杜自力，宋建成，姚聲濤

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腦血管病科，貴州遵義563000

蛛網(wǎng)膜下腔出血（SAH）指顱內(nèi)血管發(fā)生病變導(dǎo)致破裂，血液直接流入蛛網(wǎng)膜下腔引起的一種臨床綜合征，又稱為原發(fā)性SAH，約占急性腦卒中的10%，主要由顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂所致，也可由腦血管畸形、煙霧病、顱內(nèi)靜脈系統(tǒng)血栓形成導(dǎo)致。作為臨床上常見(jiàn)的危急重癥，SAH 導(dǎo)致高致死率、高致殘率、高額的醫(yī)療費(fèi)用，且總體預(yù)后不良。SAH 后的腦損傷是影響患者預(yù)后的主要因素，其機(jī)制包括腦組織細(xì)胞死亡、血腦屏障破壞、腦水腫、氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、急性腦血管痙攣、微血管功能障礙、腦血流下降等病理生理過(guò)程［1］。而核因子 E2 相關(guān)因子2（Nrf2）作為氧化還原敏感的重要轉(zhuǎn)錄因子，在多種疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演十分重要的角色，特別是在SAH 中發(fā)揮重要作用。本文對(duì)Nrf2 在SAH 中的作用作一綜述。

1 Nrf2概述

Nrf2作為一種由7 個(gè)功能域（Neh1～7）組成的氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子，具有抗氧化、解毒以及抗炎的作用。在正常的非應(yīng)激條件下，Nrf2 與Kelch 樣ECH 相關(guān)蛋白 1（keap1）以 2∶1 的比例結(jié)合，且保持在細(xì)胞質(zhì)中。Nrf2 與Keap1 的結(jié)合使Nrf2 泛素化以及隨后的蛋白酶體降解，使其保持“關(guān)閉”狀態(tài)。一小部分Nrf2 設(shè)法逃脫抑制復(fù)合物并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，以調(diào)節(jié)維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的基礎(chǔ)細(xì)胞保護(hù)基因表達(dá)［2-3］。當(dāng)機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，Keap1 中的半胱氨酸殘基被氧化，從而導(dǎo)致Nrf2 泛素化過(guò)程中斷，Nrf2 與 Keap1 解離，Nrf2 轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中。在細(xì)胞核中，Nrf2 與靶基因啟動(dòng)子區(qū)的順調(diào)節(jié)元件ARE 結(jié)合，從而調(diào)節(jié)一系列解毒或抗氧化酶的轉(zhuǎn)錄［4］。

2 Nrf2在SAH中的作用

Nrf2 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，并在急性腦損傷、氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)中其表達(dá)受到調(diào)節(jié)［5］。王鐘等［6］的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)照組基底動(dòng)脈壁的Nrf2 免疫反應(yīng)性較低，SAH 組中Nrf2 免疫反應(yīng)性顯著增加，且內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和外膜細(xì)胞中Nrf2 的表達(dá)顯著上調(diào)。CHEN 等［7］發(fā)現(xiàn)，SAH 早期，Nrf2 在大鼠大腦皮層中被激活；在SAH發(fā)生后24 h，Nrf2含量達(dá)到高峰，并在48 h 后恢復(fù)正常水平。因此，在SAH 發(fā)生后不久Nrf2 被激活，這提示Nrf2 參與了SAH后腦損傷的病理生理過(guò)程。

2.1 Nrf2 與氧化應(yīng)激反應(yīng) 當(dāng)血液進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔后，內(nèi)源性抗氧化保護(hù)系統(tǒng)立即受到抑制，同時(shí)血液中的紅細(xì)胞不斷降解為游離血紅素、高鐵血紅蛋白等產(chǎn)物，蓄積在出血部位，引發(fā)神經(jīng)炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)［8］，伴隨著顱內(nèi)壓的升高，腦灌注降低致使腦血流量下降［9］，腦組織處于缺血缺氧狀態(tài)，導(dǎo)致腦脊液呈酸性，大量亞鐵離子從血紅蛋白中釋放后被氧化為鐵離子，淤積的鐵離子經(jīng)過(guò)Feton和Haber-Weis反應(yīng)后產(chǎn)生羥自由基等過(guò)氧化物，從而進(jìn)一步引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，使得神經(jīng)元細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞受到直接損傷［10］。

敲除 SAH 小鼠 Nrf2 基因發(fā)現(xiàn)，24 h 后腦損傷加重、腦水腫增加、血腦屏障破壞、神經(jīng)細(xì)胞凋亡以及嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙，同時(shí)丙二醛表達(dá)升高，而GSH/GSSG 降低［11］。這提示敲除 Nrf2 促進(jìn)機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)。XU 等［12］發(fā)現(xiàn)，向 SAH 大鼠腹腔注射桉樹(shù)油醇可顯著上調(diào)大鼠腦組織中Nrf2 表達(dá)，而大鼠腦組織中丙二醛含量顯著降低，超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（關(guān)鍵的內(nèi)在抗氧化酶）活性顯著升高。WANG 等［10］發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)性 SAH 后的氧化應(yīng)激損傷導(dǎo)致丙二醛、3-硝基酪氨酸、8-羥基脫氧葡萄糖和活性氧水平升高，芍藥苷能激活Nrf2 的表達(dá)，進(jìn)而升高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶的活性，抑制SAH 介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性和超氧化物歧化酶含量在SAH 后24 h 降低，而黃芩苷可以激活Nrf2 調(diào)節(jié)抗氧化活性從而使其升高［13］。綜上所述，Nrf2 在 SAH 中發(fā)揮一定的抗氧化作用，藥物激活Nrf2 的表達(dá)能顯著減輕動(dòng)物模型SAH 后的氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)一步提示Nrf2參與了SAH后腦損傷的病理生理過(guò)程。

2.2 Nrf2 與神經(jīng)炎癥 在血液進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔后的24 h 內(nèi)，紅細(xì)胞的分解代謝產(chǎn)物通過(guò)激活Toll 樣受體4 途徑及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞（小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞）觸發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)［14］。大量炎癥細(xì)胞募集并進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔，將進(jìn)一步吞噬并降解紅細(xì)胞。隨著腦脊液流動(dòng)性的下降和內(nèi)皮細(xì)胞緊密連接的恢復(fù)，這些細(xì)胞就被局限在蛛網(wǎng)膜下腔，其中巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞發(fā)生脫顆粒釋放出大量炎癥因子，最終造成廣泛的腦損傷和神經(jīng)功能缺失，加重腦損傷［15］。

NF-κB 作為神經(jīng)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子，在生理?xiàng)l件下與人核因子κB 抑制蛋白（IκB）結(jié)合，喪失活性。當(dāng)發(fā)生SAH 時(shí)，促炎細(xì)胞因子導(dǎo)致IκB 激酶激活，使 IκB 磷酸化，導(dǎo)致 NF-κB 釋放并激活炎性反應(yīng)介質(zhì)（IL-6、TNF-α 等）。基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，暴露于氧合血紅蛋白的原代培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞模型中敲除Nrf2，可刺激促炎因子表達(dá)上調(diào)［16］。在 SAH 后腦損傷過(guò)程中Nrf2通過(guò)多種機(jī)制負(fù)向調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)通路，包括Nrf2 通過(guò)降低細(xì)胞內(nèi)活性氧水平來(lái)抑制氧化應(yīng)激介導(dǎo)的 NF-κB 活化［17］；Nrf2 防止 IκB-α 蛋白酶體降解并抑制 NF-κB 的核轉(zhuǎn)移［18］；Nrf2 表達(dá)上調(diào)誘導(dǎo)細(xì)胞血紅素加氧酶1（HO-1）水平增加，隨后Ⅱ期酶表達(dá)的增加阻斷了IκB-α 的降解［19］。并且上調(diào)SAH 動(dòng)物模型中Nrf2 的表達(dá)，可激活下游抗氧化基因的表達(dá)，進(jìn)一步下調(diào)NF-κB p65 和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)［10，13，20］。因此，Nrf2可通過(guò)負(fù)向調(diào)控NF-κB信號(hào)通路在SAH 發(fā)揮一定的抗炎作用。上調(diào)Nrf2 的表達(dá)將會(huì)下調(diào)NF-κB 等促炎因子的表達(dá)，表明Nrf2可能在SAH 中具有一定的治療意義，進(jìn)一步提示Nrf2 在SAH 后腦損傷的病理生理過(guò)程中扮演重要角色。

2.3 Nrf2 與腦水腫 腦水腫是指顱內(nèi)水分增加導(dǎo)致腦容積增大的病理現(xiàn)象，是腦組織對(duì)各種致病因素所產(chǎn)生的反應(yīng)。腦水腫發(fā)病機(jī)制包括：血腦屏障破壞、腦微循環(huán)障礙、腦細(xì)胞代謝障礙、自由基的產(chǎn)生等。當(dāng)發(fā)生SAH 時(shí)，內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)受到抑制，氧自由基在顱內(nèi)大量增加并破壞血腦屏障，伴隨著顱內(nèi)壓升高導(dǎo)致腦血流量下降，腦細(xì)胞缺血缺氧，鈉—鉀泵失衡，導(dǎo)致腦微循環(huán)障礙及腦細(xì)胞代謝障礙等均引發(fā)腦水腫。

研究表明，Nrf2 主要通過(guò)抑制SAH 后的氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少氧自由基的產(chǎn)生，從而間接緩解腦水腫。在大鼠SAH 模型中，使用米托蒽醌激活Nrf2 可減輕血腦屏障的破壞，改善腦水腫，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用；而抑制Nrf2 的表達(dá)可以減弱這一神經(jīng)保護(hù)作用［21］。通過(guò)向大鼠 SAH 模型中注射丹酚酸 B 發(fā)現(xiàn)，其進(jìn)一步誘導(dǎo)細(xì)胞核內(nèi)及總的Nrf2 蛋白表達(dá)，提高Nrf2 的核/胞質(zhì)值，并明顯緩解血腦屏障破壞、腦水腫及神經(jīng)功能損害［22］。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，炎癥參與腦水腫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，并且NF-κB 做為神經(jīng)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子，可通過(guò)介導(dǎo)炎性反應(yīng)參與腦出血后腦水腫形成與發(fā)展，使用藥物抑制其表達(dá)，能減輕腦水腫，并改善神經(jīng)功能［23］。而 Nrf2 可通過(guò)多種途徑負(fù)向調(diào)控 NF-κB 通路［17-19］。因此，Nrf2 可通過(guò)抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)及NF-κB 通路介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)來(lái)減輕腦水腫，進(jìn)一步證實(shí)Nrf2在SAH中具有神經(jīng)保護(hù)作用。

2.4 Nrf2 與自噬 自噬是指細(xì)胞通過(guò)降解細(xì)胞內(nèi)受損的細(xì)胞器等物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞本身的代謝需要和某些細(xì)胞器的更新，并維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)［24］。通過(guò)自噬維持的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)主要取決于自噬通量的完整性，不完全的自噬通量可損傷破裂細(xì)胞中的溶酶體和自噬體。研究表明，氧化應(yīng)激反應(yīng)有助于調(diào)節(jié)自噬，SAH后氧化應(yīng)激所產(chǎn)生的活性氧等物質(zhì)可激活自噬并減輕神經(jīng)細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞（血腦屏障的重要組成部分）的凋亡，進(jìn)而維持內(nèi)皮細(xì)胞的屏障功能［8］。這提示氧化應(yīng)激反應(yīng)可通過(guò)調(diào)節(jié)自噬間接介導(dǎo)SAH后腦損傷過(guò)程中內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，從而影響血腦屏障的完整性。有證據(jù)表明，實(shí)驗(yàn)性SAH 后自噬途徑的激活可防止神經(jīng)元損傷［25-26］。此外，自噬途徑的激活可以加速Nrf2 的抑制劑及Keap1 的降解，從而促進(jìn) Nrf2 和 Nrf2 介導(dǎo)的抗氧化酶激活［27-28］。SUN等［29］通過(guò)使用Nrf2 激活劑（褪黑素）作用于SAH 模型后發(fā)現(xiàn)，其在SAH 發(fā)病后24 h 增加了自噬標(biāo)記物的表達(dá)，褪黑素的應(yīng)用使得自噬進(jìn)一步增強(qiáng)?？梢?jiàn)適當(dāng)?shù)淖允杉せ顚?duì)SAH 患者的預(yù)后有益，但過(guò)度的自噬將會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡，從而損傷神經(jīng)功能。

2.5 Nrf2 與腦血管痙攣 腦血管痙攣被認(rèn)為是SAH 后遲發(fā)性腦缺血的誘因，但其病理生理過(guò)程仍然不清楚，導(dǎo)致臨床缺乏有效的治療策略。近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明，氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥反應(yīng)可能是誘發(fā)腦血管痙攣的主要病因［30］。

Nrf2 作為氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子，在多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮抗氧化及抗炎作用。WU等［31］發(fā)現(xiàn)，使用川芎嗪硝酮可上調(diào)Nrf2和HO-1的表達(dá)，從而改善SAH 誘導(dǎo)的腦血管痙攣。用Nrf2 激活劑治療SAH 大鼠，發(fā)現(xiàn)其能通過(guò)增加Nrf2 及其下游HO-1 等蛋白的表達(dá)來(lái)降低 NF-κB 和 TNF-α 的表達(dá)，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，并減輕腦血管痙攣［32］。因此，激活Nrf2 的表達(dá)可通過(guò)介導(dǎo)氧化應(yīng)激及神經(jīng)炎癥反應(yīng)減輕SAH 后的腦血管痙攣。提示Nrf2 可能是SAH 一個(gè)潛在治療靶點(diǎn)，激活其表達(dá)可能改善SAH患者腦血管痙攣，從而影響患者預(yù)后。

隨著技術(shù)的發(fā)展，治療效果取得了很大進(jìn)展，但SAH 患者預(yù)后仍不理想。Nrf2 可在SAH 后腦損傷過(guò)程中發(fā)揮抗炎、抗氧化等一系列保護(hù)作用。Nrf2激活在SAH 中發(fā)揮治療作用，并且Nrf2 激活劑具備一定的治療潛力。同時(shí)基礎(chǔ)研究表明，Nrf2 表達(dá)在SAH 后24 h 達(dá)到高峰，然而從血液進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔，紅細(xì)胞的裂解及血紅蛋白的釋放誘發(fā)氧化應(yīng)激及神經(jīng)炎癥反應(yīng)發(fā)生在SAH 后24 h 以內(nèi)。如在該時(shí)間內(nèi)搶先誘導(dǎo)Nrf2 的過(guò)表達(dá)可能會(huì)對(duì)氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、腦血管痙攣等產(chǎn)生影響，并且可能減輕腦損傷，改善SAH 患者的預(yù)后。然而，目前關(guān)于Nrf2在SAH 中作用尚未見(jiàn)報(bào)道，激活Nrf2在SAH 患者中的有效性及安全性將是今后研究的重點(diǎn)。本課題組將會(huì)就Nrf2 對(duì)SAH 患者預(yù)后的影響進(jìn)行臨床研究，以期驗(yàn)證Nrf2在SAH中的治療作用。