein，Keap1）以 N 端的Neh2區(qū)域結(jié)合位于胞漿中，并通過Keap1將其錨定于由肌動蛋白構(gòu)成的細(xì)胞骨架上，從而無法進入細(xì)胞核發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性；但當(dāng)受到親電試劑或ROS的刺激時或處于氧化應(yīng)激條件時，Nrf2將會與Keap1解偶聯(lián)并在多種蛋白激酶的磷酸化作用下轉(zhuǎn)移入細(xì)胞核中，在核內(nèi)與Maf蛋白結(jié)合成異二聚體后與DNA啟動子中的抗氧化反應(yīng)元件ARE結(jié)合，從而啟動下游抗氧化基因和一系列Ⅱ相解毒酶的轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮強大的抗氧化作用，進而促進細(xì)胞的存活，提高細(xì)胞的抗氧化應(yīng)激能力［2］。目前，Nrf2基因在人類、小鼠、大鼠、雞和斑馬魚體內(nèi)發(fā)現(xiàn)均有表達，因此，Nrf2在脊椎動物中是高度保守的［3］。但Nrf2基因敲除小鼠表現(xiàn)出對外來致氧化劑非常易感，更加容易患結(jié)腸炎、腎炎、肺氣腫、腫瘤和血管性疾病等［3］。因此，激活體內(nèi)Nrf2-ARE信號通路可能是防御機體產(chǎn)生氧化應(yīng)激發(fā)生的有效措施之一。

1.2 Nrf2-ARE信號通路的激活機制 Nrf2的激活主要涉及其與Keap1的相互作用以及依賴于此的Nrf2的穩(wěn)定性。生理正常狀態(tài)下，Keap1-Nrf2復(fù)合體位于胞漿中，并結(jié)合于Cul3-Rbx E3連接酶軸心復(fù)合體上。當(dāng)Keap1親核物質(zhì)或活性氧攻擊或者Nrf2被各種磷酸化信號磷酸化作用后，Nrf2會從Keap1-Nrf2復(fù)合體中解離出來進入細(xì)胞核中與AR啟動子序列結(jié)合，進而啟動受ARE調(diào)控的下游基因的轉(zhuǎn)錄活性［4］。目前發(fā)現(xiàn)Nrf2的激活機制主要有以下幾種：第一，Nrf2-Keap1解偶聯(lián)：Keap1的IVR區(qū)中有25個半胱氨酸，他們是Nrf2-Keap1-ARE調(diào)控系統(tǒng)中首先對親電試劑或氧化劑起反應(yīng)的傳感蛋白，也是細(xì)胞內(nèi)氧化還原的感應(yīng)器與開關(guān)［5］。許多親核物質(zhì)和活性氧能夠通過影響細(xì)胞內(nèi)的氧化還原狀態(tài)而對半胱氨酸的巰基進行修飾，從而使Keap1的構(gòu)象發(fā)生改變，引起Keap1-Nrf2復(fù)合物解偶聯(lián)，游離的Nrf2進入細(xì)胞核內(nèi)，轉(zhuǎn)錄下游基因的表達，從而激活Nrf2信號通路。第二，Keap1介導(dǎo)的蛋白酶對Nrf2的降解作用減弱：生理狀態(tài)下，Keap1與Nrf2結(jié)合存在于胞漿中，而Keap1作為泛素化連接酶促進Nrf2的泛素化和在蛋白酶作用下使其降解。在外界因素如親核物質(zhì)或細(xì)胞內(nèi)活性氧直接攻擊作用下造成Keap1結(jié)構(gòu)改變，使其與Nrf2的偶聯(lián)及對Nrf2的泛素化作用減弱，可以使胞漿中Nrf2含量增加，且半衰期延長［6］。第三，磷酸化信號對Nrf2的磷酸化作用：已明確Nrf2能被PKC家族中的眾多成員磷酸化使Nrf2與Keap1解離，PKC磷酸化作用位點位于Nrf2的第40位絲氨酸和第568 位酪氨酸［7-8］。

2 Nrf2-ARE信號通路調(diào)控動物機體抗氧化酶活性

Nrf2-ARE信號通路調(diào)節(jié)編碼下游抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最為重要的內(nèi)源性抗氧化通路。Nrf2-ARE信號通路調(diào)節(jié)編碼的下游抗氧化酶主要包括：γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-glutamyl cysteine synthetase，γ-GCS）、 超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、谷胱甘肽 S轉(zhuǎn)移酶（glutathione-S-transferases，GSTs）。調(diào)控的下游Ⅱ相解毒酶主要有：血紅素氧合酶-1（HO-1）、醌氧化還原酶 1［NAD（P）H-quinone oxidoreductase 1，NQO1］、谷氨酰半胱氨酸連接酶（Glutamate cysteine ligase，GCL）及 GCL 催化亞基（GCLC）和調(diào)節(jié)亞基（GCLM）等。這些酶大部分是機體抗氧化能力的重要組成部分，能夠清除體內(nèi)多種致癌物質(zhì)及其他毒性或氧化性物質(zhì)，從而消除這些物質(zhì)對DNA及生物功能蛋白的破壞，以維持機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，起到抗毒、抗氧化、抗癌、抗衰老等作用。

2.1 調(diào)控抗氧化酶 （SOD、GSH-Px、CAT、GSTs）SOD處于氧化應(yīng)激防御系統(tǒng)的第一位置，能夠通過還原反應(yīng)清除超氧陰離子自由基，將其轉(zhuǎn)化成過氧化氫，從而阻斷了自由基的連鎖反應(yīng)，保護細(xì)胞免受超氧陰離子自由基的損傷，是機體內(nèi)一種重要的抗氧化酶。當(dāng)體內(nèi)缺少SOD時會引起心擴張、腦部神經(jīng)疾病如腦血管病和缺血性心臟病、新生兒死亡、神經(jīng)退行性疾病、醫(yī)學(xué)手術(shù)救治后繼發(fā)性損傷等，因此給人體不斷補充SOD具有抗衰老的特殊作用，且體內(nèi)SOD表達增高能抑制氧化應(yīng)激引起的細(xì)胞死亡和組織損傷。CAT和GSH-Px也是體內(nèi)最重要的抗氧化分子，能將過氧化氫催化分解為無毒的水分子，GSH-Px也能催化過氧化反應(yīng)中形成的脂質(zhì)過氧化物。這3種抗氧化酶的相互作用，能清除體內(nèi)的自由基，阻斷自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而保護機體免受自由基的氧化損傷。研究表明，機體內(nèi) CAT、SOD、GSH-Px、GSTs表達水平增強主要是由于受到Nrf2的調(diào)控后，進而起到維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)平衡和降低氧化應(yīng)激造成損傷的作用［9］。

2.2 調(diào)控HO-1 HO-1是一種血紅素降解的催化酶，在NADPH和細(xì)胞色素P-450還原酶及分子氧的作用下，HO-1催化血紅素降解為膽紅素、CO和鐵離子，現(xiàn)已證實HO-1及其酶解產(chǎn)物直接影響抗氧化損傷能力的變化，是機體最重要的內(nèi)源性保護體系之一。研究表明，鵝掌菜酚［10］和丹參［11］可以分別減輕小鼠成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的氧化應(yīng)激損傷，其機制主要為鵝掌菜酚和丹參的應(yīng)用增加了Nrf2蛋白的表達，使Nrf2與Keap1解偶聯(lián)并轉(zhuǎn)移入細(xì)胞核后，增強了HO-1蛋白的表達；但在應(yīng)用Nrf2 siRNA之后，HO-1表達明顯下降。以上研究說明Nrf2上調(diào)了HO-1的表達從而起到抗氧化應(yīng)激損傷的作用。

2.3 調(diào)控NQO1 NQO1是機體在抵抗氧化應(yīng)激中的一種最重要的酶，它在機體細(xì)胞內(nèi)屬于Ⅱ相解毒酶，具有催化醌、醌亞胺、氮氧化合物等雙電子還原作用，從而降低機體產(chǎn)生的氧化損傷［12］。研究表明，丙炔苯丙胺可抑制由1-甲基-4-苯基吡啶離子引起的氧化應(yīng)激，其機制主要為丙炔苯丙胺通過調(diào)控細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶 （extracellular signal-regulated kinase，ERK）和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B （phosphatidyl inositol 3-kinase/protein kinase B，PI3K/PKB）信號通路，通過增強Nrf2的表達量和核轉(zhuǎn)位，增強了NQO1蛋白的表達水平；但在使用Nrf2 siRNA之后，NQO1表達水平并未升高［13］。此外，高糖（10～30 mmol/L葡萄糖）水平也能顯著增加Nrf2的表達量，并且上調(diào)NQO1的表達，但Nrf2基因敲除的細(xì)胞或者Keap1過表達的細(xì)胞則無此作用［14］。以上研究說明NOQ1表達水平增強是受到Nrf2的調(diào)控后從而起到抗氧化應(yīng)激損傷的作用。

2.4 調(diào)控GCL及其GCLC和GCLM GCL是還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）的合成關(guān)鍵酶，也是Nrf2-ARE信號通路的Ⅱ相解毒酶，其合成可增加GSH的合成，但GCL全酶的結(jié)構(gòu)和活性則受到氧化應(yīng)激的顯著影響。GSH是一種含巰基的抗氧化劑，也是體內(nèi)重要的抗氧化劑和自由基清除劑，在抵御氧化應(yīng)激中發(fā)揮著重要作用，是細(xì)胞自我保護的重要物質(zhì)。在許多低等生物中，GCL是一條簡單的多鏈，但在大部分真核生物中GCL是由催化亞基GCLC和調(diào)節(jié)亞基GCLM組成的異二聚體蛋白，GCLC和GCLM是非常重要的抗氧化蛋白酶，對提高抗氧化應(yīng)激能力有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，GCLC和GCLM對GSH的合成起著關(guān)鍵作用，其表達下調(diào)可引起細(xì)胞GSH合成減少，導(dǎo)致ROS產(chǎn)生增多，從而導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷［15］，且二者分別由不同的基因所編碼。其中，GCLC的分子量較大，由637個氨基酸組成，約73 kD，包含一個活性位點，這個位點負(fù)責(zé)ATP依賴性谷氨酸γ-羧基和半胱氨酸氨基的連接形成。GCLC幾乎含有GCL所有底物的結(jié)合位點和催化亞基，具有GCL所有的催化活性，GSH能反饋抑制GCLC。由于GCLC在GCL催化活性中處于關(guān)鍵地位，GCLC的表達可能會有效地調(diào)節(jié)體內(nèi)GSH的表達水平，從而保護機體組織器官免受氧化應(yīng)激的損傷。但GCLC翻譯后修飾（如磷酸化作用、豆蔻?；饔?、半胱天冬酶介導(dǎo)的分裂）則對GCL活性影響較小。GCLM的分子量較小，由274個氨基酸組成，約31 kD；GCLM無催化活性，但GCLM可直接與GCLC相互作用而增加GCLC的催化活性。GCLM可降低谷氨酸和ATP的Km值（一定溫度下某酶促反應(yīng)最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度），增加 GSH 反饋性抑制的 Ki值（抑制常數(shù)）［16］。研究發(fā)現(xiàn)，Nrf2在調(diào)控GSH穩(wěn)態(tài)方面起著關(guān)鍵作用，Nrf2-ARE信號通路能調(diào)控合成GSH所需的γ-GCS、GCLM、GCLC酶類，且Nrf2能調(diào)控以GSH為底物的GSH-Px和GST的表達水平［9］。但在Nrf2基因敲除的小鼠中發(fā)現(xiàn)，GCLC和GCLM的表達水平較野生型小鼠要低，說明Nrf2可通過增強GCLC和GCLM的表達水平從而起到抗氧化應(yīng)激損傷的作用［17］。

3 Nrf2-ARE信號通路與機體氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的相關(guān)性

氧化應(yīng)激不僅直接損傷機體器官組織，還可使炎癥細(xì)胞滲出、炎前介質(zhì)基因表達增加、蛋白酶/抗蛋白酶失衡，最終導(dǎo)致疾病的發(fā)生發(fā)展，因此，糾正機體器官內(nèi)氧化/抗氧化失衡已成為防治機體產(chǎn)生疾病的途徑之一。目前已證實，Nrf2-ARE信號通路是近年來新發(fā)現(xiàn)的機體抵抗內(nèi)外界氧化和化學(xué)等刺激的防御性轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，是迄今為止最為重要的抗氧化應(yīng)激通路。Nrf2-ARE信號通路廣泛參與大多數(shù)疾病的發(fā)生與發(fā)展的生理過程，在疾病的發(fā)生及防治中起著關(guān)鍵作用，Nrf2-ARE信號通路既可以預(yù)防機體正常細(xì)胞產(chǎn)生病變，也可以促進疾病的發(fā)生，同時也是化學(xué)預(yù)防器官產(chǎn)生癌變和治療機體多器官疾病的一個潛在靶點。目前的研究證明，Nrf2是一把雙刃劍，其對正常細(xì)胞和癌細(xì)胞都有保護作用，并且可能是癌細(xì)胞耐藥的原因［6］。一般機體正常細(xì)胞的生長依賴于自身的氧化還原穩(wěn)態(tài)，Nrf2是維持這種穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因子，且Nrf2對全身多個器官或組織具有保護作用。但是在Nrf2介導(dǎo)的抗氧化應(yīng)激反應(yīng)不足以抵抗外源性氧化應(yīng)激的情況下，細(xì)胞內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)就被破壞，組織細(xì)胞出現(xiàn)肥大、凋亡以及纖維化，繼而組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，最終導(dǎo)致疾病的發(fā)生。目前已經(jīng)證明，Nrf2-ARE信號通路與中樞神經(jīng)系統(tǒng)性疾?。?8-19］、心血管系統(tǒng)性疾病［20］、肝臟疾?。?1］、腎臟疾?。?2］、肺臟疾?。?3］、腫瘤［24］、腸炎［25］、白癜風(fēng)［26］、白內(nèi)障［27］等多種氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。目前，Nrf2-ARE 信號通路的研究主要集中于鼠［21］和人［18，27］方面，在單胃動物和反芻動物方面的研究較少，今后需對該方面做深入研究。因此，通過調(diào)控Nrf2-ARE信號通路從而調(diào)控其下游基因的表達，可為預(yù)防和治療氧化應(yīng)激所致的機體器官組織產(chǎn)生疾病提供理論和技術(shù)依據(jù)。

4 Nrf2-ARE信號通路與其他信號通路的關(guān)系

目前已證實，蛋白激酶C（PKC）、絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）、磷脂酰肌醇 3 激酶（PI3K）均參與了Nrf2-ARE信號通路的激活及其依賴的基因表達調(diào)控過程，主要是通過作用于Nrf2導(dǎo)致其磷酸化，從而促使其與Keap1分離，激活Nrf2。其中，PKC通過作用于Nrf2的絲氨酸-40（Sre-40），利用使其磷酸化的方式破壞 Keap1-Nrf2的偶聯(lián)［28］；MAPKs利用直接或間接磷酸化Nrf2的方式激活Nrf2；PI3K通過絲狀肌動蛋白重排的方式改變Nrf2結(jié)構(gòu)的方式激活Nrf2［29］。不同的蛋白激酶通過磷酸化Nrf2的不同位置，促進Nrf2在細(xì)胞核內(nèi)的積聚或外流，從而調(diào)節(jié)Nrf2的激活與抑制。

4.1 與PKC信號通路的關(guān)系 體內(nèi)和體外的研究都表明，在氧化應(yīng)激條件下，PKC信號通路可以通過直接磷酸化的方式激活Nrf2，Nrf2磷酸化后可以促進Nrf2向核內(nèi)轉(zhuǎn)位，直接與Keap1解聚，并促進ARE的反式激活。當(dāng)Nrf2第40位絲氨酸突變成丙氨酸后，PKC依賴的解聚作用消失，提示Nrf2第40位的絲氨酸是PKC的作用位點［28］。而利用丙氨酸代替Ser-40，以上激活作用則會明顯下降［30］。因此，PKC及其上游的信號分子參與了Nrf2的活性調(diào)節(jié)。

4.2 與MAPKs信號通路的關(guān)系 MAPKs信號通路主要包括p38 MAP激酶（p38 MAP kinase）途徑、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）途徑、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶 （extracellular signalregulated kinase，ERK）途徑。不同的MAPKs信號通路其MAPKK激酶（MAP3K或MKKK）和MAPK激酶（MAP2K或MKK）的底物、分子間的相互連接以及支架蛋白不同［31］。MAPKs信號通路可被包括滲透壓的改變、氧化應(yīng)激、細(xì)胞因子、生長因子、抗原、毒素和藥物等在內(nèi)的多種因素激活［32-33］。目前認(rèn)為，p38和JNK屬于“應(yīng)激誘導(dǎo)”的MAPK，而ERK被認(rèn)為是與細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)化和分化相關(guān)的MAPK。當(dāng)機體內(nèi)ROS水平升高時，引起下游的一些細(xì)胞因子、抗氧化酶表達水平的變化，可能與激活MAPKs 信號通路有關(guān)［34-35］。

研究表明，MAPKs主要通過直接磷酸化Nrf2的方式激活Nrf2，促進ARE的活化［36］。但也有研究表明，MAPKs對Nrf2的活性有影響，但在機體不同細(xì)胞 MAPKs信號通路中的 ERK、JNK、p38調(diào)控Nrf2活性的結(jié)果不同，原因可能為MAPKs對Nrf2的調(diào)控是間接的，因為MAPKs可直接磷酸化Nrf2，但并不顯著激活Nrf2［37］。說明不同細(xì)胞類型、外界刺激及化學(xué)異物刺激不同，對MAPKs信號通路與Nrf2間的作用機制會產(chǎn)生不同的影響?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，MAPKs與Nrf2信號通路在參與調(diào)控機體炎癥［38］、細(xì)胞凋亡［39］、黏液分泌［40-41］、氧化應(yīng)激［42］等方面具有重要作用，提示一些疾病的病理特征與MAPKs信號通路及轉(zhuǎn)錄因子Nrf2密切相關(guān)，即MAPKs信號通路對Nrf2的活性有影響。雖然MAPKs信號通路與Nrf2-ARE信號通路共同對細(xì)胞產(chǎn)生影響的具體作用機制復(fù)雜，至今尚不明確，可能與不同的細(xì)胞類型、不同的外界刺激及化學(xué)異物刺激有關(guān)，仍有待于做進一步研究，但能夠確定的是，MAPKs信號通路與Nrf2-ARE信號通路之間存在交互作用。

4.3 與PI3K/Akt信號通路的關(guān)系 PI3K是參與細(xì)胞生長以及骨架重塑的重要激酶，其激活后可導(dǎo)致脂質(zhì)底物磷酸化而形成第二信使，并激活下游蛋白激酶B，即Akt。因此，檢測Akt的磷酸化可間接反映PI3K的激活［43］。PI3K/Akt信號通路廣泛存在于細(xì)胞中，參與細(xì)胞的生長、增殖，并抑制細(xì)胞的凋亡，且與Wnt信號通路等相交聯(lián)，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長。目前已證明，PI3K/Akt信號通路在乳腺癌［44］、卵巢癌［45］、子宮內(nèi)膜癌［46］、鼻咽癌［46］及惡性膠 質(zhì)瘤［47］等 惡 性腫瘤及 急 性 腦 缺 血［48］、帕 金 森 ?。?9］、阿爾茨海默?。?0］等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中起重要作用。其機制為細(xì)胞外受體的激活使受體酪氨酸激酶殘基磷酸化，激活PI3K，PI3K激活后的產(chǎn)物使Akt活化，活化的Akt一方面能提高細(xì)胞的RNA翻譯效率，促進細(xì)胞生長；另一方面可使下游靶基因產(chǎn)物Nrf2磷酸化，磷酸化的Nrf2脫落進入細(xì)胞核，啟動下游代謝酶轉(zhuǎn)錄，從而促進細(xì)胞內(nèi)蛋白合成，促進細(xì)胞的增殖、分化。研究表明，PI3K/Akt-不典型蛋白激酶 C（antypical protein kinase C，aPKC）信號通路參與激活Nrf2及其對抗氧化基因的調(diào)節(jié)［51］，其機制可能是氧化應(yīng)激造成機體氧化/抗氧化失衡，通過 PI3K/Akt-aPKCι/ζ信號通路激活 Nrf2，引起Nrf2核轉(zhuǎn)位，上調(diào)谷氨酰半胱氨酸合成酶mRNA和蛋白質(zhì)的表達，提高其活性，增加谷胱甘肽合成，對抗氧化應(yīng)激，達到維持氧化/抗氧化平衡的目的［52］。由以上分析可知，PI3K信號通路對Nrf2的活性有影響，說明PI3K/Akt信號通路與Nrf2-ARE信號通路之間存在交互作用。

5 小結(jié)與展望

綜上所述，嚴(yán)重的氧化應(yīng)激不僅對機體細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷作用，而且還可引起多種疾病。Nrf2-ARE信號通路作為機體內(nèi)重要的抗氧化調(diào)節(jié)通路，能使細(xì)胞通過誘導(dǎo)多種編碼調(diào)節(jié)Ⅱ相解毒酶和抗氧化蛋白的基因表達，從而在細(xì)胞中抵御有害刺激，能夠維持機體細(xì)胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的平衡和降低氧化應(yīng)激造成的細(xì)胞損傷，對防御、減輕氧化應(yīng)激對機體的危害起著舉足輕重的保護作用。但是Nrf2的持續(xù)激活，也會產(chǎn)生很多不利的后果，特別是有關(guān)Nrf2-ARE信號通路在很多氧化應(yīng)激相關(guān)疾病中的發(fā)病機制還不是很清楚，還需在這方面開展深入研究。目前有關(guān)Nrf2-ARE信號通路在機體氧化應(yīng)激損傷中的作用及其與其他信號通路的關(guān)系的研究主要集中于醫(yī)學(xué)和大小鼠方面，在單胃動物和反芻動物方面的研究很少，或者可以說幾乎沒有，今后還需在這方面開展相關(guān)研究。

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Role of Nrf2-ARE Pathway in Oxidative Stress Injury and Its Relationship with Other Signaling Pathways

WU Zhi-hong1，2，MA Yan-fen2，ZHAO Lei1，2，SONG Li-wen2，GAO Min2
（1.College of Animal Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China；2.Institute of Animal Nutrition and Feed，Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences， Hohhot 010031，China）

Oxidative stress injury is considered to be closely associated with development of a variety of diseases in the body.When oxidative stress is severe,the inhibiting of oxidative stress and scavenging of oxygen free radical can be served as an important strategy for treatment of related diseases.Nrf2-ARE signaling pathway is an extremely important endogenous defense system in the body,which can maintain the balance of redox state in the cell and reduce the injuries produced by oxidative stress by regulating Nrf2-ARE signaling pathways.The role of Nrf2-ARE pathway in regulating antioxidant enzymes activity,the association of Nrf2-ARE pathway with the emergence of oxidative stress related diseases,and the relationship of Nrf2-ARE pathway with other signaling pathways were reviewed in this article,so as to provide a reference for a better understanding of the role of Nrf2-ARE signaling pathway in resisting oxidation stress injury in the body as well as of related mechanisms.

oxidative stress；Nrf2-ARE signaling pathway；PKC signaling pathway；MAPKs signaling pathway； PI3K signaling pathway

Q257

A文章順序編號1672-5190（2016）03-0042-07

2016－03－10

項目來源：國家自然科學(xué)基金（31460616）；內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金（2014BS0348）；內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新基金（2015QNJJM07）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（奶牛）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項資金（CARS-37）。

吳志紅（1992—），女，碩士研究生，主要研究方向為動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)。

高民（1962—），男，研究員，博士，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為反芻動物營養(yǎng)調(diào)控理論與技術(shù)。馬燕芬（1979—），女，副研究員，博士，主要研究方向為動物營養(yǎng)調(diào)控理論與技術(shù)。

（責(zé)任編輯：慕宗杰）