鄭欣 杜小正 李夢莘 何文潔 王娜娜 張馨予

【摘 要】 氧化應(yīng)激與炎癥侵襲相互作用是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病與疾病進(jìn)展的關(guān)鍵因素，血紅素氧合酶1（HO-1）是核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）/抗氧化反應(yīng)原件（ARE）信號(hào)傳導(dǎo)通路下游激活的抗氧化酶之一，不但具有抗氧化、抗炎作用，而且在一定程度上反映了RA的病情輕重?？偨Y(jié)HO-1與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的關(guān)系，旨在探討HO-1將可能是類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎治療的潛在靶點(diǎn)和新的療效評(píng)定指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】 關(guān)節(jié)炎，類風(fēng)濕;血紅素氧合酶1;氧化應(yīng)激;機(jī)制研究

活性氧（ROS）作為一種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)元件，與多種細(xì)胞因子的炎癥反應(yīng)有關(guān)，并作用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）的生理病理系統(tǒng)，既是RA產(chǎn)生氧化應(yīng)激的誘因，也是RA氧化應(yīng)激的產(chǎn)物[1]。當(dāng)具有RA遺傳易感因素的個(gè)體受環(huán)境、應(yīng)激等因素作用，導(dǎo)致先天及適應(yīng)性免疫系統(tǒng)破壞而誘發(fā)一系列炎癥反應(yīng)[2-3]，RA關(guān)節(jié)滑膜組織因大量的炎性細(xì)胞聚集而產(chǎn)生多種炎性因子，使關(guān)節(jié)滑膜、軟骨炎癥增生加重，滑膜腔體積縮小而缺氧明顯，細(xì)胞代謝過程產(chǎn)生的ROS和活性氮物質(zhì)（RNS）等有害自由基持續(xù)升高，觸發(fā)細(xì)胞線粒體損傷、細(xì)胞凋亡等一系列氧化應(yīng)激惡性循環(huán)，使自由基多層次地參與RA滑膜炎癥與骨質(zhì)破壞，破壞軟骨細(xì)胞、降解膠原和蛋白聚糖，使關(guān)節(jié)炎臨床癥狀進(jìn)一步加重[4-5]。因此，氧化應(yīng)激與炎癥侵襲互為因果，共同參與RA的發(fā)病與疾病進(jìn)展過程。

血紅素氧合酶1（HO-1）是核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）/抗氧化反應(yīng)元件（ARE）信號(hào)傳導(dǎo)通路下游激活的抗氧化酶之一，具有抗氧化、抗炎、減輕線粒體損傷、調(diào)控細(xì)胞凋亡等作用，以抵御氧化應(yīng)激損傷[6-7]，同時(shí)也是判斷RA病情的潛在指標(biāo)之一。

1 HO-1的來源與生理功能

HO-1是血紅素降解過程中重要的限速酶，經(jīng)活性氧、一氧化氮、紫外線、低氧、熱休克、內(nèi)毒素等一系列氧化應(yīng)激刺激而激活Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路后啟動(dòng)下游抗氧化因子HO-1基因轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮抗氧化、抗炎、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等作用。

1.1 HO-1的來源 HO家族有3種同功酶，即HO-1、HO-2、HO-3，HO-1作為唯一的誘導(dǎo)型[8]，正常生理狀態(tài)下，在多數(shù)細(xì)胞組織均有基礎(chǔ)性低表達(dá)。氧化應(yīng)激條件下，ROS經(jīng)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）等途徑直接磷酸化Nrf2，使Keap1-Nrf2耦合體解離并泛素化減少，Nrf2活化、蓄積并轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞核，與肌腱膜纖維肉瘤蛋白（Maf）結(jié)合形成異二聚體，再與ARE結(jié)合啟動(dòng)下游HO-1基因的轉(zhuǎn)錄[6-7]。

1.2 HO-1的生理功能 HO-1的誘導(dǎo)產(chǎn)生及其酶活性增強(qiáng)，對(duì)機(jī)體發(fā)揮抗氧化、抗炎、抗凋亡等生理作用而保護(hù)機(jī)體[8]。因此，HO-1亦被用于多種與氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的研究。

HO-1抗氧化作用主要表現(xiàn)為阻止游離血紅素參與氧化反應(yīng)，同時(shí)聯(lián)合還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）、細(xì)胞色素P450，通過膽綠素還原酶（BVR）降解血紅素并生成膽綠素、一氧化碳（CO）、Fe2+等酶降解產(chǎn)物，構(gòu)成內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)，參與氧自由基的清除，保護(hù)機(jī)體細(xì)胞免受應(yīng)激刺激損害，共同發(fā)揮抗氧化、抗炎、減少線粒體損傷、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等多種生物細(xì)胞活動(dòng)，最終影響疾病的轉(zhuǎn)歸[8-9]。

2 HO-1在RA中的作用

氧化應(yīng)激參與了包括RA在內(nèi)的多種自身免疫性疾病的發(fā)病及病理過程[10]。Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路是典型的抗氧化信號(hào)傳導(dǎo)通路，對(duì)其下游抗氧化酶HO-1的研究有望為RA的臨床治療提供新的線索?，F(xiàn)將HO-1在RA中的具體作用探討如下。

2.1 抗炎、抗氧化 氧化應(yīng)激與炎癥相互作用推進(jìn)RA疾病進(jìn)程，多種不同途徑均可誘導(dǎo)HO-1產(chǎn)生，緩解RA氧化應(yīng)激及炎癥程度。其緣由可能在于RA病變部位處于缺氧條件時(shí)核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）等炎性相關(guān)因子與HO-1相互影響;或?qū)е翹rf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路的進(jìn)一步激活，增強(qiáng)HO-1表達(dá)及酶活性，從而產(chǎn)生對(duì)RA的抗炎、抗氧化抑制作用[11]。

ZHAI等[12]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，水楊酸改善RA癥狀，能夠降低踝關(guān)節(jié)細(xì)胞的臨床評(píng)分、炎癥浸潤、滑膜增生，減輕膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎，并抑制關(guān)節(jié)細(xì)胞的氧化損傷指數(shù)，可能與氧化應(yīng)激和RA滑膜成纖維細(xì)胞中的Nrf2-HO-1-ROS通路有關(guān)。史棟梁等[13]發(fā)現(xiàn)，酸櫻桃種子提取物（SCE）可促使滑膜組織Nrf2/HO-1途徑被激活，明顯提高大鼠體內(nèi)HO-1水平，刺激超氧化物歧化酶（SOD）等過氧化物酶表達(dá)，提高活性氧清除力，增強(qiáng)機(jī)體抗氧化應(yīng)激的能力，同時(shí)降低血清腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素（IL）-1β、IL-6及前列腺素E2含量，從而減輕RA病情。高曉鵬等[14]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，獨(dú)活寄生湯具有抗氧化作用，可使Nrf2/HO-1信號(hào)通路活化，促進(jìn)Nrf2核轉(zhuǎn)位及HO-1基因表達(dá)，從而證實(shí)了HO-1參與RA發(fā)病狀態(tài)下的抗氧化防御機(jī)制。LIU等[15]研究橙皮素對(duì)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，包括RA在內(nèi)的破壞性骨疾病的骨質(zhì)溶解中，橙皮素可抑制破骨細(xì)胞形成，抑制激活NF-κB和MAPK信號(hào)傳導(dǎo)，清除活性氧，激活Nrf2/HO-1信號(hào)通路以抗炎、抗氧化并調(diào)節(jié)骨代謝。

因此，Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路激活誘導(dǎo)HO-1的激活和表達(dá)可改善RA炎性及氧化損傷狀態(tài)，同時(shí)參與骨代謝，并與NF-κB、MAPK等通路共同調(diào)控RA氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)，以改善RA病情。

2.2 調(diào)控線粒體損傷、細(xì)胞凋亡 線粒體呼吸鏈?zhǔn)荝OS的主要來源，氧化應(yīng)激損傷線粒體使ROS生成增多，加劇細(xì)胞及組織氧化應(yīng)激[1];而細(xì)胞凋亡（apoptosis）是一種細(xì)胞程序性死亡，是氧化應(yīng)激中常見的細(xì)胞死亡模式，經(jīng)囊泡形成、核固縮等形態(tài)學(xué)改變影響機(jī)體代謝反應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)ROS因氧化應(yīng)激水平不斷加重，損傷線粒體并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，因此對(duì)線粒體損傷及細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)可能會(huì)減緩RA疾病進(jìn)程[16]。

GAMAL等[17]將RA患者與健康人對(duì)照并檢測血清NAG（端粒標(biāo)記物）水平發(fā)現(xiàn)，RA患者血清中一氧化氮、SOD等氧化應(yīng)激標(biāo)志物與RA疾病活動(dòng)相關(guān)，而RA患者端?？s短和氧化標(biāo)志物指數(shù)明顯高于對(duì)照組，表明RA患者氧化應(yīng)激水平與RA疾病活動(dòng)密切相關(guān)，且能通過端?？s短，減少細(xì)胞成活周期而加速細(xì)胞凋亡。近年來不斷有實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，HO-1參與調(diào)控細(xì)胞線粒體損傷及細(xì)胞凋亡。LONG等[18]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，原花青素（PC）可能通過激活Nrf2/ARE信號(hào)通路，對(duì)玉米赤霉烯酮（ZEA）誘導(dǎo)的TM4細(xì)胞（正常小鼠睪丸Sertoli細(xì)胞）氧化損傷和凋亡具有保護(hù)作用。余晨等[19]實(shí)驗(yàn)研究表明，白藜蘆醇對(duì)RA的滑膜成纖維細(xì)胞（FLS）異常增生具有抑制作用，并誘導(dǎo)FLS凋亡，并提出該機(jī)制可能與氧化應(yīng)激和自噬通路蛋白表達(dá)下降有關(guān)。CAO等[20]也發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能夠抑制FLS增殖、誘導(dǎo)其線粒體形態(tài)變化而促進(jìn)FLS凋亡，可以減緩細(xì)胞內(nèi)鈣的釋放、內(nèi)流，并提出白藜蘆醇可以降低FLS的自噬水平導(dǎo)致活性氧的積累，使線粒體功能障礙，促進(jìn)FLS凋亡。而HO-1作為經(jīng)典的抗氧化應(yīng)激Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路的下游抗氧化酶，亦參與抗氧化損傷、調(diào)控細(xì)胞凋亡等作用。

因此，RA的氧化應(yīng)激導(dǎo)致線粒體損傷、細(xì)胞凋亡，并在活動(dòng)期加重;Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路下游的HO-1在發(fā)揮良好的抗氧化、抗炎作用時(shí)，可能存在調(diào)控線粒體功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡及鈣離子內(nèi)流等作用。

3 HO-1可作為判斷RA病情的潛在生物標(biāo)志物

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，RA患者在疾病活動(dòng)期以及關(guān)節(jié)破壞等臨床癥狀明顯時(shí)，RA患者關(guān)節(jié)腔積液以及外周血中HO-1的水平呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)。有研究指出，可將HO-1作為RA病情活動(dòng)的判斷指標(biāo)，且HO-1的高表達(dá)與抗炎、抗氧化，調(diào)整骨代謝相關(guān)。

周興輝等[21]證實(shí)，HO-1在RA關(guān)節(jié)腔積液中呈現(xiàn)高表達(dá)趨勢，與RA抗炎、抗氧化有關(guān)。鄒晉梅[22]選擇100例RA患者分為輕、中、重度后，與100例健康患者對(duì)比發(fā)現(xiàn)，RA患者血清HO-1水平升高與骨代謝、炎癥反應(yīng)和疾病活動(dòng)度有關(guān)，同時(shí)提出高表達(dá)的HO-1還參與調(diào)整骨代謝紊亂，在一定程度上可作為RA疾病活動(dòng)期的參考依據(jù)。姜?jiǎng)λ蒣23]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，RA患者血清中HO-1水平與RA及其繼發(fā)性間質(zhì)性肺疾病呈正相關(guān)，并與RA免疫調(diào)節(jié)關(guān)系密切。YUAN等[24]將RA患者與健康組對(duì)照研究后發(fā)現(xiàn)，RA患者血清HO-1與成骨細(xì)胞生物學(xué)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）家族成員（BMP-2、BMP-4和BMP-7）的表達(dá)呈正相關(guān)性，可促進(jìn)骨增殖，促進(jìn)關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞蛋白聚糖和膠原Ⅱ的合成，抑制破骨細(xì)胞形成而抑制軟骨降解，參與RA破骨細(xì)胞發(fā)生的代償性預(yù)防，證實(shí)HO-1和BMP-7在參與RA骨代謝的基本病理過程中具有很高的潛力。

因此，HO-1在RA中不僅具有抗炎、抗氧化、抗凋亡、調(diào)節(jié)骨代謝等作用，同時(shí)HO-1的活性及表達(dá)也反映了RA病情是否在活動(dòng)期，可作為判斷RA病情輕重的參考指標(biāo)。

4 結(jié) 語

氧化應(yīng)激成為近年來RA疾病研究的熱點(diǎn)，Nrf2/ARE是機(jī)體細(xì)胞內(nèi)最重要的抗氧化應(yīng)激通路之一，該通路下游抗氧化蛋白酶HO-1具有抗氧化、抗炎作用。當(dāng)機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，Nrf2誘導(dǎo)HO-1高效表達(dá)，HO-1阻止游離血紅素參與氧化反應(yīng)，生成膽綠素、CO、Fe2+等酶降解產(chǎn)物，構(gòu)成內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)，保護(hù)機(jī)體免受氧化損傷，發(fā)揮抗氧化、抗炎，調(diào)控線粒體損傷、細(xì)胞凋亡等作用。在RA活動(dòng)期，關(guān)節(jié)腔積液以及外周血中HO-1的水平呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，一些研究者指出可將HO-1作為RA病情活動(dòng)的判斷指標(biāo)，而HO-1的高表達(dá)也與抗炎、抗氧化、調(diào)節(jié)骨代謝等密切相關(guān)。

因此，HO-1在RA發(fā)揮抗氧化、抗炎等細(xì)胞保護(hù)作用的同時(shí)，也是反映RA病情輕重的潛在證據(jù)之一。關(guān)于HO-1與RA在疾病的基礎(chǔ)機(jī)制方面，尤其是氧化應(yīng)激相關(guān)的線粒體損傷、細(xì)胞凋亡、軟骨代謝等方面的研究仍在不斷豐富，也可能是未來本領(lǐng)域進(jìn)一步研究的方向。另外，HO-1過度表達(dá)所產(chǎn)生Fe2+、CO等酶降解產(chǎn)物會(huì)增加細(xì)胞抗氧化應(yīng)激壓力而產(chǎn)生的細(xì)胞毒性亦不可忽視[25]，如何掌握好HO-1的活化、表達(dá)平衡仍需進(jìn)一步深入研究。

5 參考文獻(xiàn)

[1] PHULL AR，NASIR B，HAQ IU.Oxidative stress，consequences and ROS mediated cellular Signaling in rheumatoid arthritis[J].Chem Biol Interact，2018，281（1）：121-136.

[2] GUO Q，WANG Y，XU D，et al.Rheumatoid arthritis：

pathological mechanisms and modern pharmacologic therapies[J].Bone Res，2018，27（6）：15.

[3] SMALLWOOD MJ，NISSIM A，KNIGHT AR，et al.Oxidative stress in autoimmune rheumatic diseases[J].Free Radic Boil Med，2018，58（125）：3-14.

[4] BALOGH E，VEALE DJ，MCGARRY T，et al.Oxidative stress impairs energy metabolism in primary cells and synovial tissue of patients with rheumatoid arthritis[J].Arthritis Res Ther，2018，20（1）：95.

[5] 郭錦晨，劉健，萬磊，等.氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的研究進(jìn)展[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2016，5（9）：68-71，76.

[6] YAMAMOTO M，KENSLER TW.The KEAP1-NRF2 System：a Thiol-Based Sensor-Effector Apparatus for Maintaining Redox Homeostasis[J].Physiological Reviews，2018，98（3）：1169-1203.

[7] TU W，WANG H，LI S，et al.The Anti-Inflammatory and Anti-Oxidant Mechanisms of the Keap1/Nrf2/ARE Signaling Pathway in Chronic Diseases[J].Aging Dis，2019，10（3）：637-651.

[8] MOON SJ，KIM EK，JHUN JY，et al.The active metabolite of leflunomide， A77 1726， attenuates inflammatory arthritis in mice with spontaneous arthritis via induction of heme oxygenase-1[J].J Transl Med，2017，15（1）：31.

[9] LOBODA A，DAMULEWICZ M，PYZA E，et al.Role of Nrf2/HO-1 system in development，oxidative stress response and diseases：an evolutionarily conserved mechanism[J].Cell Mol Life Sci，2016，73（17）：3221-3247.

[10] VESELINOVIC M，BARUDZIC N，VULETIC M，et al.

Oxidative stress in rheumatoid arthritis patients：relationship to diseases activity[J].Mol Cell Biochem，2014，391（1/2）：225-232.

[11] AHMED SM，LUO L，NAMANI A，et al.Nrf2 signaling pathway： Pivotal roles in inflammation[J].Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis，2017，1863（2）：585-597.

[12] ZHAI KF，DUAN H，KHAN GJ，et al.Salicin from Alangium chinense Ameliorates Rheumatoid Arthritis by Modulating the Nrf2-HO-1-ROS Pathways[J].J Agric Food Chem，2018，66（24）：6073-6082.

[13] 史棟梁，史桂榮.酸櫻桃種子提取物對(duì)大鼠類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的作用及其機(jī)制研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2015，25（32）：20-25.

[14] 高曉鵬，魯貴生.獨(dú)活寄生湯改善佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠氧化應(yīng)激機(jī)制探討[J].廣州中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，166（4）：683-689.

[15] LIU H，DONG Y，GAO Y，et al.Hesperetin suppresses RANKL-induced osteoclastogenesis and ameliorates lipopolysaccharide-induced bone loss[J].J Cell Physiol，2019，234（7）：11009-11022.

[16] WU J，F(xiàn)AN W，MA L，et al.miR-708-5p promotes fibroblast-like synoviocytes' cell apoptosis and ameliorates rheumatoid arthritis by the inhibition of Wnt3a/β-catenin pathway[J].Drug Des Devel Ther，2018，25（12）：3439-3447.

[17] GAMAL RM，HAMMAM N，ZAKARY MM，et al.Telomere dysfunction-related serological markers and oxidative stress markers in rheumatoid arthritis patients： correlation with diseases activity[J].Clin Rheumatol，2018，37（12）：3239-3246.

[18] LONG M，YANG SH，SHI W，et al.Protective effect of proanthocyanidin on mice Sertoli cell apoptosis induced by zearalenone via the Nrf2/ARE signalling pathway[J].Environ Sci Pollut Res Int，2017，24（34）：26724-26733.

[19] 俞晨，張俊強(qiáng)，曹威，等.白藜蘆醇通過抑制自噬相關(guān)蛋白LC3 Ⅰ/Ⅱ和beclin-1表達(dá)促進(jìn)H2O2處理的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎成纖維樣滑膜細(xì)胞凋亡[J].中國組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志，2018，27（1）：31-34.

[20] CAO W，ZHANG J，WANG G，et al.Reducing-Autophagy Derived Mitochondrial Dysfunction during Resveratrol Promotes Fibroblast-Like Synovial Cell Apoptosis[J].

Anat Rec，2018，301（7）：1179-1188.

[21] 周興輝，林連兵.類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)液血紅素氧合酶-1的水平變化及臨床意義[J].檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)，2011，26（10）：672-674.

[22] 鄒晉梅.類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者血清HO-1水平變化及其臨床意義[J].山東醫(yī)藥，2018，58（44）：53-55.

[23] 姜?jiǎng)λ?類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者血清血紅素加氧酶-1水平與間質(zhì)性肺疾病的關(guān)系[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2018，38（6）：2714-2719.

[24] YUAN TL，CHEN J，TONG YL，et al.Serum Heme Oxygenase-1 and BMP-7 Are Potential Biomarkers for Bone Metabolism in Patients with Rheumatoid Arthritis and Ankylosing Spondylitis[J].Biomed Res Int，2016，3（5）：7870925.

[25] ESPINOZA JA，GONZ?LEZ PA.Modulation of Antiviral Immunity by Heme Oxygenase-1[J].Am J Pathol，2017，187（3）：487-493.

收稿日期：2019-05-03;修回日期：2019-07-22