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摘要：Nrf2是細(xì)胞保護(hù)過(guò)程的主要調(diào)節(jié)因子。 風(fēng)濕性疾病是以炎癥，疼痛，組織損傷和功能限制為特征的慢性病癥。主要的例子是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，系統(tǒng)性紅斑狼瘡，骨關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)疏松癥。他們的高患病率構(gòu)成了一個(gè)重大的健康問(wèn)題，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。大量證據(jù)表明，Nrf2可以控制風(fēng)濕病癥的病理生理學(xué)中涉及的不同機(jī)制。因此，Nrf2的適當(dāng)表達(dá)和平衡對(duì)于調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激，炎癥，免疫應(yīng)答以及軟骨和骨代謝是必需的。大量研究表明，Nrf2缺乏會(huì)加重實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械募膊。鳱rf2激活會(huì)導(dǎo)致免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用。這些報(bào)告強(qiáng)化了對(duì)Nrf2藥理學(xué)調(diào)節(jié)及其潛在應(yīng)用的興趣。然而，大多數(shù)Nrf2誘導(dǎo)物是親電子分子，其可能表現(xiàn)出脫靶效應(yīng)。近年來(lái)，人們尋求新的策略來(lái)調(diào)節(jié)Nrf2通路，Nrf2已成為風(fēng)濕病的治療靶點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：Nrf2，風(fēng)濕病，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，系統(tǒng)性紅斑狼瘡，骨關(guān)節(jié)炎，骨質(zhì)疏松癥
 
1. 引言
Nrf2途徑參與許多抗氧化，抗炎和細(xì)胞保護(hù)基因的調(diào)節(jié)。激活這一有助于解毒和保護(hù)過(guò)程的信號(hào)通路，鼓勵(lì)了對(duì)其潛在的健康益處和治療應(yīng)用的大量研究。Nrf2是CNC-bZIP（Cap'n'collar-basic region亮氨酸拉鏈）轉(zhuǎn)錄因子[1]。在無(wú)應(yīng)激條件下，Nrf2與細(xì)胞溶質(zhì)抑制劑Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1（Keap1）結(jié)合，與Cullin-3 E3泛素連接酶復(fù)合物[2]結(jié)合，后者靶向Nrf2進(jìn)行蛋白酶體降解。Nrf2含有兩個(gè)Keap1結(jié)合基序，ETGE和DLG。 Keap1是Nrf2的主要調(diào)節(jié)因子，是氧化和異生生物應(yīng)激的傳感器。 在基礎(chǔ)細(xì)胞內(nèi)氧化還原條件下，Keap1驅(qū)動(dòng)Nrf2調(diào)節(jié)，但在存在細(xì)胞應(yīng)激的情況下，Nrf2可以通過(guò)Keap1依賴性和非依賴性機(jī)制調(diào)節(jié)[3]。Nrf2在細(xì)胞核中積累并與靶基因啟動(dòng)子中的抗氧化劑 - 反應(yīng)元件（ARE）位點(diǎn)結(jié)合，作為具有小肌肉腱膜纖維肉瘤（sMaf）蛋白的異二聚體（圖1）。此外，據(jù)報(bào)道，Nrf2與c-Jun等蛋白質(zhì)形成異二聚體，激活轉(zhuǎn)錄因子4，依賴于細(xì)胞類型和刺激[4,5]。Nrf2靶向的基因包括參與谷胱甘肽，血紅素和鐵代謝，藥物代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)的合成和綴合的基因，以及抗氧化蛋白，酶和轉(zhuǎn)錄因子。Nrf2對(duì)于II期解毒酶和抗氧化蛋白的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)至關(guān)重要，它們代表了主要的防御機(jī)制。例如，谷胱甘肽還原酶，谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶，γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶，NAD（P）H：醌氧化還原酶-1（NQO1）和血紅素加氧酶-1（HO-1）（綜述于[6]）。
氧化劑和親電子試劑修飾Keap1半胱氨酸殘基，導(dǎo)致該蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，導(dǎo)致Nrf2多泛素化停止。然后，Nrf2易位至細(xì)胞核以啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄[7,8]。 由糖原合成酶激酶3（GSK-3）介導(dǎo)的磷酸化為含有E3泛素蛋白連接酶（β-TrCP）的E3連接酶銜接子β-轉(zhuǎn)導(dǎo)素重復(fù)序列產(chǎn)生識(shí)別基序，從而導(dǎo)致Nrf2泛素依賴性蛋白酶體降解的替代途徑[3]]。
Nrf2可由p300/cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)結(jié)合蛋白(CBP)[9]乙酰化調(diào)控。因此，Nrf2的乙酰化作用導(dǎo)致與ARE結(jié)合并激活基因轉(zhuǎn)錄，而去乙酰化作用釋放它導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止和核輸出[10]。Nrf2乙酰化由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和組蛋白脫乙酰酶（HDACs）的相對(duì)活性決定[9]。 Bach蛋白與sMaf蛋白二聚化，這些復(fù)合物與Nrf2-sMaf競(jìng)爭(zhēng)。 特別是，Bach1通過(guò)激活和抑制轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)，抑制HO-1[11]發(fā)揮重要作用。
 

圖1.  Nrf2激活：a）基礎(chǔ)條件; b）親電試劑或氧化應(yīng)激激活; c）核轉(zhuǎn)位和基因轉(zhuǎn)錄。 ARE，抗氧化反應(yīng)元素; GST，谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶; HO-1，血紅素加氧酶-1; Keap-1，Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1; MAPK，絲裂原活化蛋白激酶; NQO1，NAD（P）H：醌氧化還原酶-1; PI3K磷酸肌醇3-激酶; PKC，蛋白激酶C; sMaf，小肌肉腱膜纖維肉瘤; Ub，泛素。
 
風(fēng)濕性疾病是影響肌肉骨骼系統(tǒng)的慢性病。關(guān)節(jié)炎和相關(guān)疾病引起炎癥、關(guān)節(jié)的變化，、痛以及運(yùn)動(dòng)和功能的限制。這些條件對(duì)受影響人的工作能力和生活質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在工業(yè)化的世界中，風(fēng)濕性疾病影響的個(gè)體比任何其他疾病群體都要多（歐洲風(fēng)濕病聯(lián)盟：www.eular.org和美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)會(huì)：www.acr.org），并構(gòu)成一個(gè)重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)健康問(wèn)題影響。隨著人口老齡化，與這些條件有關(guān)的負(fù)擔(dān)預(yù)計(jì)會(huì)在不久的將來(lái)增加。
近年來(lái)，有幾個(gè)證據(jù)支持Nrf2不僅在氧化應(yīng)激中起調(diào)節(jié)作用，而且在炎癥，免疫和軟骨以及骨代謝中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的觀點(diǎn)。許多體外和體內(nèi)研究的結(jié)果已經(jīng)提出Nrf2活化可以控制涉及風(fēng)濕病癥的病理生理學(xué)的不同過(guò)程和介質(zhì)。一些相關(guān)的實(shí)例可以是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA），系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE），骨關(guān)節(jié)炎（OA）和骨質(zhì)疏松癥。 本評(píng)論的目的是將Nrf2作為這些疾病的新治療靶點(diǎn)。
 
2. Nrf2調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)
大量證據(jù)表明，Nrf2在炎癥調(diào)節(jié)以及先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答中起重要作用。Nrf2和抗氧化劑下游靶標(biāo)對(duì)氧化還原活性的控制可能在NLR家族的激活中發(fā)揮作用，該家族包含含有3（NLRP3）炎性體的pyrin結(jié)構(gòu)域。NLRP3參與穩(wěn)態(tài)和組織修復(fù)，盡管其失調(diào)導(dǎo)致炎癥和退行性疾病[12]。細(xì)胞溶質(zhì)炎性體復(fù)合物的激活導(dǎo)致炎癥性半胱天冬酶活化，導(dǎo)致白細(xì)胞介素（IL）-1β和IL-18的分泌主要發(fā)生在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞（DC）中[13]。增加NLRP3炎性體活性是自身炎癥和自身免疫疾病的關(guān)鍵特征[14]，并且最近已提出Nrf2作為NLRP3相關(guān)疾病的治療性調(diào)節(jié)的潛在靶標(biāo)[15]。
然而，小鼠的Nrf2缺乏導(dǎo)致NLRP3的活化缺陷，并且在用各種刺激物（包括尿酸單鈉和非結(jié)晶劑）處理后骨髓巨噬細(xì)胞中的黑色素瘤2（AIM2）炎性體中不存在[16]。 相反，據(jù)報(bào)道Nrf2是轉(zhuǎn)錄水平上NLRP3表達(dá)的抑制劑，因此，Nrf2激活抑制THP1細(xì)胞中脂多糖誘導(dǎo)的NLRP3產(chǎn)生[15]。 這些相互矛盾的發(fā)現(xiàn)清楚地強(qiáng)調(diào)了研究Nrf2與炎性體相互作用所涉及的精確分子機(jī)制的必要性。
Nrf2不僅通過(guò)氧化還原控制抑制炎癥，還下調(diào)促炎細(xì)胞因子，趨化因子，粘附分子和酶。 Nrf2和HO-1已顯示出控制炎性細(xì)胞遷移的能力，炎癥細(xì)胞是慢性炎癥發(fā)展的關(guān)鍵過(guò)程。 粘附分子和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）表達(dá)的抑制可以介導(dǎo)這些抗炎作用[17,18]。
Nrf2活性對(duì)于控制有助于消除炎癥過(guò)程的細(xì)胞機(jī)制至關(guān)重要。 為此，Nrf2通過(guò)多種分子相互作用與核因子-κB（NF-κB）相互作用（綜述見(jiàn)[19]）。IκB激酶（ikkβ）對(duì)NF-κB抑制劑（IκBα）的磷酸化導(dǎo)致IκBα降解，導(dǎo)致核易位和NFκB的DNA結(jié)合。氫過(guò)氧化物可通過(guò)幾種機(jī)制調(diào)節(jié)NF-κB的活化。例如，在基礎(chǔ)氧化還原條件下，Keap1負(fù)責(zé)IKKβ泛素化和降解，但在氧化劑存在下，Keap1被抑制并且NF-κB可被激活[20]。Nrf2通過(guò)與Keap1相互作用降低NF-κB活化。 此外，Nrf2可與sMaf蛋白MafK相互作用。 該蛋白質(zhì)增強(qiáng)了p65的乙酰化，從而增強(qiáng)了NF-κB的DNA結(jié)合活性。 因此，Nrf2可能維持低水平的MafK，避免過(guò)度的p65乙酰化[21]。
Nrf2在其近端啟動(dòng)子中含有幾個(gè)κB位點(diǎn)，其受p50和p65的調(diào)節(jié)。 反過(guò)來(lái)，NF-κB可能在Nrf2活性的調(diào)節(jié)中起雙重作用。 NF-κB活化誘導(dǎo)細(xì)胞如人單核細(xì)胞和急性髓細(xì)胞白血病細(xì)胞中的Nrf2表達(dá)，導(dǎo)致Nrf2依賴性抗氧化防御反應(yīng)的激活增強(qiáng)，但它也可通過(guò)幾種機(jī)制抑制Nrf2，如競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)錄共激活因子p300/ CBP。 此外，NF-κB增加HDAC3向ARE區(qū)的募集，從而阻止Nrf2轉(zhuǎn)錄激活[18]。
Nrf2激活通過(guò)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中前列腺素（PG）D合酶的表達(dá)促進(jìn)炎癥消退，導(dǎo)致PGD2 / 15-脫氧-δ（12,14） - 前列腺素J2（15dPGJ2）的快速產(chǎn)生，維持正反饋回路限制炎癥反應(yīng)。 已經(jīng)顯示15d-PGJ2激活Nrf2，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞中CD36和HO-1的誘導(dǎo)，以促進(jìn)吞噬細(xì)胞增多和炎癥的消退[22]。Nrf2缺陷誘導(dǎo)某些小鼠品系的自身免疫表型，并增加對(duì)自身免疫疾病發(fā)展的易感性[23]，而Nrf2激活與這些病癥的減弱有關(guān)[17,24]。Nrf2失調(diào)時(shí)，氧化組織損傷和凋亡可增加自身抗原的產(chǎn)生，導(dǎo)致T細(xì)胞活化，B細(xì)胞產(chǎn)生自身抗體。此外，II相酶的缺失會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)中間體的穩(wěn)態(tài)升高，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法被移除。這可以促進(jìn)免疫細(xì)胞的活化。由于Nrf2是細(xì)胞對(duì)環(huán)境應(yīng)激[8]反應(yīng)的主調(diào)節(jié)因子，因此Nrf2的激活可能對(duì)自身免疫性發(fā)病的環(huán)境因素具有保護(hù)作用。
Nrf2介導(dǎo)的自身免疫功能調(diào)節(jié)可能涉及抑制促炎性T輔助細(xì)胞（Th）1和Th17細(xì)胞反應(yīng)，以及增強(qiáng)抗炎Th2，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）和調(diào)節(jié)性B細(xì)胞功能（圖2）。 此外，Nrf2可以控制DC和巨噬細(xì)胞的分化和功能。 Nrf2缺乏通過(guò)增加共刺激分子表達(dá)和增強(qiáng)未成熟細(xì)胞[25]抗原特異性T細(xì)胞刺激能力改變DC的功能和表型。
Nrf2對(duì)T細(xì)胞功能的影響是復(fù)雜的。 Nrf2的破壞限制了谷胱甘肽的可用性，導(dǎo)致抑制抗原誘導(dǎo)的CD8 + T細(xì)胞增殖和功能[26]。 相反，Nrf2激活抑制Th1細(xì)胞因子，干擾素γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子α（TNFα）的分泌，促進(jìn)IL-2的早期產(chǎn)生[27]并使CD4 + T細(xì)胞向Th2分化傾斜[28]。 近年來(lái)，聚類規(guī)則間隔短回環(huán)(CRISPR)技術(shù)已被應(yīng)用于人原發(fā)性T細(xì)胞的體外Keap1編輯，以實(shí)現(xiàn)Nrf2的激活，增強(qiáng)抗炎和免疫抑制功能[29]。
抑制炎癥介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄可能有助于Nrf2激活在自身免疫疾病中的治療效果。 似乎HO-1誘導(dǎo)可能有助于Nrf2激活的免疫抑制能力。已知HO-1和CO降低抗原呈遞細(xì)胞（例如DC和巨噬細(xì)胞）的能力，以識(shí)別病原體相關(guān)的分子模式，從而抑制抗原呈遞和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生[19]。 還發(fā)現(xiàn)HO-1活性調(diào)節(jié)T細(xì)胞的增殖能力，T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的效應(yīng)功能以及Treg的抑制功能[30]。
Nrf2的免疫調(diào)節(jié)作用與控制氧化應(yīng)激和II期酶、谷胱甘肽水平或NF-κB激活有關(guān)[19]。盡管如此，一些數(shù)據(jù)表明了其它機(jī)制的作用，如p38-CREB/激活轉(zhuǎn)錄因子1（ATF1）在DCs中的信號(hào)軸[25]或RNA聚合酶II募集中斷，從而抑制巨噬細(xì)胞中的IL-6和IL-1β轉(zhuǎn)錄[17]。
 
 

圖2. 通過(guò)Nrf2調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。 藍(lán)色：增強(qiáng); 紅色：抑制（DC，樹(shù)突狀細(xì)胞; NK，自然殺傷細(xì)胞; Th，T輔助細(xì)胞; Treg，T調(diào)節(jié)細(xì)胞。）
 
3. 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（RA）
RA是一種慢性自身免疫疾病，其特征在于滑膜增生，免疫細(xì)胞浸潤(rùn)和軟骨和骨的降解。中性粒細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的激活和遷移導(dǎo)致促炎介質(zhì)如氧化劑，類二十烷酸，細(xì)胞因子（IL-17，TNFα，IFN-γ，IL-6和IL-1β）和分解代謝酶的產(chǎn)生增加，伴隨滑膜成纖維細(xì)胞過(guò)度增殖[31]。這導(dǎo)致關(guān)節(jié)腫脹和軟骨和骨的進(jìn)行性破壞。過(guò)量的氧化劑生成可能有助于RA的發(fā)病機(jī)制。事實(shí)上，RA患者的脂質(zhì)過(guò)氧化，蛋白質(zhì)氧化和DNA損傷顯著增加，這與抗氧化防御系統(tǒng)的活性降低有關(guān)，這可能導(dǎo)致組織損傷和疾病的持續(xù)存在[32]。作為對(duì)氧化應(yīng)激的反應(yīng)，Nrf2表達(dá)在RA患者的滑膜細(xì)胞中以及在抗體誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠的關(guān)節(jié)中被激活，盡管這種反應(yīng)不足以抵抗關(guān)節(jié)炎進(jìn)展[33]。事實(shí)上，RA患者亞組中Nrf2 / HO-1的基因表達(dá)增強(qiáng)與更嚴(yán)重的疾病狀態(tài)有關(guān)，滑膜成纖維細(xì)胞，巨噬細(xì)胞，淋巴細(xì)胞和其他細(xì)胞中潛在的細(xì)胞凋亡缺乏可能導(dǎo)致RA的持續(xù)存在[34]。
Nrf2缺陷增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)性RA模型中的關(guān)節(jié)改變。在K / BxN血清轉(zhuǎn)移性關(guān)節(jié)炎和抗體誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎中，Nrf2缺失加速了發(fā)病率并加重了疾病，伴有重要的炎癥和病變[33,35]。Nrf2缺乏顯著上調(diào)氧化應(yīng)激，細(xì)胞遷移，環(huán)氧合酶-2（COX-2）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)，促炎細(xì)胞因子TNFα和IL-6，以及趨化因子CXCL-1。此外，我們發(fā)現(xiàn)Nrf2可能是關(guān)節(jié)炎存在時(shí)骨代謝的保護(hù)因子[35]。相反，Nrf2激活和HO-1誘導(dǎo)在RA和人RA滑膜成纖維細(xì)胞的動(dòng)物模型中發(fā)揮抗炎和抗氧化作用[36,37]。
許多分子通過(guò)氧化應(yīng)激反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子Nrf2顯示出抗炎和免疫調(diào)節(jié)特性。存在多種Nrf2誘導(dǎo)物，其中大多數(shù)是親電子的并且與Keap1的半胱氨酸硫醇反應(yīng)。特別地，Cys151，Cys273和Cys288在Nrf2激活中起重要作用。 因此，Keap1中巰基部分的修飾導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的紊亂和泛素連接酶活性的下降[38]。作為一個(gè)主要的例子，蘿卜硫素（SFN，圖3）可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致RA CD4 + T細(xì)胞抑制T細(xì)胞增殖和IL-17和TNFα的產(chǎn)生[39]。該化合物還能夠?qū)⒋傺仔訫1巨噬細(xì)胞極化為抗炎M2細(xì)胞[40]。在培養(yǎng)的人滑膜細(xì)胞中，SFN通過(guò)調(diào)節(jié)Bcl-2 / Bax，p53和pAkt的表達(dá)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并抑制炎癥[39]。向小鼠腹腔內(nèi)施用SFN降低了膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎，抗膠原II抗體水平，T細(xì)胞反應(yīng)和淋巴結(jié)細(xì)胞和脾臟細(xì)胞產(chǎn)生IL-17，TNFα，IL-6和IFN-γ的臨床嚴(yán)重程度[39]。SFN的部分抗炎作用依賴于Nrf2激活，其通過(guò)HO-1介導(dǎo)的CO產(chǎn)物間接抑制NF-κB，但其中一部分不依賴于Nrf2，因?yàn)镾FN可直接抑制NF-κB[41]。

圖3. 代表性Nrf2誘導(dǎo)物的結(jié)構(gòu)。
Nrf2激活劑和免疫調(diào)節(jié)劑富馬酸二甲酯（DMF）用于系統(tǒng)性硬化癥和嚴(yán)重的斑塊狀銀屑病。據(jù)報(bào)道，DMF通過(guò)炎性體抑制作用部分地發(fā)揮其抗炎作用[42]。此外，DMF對(duì)T細(xì)胞活化的阻斷可能與蛋白激酶C（PKC）θ中特異性半胱氨酸殘基的結(jié)合有關(guān)，后者是T細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中的關(guān)鍵激酶[43]，DMF和富馬酸單甲酯（MMF）可能激活羥基羧酸受2（HCAR2）導(dǎo)致NF-κB下調(diào)[44]。
許多研究已經(jīng)報(bào)道了多酚，主要是綠茶的活性成分，表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯在RA的臨床前模型以及體外，軟骨和骨保護(hù)以及滑膜成纖維細(xì)胞調(diào)節(jié)中的作用。該化合物在不同細(xì)胞類型中誘導(dǎo)Nrf2和HO-1，同時(shí)降低NF-κB活性和炎癥和細(xì)胞外基質(zhì)降解介質(zhì)的產(chǎn)生[45]。滑膜成纖維細(xì)胞的活化和炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生與RA的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。值得注意的是，據(jù)報(bào)道，中國(guó)藥用黃芪中的異黃酮中的花萼苷通過(guò)RA滑膜成纖維細(xì)胞中的p62-Nrf2-HO-1誘導(dǎo)下調(diào)促炎細(xì)胞因子和COX-2 [46]。
含抗風(fēng)濕金（I）的化合物通過(guò)激活Nrf2 / sMaf刺激抗氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致HO-1和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的上調(diào)[47]。Nrf2-HO-1活化還介導(dǎo)H₂S和相關(guān)化合物的抗炎作用，其能夠通過(guò)硫酸化改變Keap1的半胱氨酸殘基來(lái)修飾。例如，內(nèi)源性H₂S調(diào)節(jié)劑S-炔丙基 - 半胱氨酸能夠減少炎癥介質(zhì)、氧化劑和MMP-9的產(chǎn)生以及類風(fēng)濕性成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞MH7A中的細(xì)胞侵襲活性。在體內(nèi)，該化合物改善了大鼠佐劑模型中關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度[37]。
在慢性炎癥條件下，通過(guò)Nrf2信號(hào)在體內(nèi)調(diào)節(jié)抗氧化基因表達(dá)的氧化磷脂已被檢測(cè)出來(lái)。有趣的是，已顯示環(huán)氧環(huán)戊烯酮衍生物激活Nrf2，導(dǎo)致骨髓細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子和趨化因子的抑制。這些作用與促分解脂質(zhì)介質(zhì)15d-PGJ2相似，后者與核激素受體過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPAR-γ）以及Nrf2相互作用。值得注意的是，15d-PGJ2在PPAR-γ缺陷細(xì)胞中有活性，但在Nrf2缺陷細(xì)胞中沒(méi)有，這意味著15d-PGJ2的抗炎活性是通過(guò)Nrf2而不是PPAR-γ介導(dǎo)的[48]。15d-PGJ2與Keap1形成加合物并破壞Nrf2泛素化，導(dǎo)致Nrf2在細(xì)胞核中積累。此外，15d-PGJ2改善了佐劑誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎，抑制了血管形成和單核細(xì)胞浸潤(rùn)[49]。
多不飽和脂肪酸能夠通過(guò)誘導(dǎo)Nrf2抑制巨噬細(xì)胞的炎癥[50]。值得注意的是，二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸抑制炎癥性軟骨退化。最后一種化合物還改善了RA患者的疾病活動(dòng)，并提高了促溶馬瑞辛/溶出素前體的血漿水平[51]。
 
4. 系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）
氧化應(yīng)激的增加可能導(dǎo)致SLE中的免疫細(xì)胞死亡和自身免疫。繼發(fā)于失調(diào)的細(xì)胞死亡和去除過(guò)程的壞死導(dǎo)致自身抗原的產(chǎn)生和免疫復(fù)合物的形成，所述免疫復(fù)合物在諸如腎，皮膚和關(guān)節(jié)的器官中誘導(dǎo)炎癥和組織損傷。SLE患者顯示氧化性DNA損傷、高血清氧化蛋白、APOCIII、氧化磷脂和自身修飾的脂蛋白的抗體修復(fù)機(jī)制的改變〔52〕。
Nrf2多態(tài)性與狼瘡易感性無(wú)關(guān)，盡管Nrf2 -653 G / A多態(tài)性與墨西哥兒童期女性SLE患者的腎炎風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[53]。在人狼瘡腎炎的腎小球中觀察到Nrf2，NQO1和8-氧代-7,8-二氫-2'-脫氧鳥(niǎo)苷的水平增加。 Nrf2也在其他類型的腎炎中誘導(dǎo)，可能由免疫復(fù)合物沉積引起[54]。
Nrf2缺陷的雌性小鼠隨著年齡的增長(zhǎng)而發(fā)展為類似于SLE的多器官自身免疫性疾病，DNA氧化和脂質(zhì)過(guò)氧化增加，脾細(xì)胞凋亡，抗dsDNA抗體和史密斯抗原的存在以及組織損傷（血管炎，腎小球腎炎，肝炎和心肌炎）[55]。根據(jù)小鼠的遺傳背景，發(fā)展這些變化所需的年齡存在差異[23]。盡管在雄性和雌性小鼠中都存在由于Nrf2缺乏引起的氧化損傷，但只有雌性小鼠表現(xiàn)出進(jìn)展為SLE，這表明性別特異性因子參與破壞對(duì)自身抗原的免疫耐受[55]。除了肝細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中2相解毒酶和抗氧化基因缺乏導(dǎo)致組織氧化損傷外，Nrf2敲除導(dǎo)致CD4 + T細(xì)胞增殖反應(yīng)增強(qiáng)，CD4 + / CD8 +比值改變和Th17細(xì)胞分化和功能的促進(jìn)[56]。通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)3（SOCS3）/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）3途徑和IL-1β的抑制作用，Nrf2缺失也被證明可以促進(jìn)狼瘡性腎炎發(fā)展過(guò)程中Th17的分化和功能[56]。
Nrf2誘導(dǎo)劑在動(dòng)物模型中抑制疾病的發(fā)展，例如在MRL / lpr小鼠中的降植烷誘導(dǎo)的狼瘡性腎炎和自發(fā)性狼瘡。因此，SFN誘導(dǎo)Nrf2通過(guò)下調(diào)氧化應(yīng)激和抑制NF-κB和細(xì)胞外基質(zhì)沉積來(lái)保護(hù)腎細(xì)胞免于發(fā)展狼瘡性腎炎[57]。有趣的是，富馬酸酯已被用作全身性聯(lián)合療法，用于治療SLE的嚴(yán)重，廣泛和頑固的皮膚表現(xiàn)。它們具有良好的耐受性，并且具有優(yōu)異的療效和類固醇保留作用[58]，支持了這種方法對(duì)狼瘡治療的興趣。另一個(gè)例子，表沒(méi)食子兒茶素-3-沒(méi)食子酸酯通過(guò)上調(diào)Nrf2抗氧化途徑來(lái)阻止狼瘡性腎炎的發(fā)展，這抑制了NLRP3炎性體激活[59]。
 
5. 骨關(guān)節(jié)炎（OA）
OA的特征在于與軟骨細(xì)胞的肥大分化，滑膜炎和軟骨下骨和關(guān)節(jié)周圍組織的改變相關(guān)的進(jìn)行性軟骨退化。長(zhǎng)期暴露于低級(jí)慢性炎癥伴隨著氧化劑 - 抗氧化劑平衡的失敗，對(duì)疾病的發(fā)病機(jī)制具有重要影響。分解代謝和促炎介質(zhì)由發(fā)炎的滑膜產(chǎn)生，導(dǎo)致過(guò)量產(chǎn)生導(dǎo)致軟骨破壞的蛋白水解酶[60]。
線粒體功能障礙和氧化損傷參與OA的發(fā)病機(jī)制。氧化應(yīng)激參與炎癥和分解代謝介質(zhì)的產(chǎn)生，并通過(guò)減少細(xì)胞外基質(zhì)合成，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡和MMP活化等機(jī)制促進(jìn)關(guān)節(jié)降解[61]。因此，通過(guò)Nrf2控制氧化應(yīng)激和慢性炎癥將導(dǎo)致對(duì)OA中關(guān)節(jié)改變的保護(hù)作用（圖4）。此外，如在骨質(zhì)疏松癥部分中修訂的，Nrf2是調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的骨吸收和成骨細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的重塑之間平衡的重要因素，其可能在OA的骨代謝控制中起作用。
Nrf2的適當(dāng)表達(dá)和平衡對(duì)于正常的軟骨形成和軟骨代謝的調(diào)節(jié)是必需的。事實(shí)上，Nrf2的持續(xù)過(guò)表達(dá)可以抑制軟骨細(xì)胞II，膠原蛋白X和骨橋蛋白等軟骨分化標(biāo)記物[62]，但Nrf2的下調(diào)可能通過(guò)凋亡細(xì)胞死亡抑制軟骨形成[63]。與這些發(fā)現(xiàn)一致，與正常對(duì)照相比，人類和小鼠的OA軟骨中Nrf2和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶A4-4的表達(dá)顯著降低[64]。
過(guò)量氧化應(yīng)激和促炎和分解代謝介質(zhì)的控制可以維持Nrf2在OA中的保護(hù)作用。在這種情況下，Nrf2敲除小鼠在單碘乙酸（MIA）和OA的內(nèi)側(cè)半月板（DMM）模型的外科不穩(wěn)定中顯示出更嚴(yán)重的軟骨損傷[65]。通過(guò)Nrf2激活誘導(dǎo)HO-1也可以在其抗炎和軟骨保護(hù)作用中發(fā)揮作用，因?yàn)镠O-1能夠降低OA軟骨細(xì)胞，滑膜細(xì)胞和成骨細(xì)胞中的NF-κB活性和炎癥和降解介質(zhì)[66-68]。最近的研究表明，protandim（由五種抗氧化植物化學(xué)物質(zhì)組成的商業(yè)膳食補(bǔ)充劑）和6-姜酚誘導(dǎo)Nrf2介導(dǎo)其對(duì)OA軟骨細(xì)胞的保護(hù)作用，其中兩種藥物都能夠減弱氧化應(yīng)激和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生以及6-羥基壬烯醛誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。此外，對(duì)小鼠的protandim給藥顯著減少了DMM中的關(guān)節(jié)破壞[64]。Piceatannol是另一種在OA模型中具有保護(hù)作用的Nrf2誘導(dǎo)劑，它還抑制IL-1β刺激的OA軟骨細(xì)胞中炎癥介質(zhì)MMP-13和聚集蛋白聚糖酶-2的產(chǎn)生[69]。最近，據(jù)報(bào)道天然黃酮類黃芩素在人類OA軟骨細(xì)胞和軟骨外植體中發(fā)揮抗炎和保護(hù)作用[70]。漢黃芩素通過(guò)阻斷Keap 1蛋白中Nrf2的結(jié)合位點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)氧化劑介導(dǎo)的Nrf2信號(hào)傳導(dǎo)軸的激活并破壞Keap 1 / Nrf2相互作用。
由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶/ HDAC介導(dǎo)的Nrf2乙酰化增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄能力和下游靶標(biāo)的表達(dá)。 因此，HDAC的抑制導(dǎo)致Nrf2活化。這是曲古抑菌素A的作用機(jī)制，它是一種泛HDAC抑制劑，通過(guò)在關(guān)節(jié)組織中誘導(dǎo)Nrf2來(lái)預(yù)防OA的MIA和DMM模型中的軟骨退化和炎癥[65]。除曲古抑菌素A外，其他HDAC抑制劑如丁酸鈉和伏立諾他已被證明可降低人OA軟骨細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)和MMPs和聚集蛋白聚糖酶2的上調(diào)。因此，HDAC抑制劑通過(guò)Nrf2激活和抑制NF-κB和MAPK等機(jī)制證明了對(duì)軟骨降解的保護(hù)作用[71]。因此，旨在刺激抗氧化基因表達(dá)的策略，如HO-1和NQO-1，通過(guò)老化軟骨中的Nrf2激活可能有望用于OA治療[72]。然而，應(yīng)該考慮到一些Nrf2誘導(dǎo)劑可以通過(guò)其他機(jī)制防止軟骨降解。 例如，SFN抑制細(xì)胞因子誘導(dǎo)的人關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞和成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞中的MMP表達(dá)，而與Nrf2和HDAC活性無(wú)關(guān)[73]。

圖4. 關(guān)節(jié)細(xì)胞中的Nrf2效應(yīng)。 藍(lán)色：增強(qiáng); 紅色：抑制。 MMPs，基質(zhì)金屬蛋白酶; NO，一氧化氮; PGs，前列腺素; PMN，多形核白細(xì)胞; RANKL，核因子-B配體的受體激活劑。
 
6. 骨質(zhì)疏松
骨組織的形成和維持受兩種主要機(jī)制的調(diào)節(jié)，即成骨細(xì)胞的骨形成和破骨細(xì)胞的骨吸收。
許多因素可以干擾骨重建并破壞骨吸收和形成之間的平衡，這有助于骨質(zhì)疏松癥。慢性炎癥中免疫細(xì)胞的活化導(dǎo)致骨再吸收細(xì)胞因子的過(guò)量產(chǎn)生，所述骨再吸收細(xì)胞因子是破骨細(xì)胞生成的主要刺激物。升高的氧化應(yīng)激有助于骨代謝的改變。 因此，存在與骨質(zhì)疏松癥，RA等相關(guān)的全身或局部骨質(zhì)流失[74]。
Nrf2是負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)正常骨代謝中成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的分化和功能的轉(zhuǎn)錄因子之一。不同
研究的結(jié)果表明，Nrf2對(duì)于正常的骨微結(jié)構(gòu)是必不可少的，并且表明該轉(zhuǎn)錄因子在病理情況下維持骨完整性中的作用。
Nrf2在骨再生中發(fā)揮重要作用，因?yàn)镹rf2敲除小鼠顯示骨折愈合受損[75]。Keap1/Nrf2軸通過(guò)表達(dá)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激信號(hào)的酶（如HO-1、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶）來(lái)調(diào)節(jié)核因子κ-B配體（RANKL）依賴性破骨細(xì)胞生成的受體激活劑[76]。Nrf2缺乏促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，通過(guò)增加氧化劑的產(chǎn)生和活化MAPK以及激活T細(xì)胞的核因子1導(dǎo)致骨吸收[77]。這些動(dòng)物表現(xiàn)出RANKL和破骨細(xì)胞數(shù)量增加，同時(shí)成骨細(xì)胞礦化減少，這增加了它們對(duì)輻射引起的骨丟失的敏感性[78]。
然而，對(duì)成骨細(xì)胞代謝的影響更復(fù)雜。 高水平的氧化應(yīng)激對(duì)成骨細(xì)胞代謝產(chǎn)生負(fù)面影響并導(dǎo)致細(xì)胞損傷，這表明Nrf2具有保護(hù)作用。然而，由于Nrf2根據(jù)性別和年齡等因素不同地調(diào)節(jié)抗氧化劑內(nèi)源性反應(yīng)和骨質(zhì)增生，因此存在相互矛盾的報(bào)道[79]。Nrf2的穩(wěn)定過(guò)表達(dá)通過(guò)抑制Runx2依賴性轉(zhuǎn)錄活性對(duì)MC3T3成骨細(xì)胞分化產(chǎn)生負(fù)面影響[80]。在使用Nrf2敲除小鼠的實(shí)驗(yàn)中，結(jié)論是Nrf2對(duì)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞分化發(fā)揮抑制作用，對(duì)9周齡小鼠的成骨細(xì)胞具有更高的作用[81]。相反，有報(bào)道稱，雌性Nrf2敲除小鼠在出生后3周出現(xiàn)明顯的骨獲取缺陷，這與成骨細(xì)胞數(shù)量低、氧化產(chǎn)物增多有關(guān)，這可能損害早期成骨細(xì)胞發(fā)生，導(dǎo)致骨獲取失敗[82]。與這些結(jié)果一致，我們已經(jīng)證明，由于破骨細(xì)胞活性優(yōu)于成骨細(xì)胞活性，雌性小鼠的Nrf2缺乏導(dǎo)致氧化應(yīng)激，骨轉(zhuǎn)換和骨吸收增加[83]。
此外，來(lái)自卵巢切除小鼠骨質(zhì)疏松模型的數(shù)據(jù)表明Nrf2在骨合成代謝作用中的作用，因?yàn)閙iR-455-3p增加HDAC2抑制Nrf2 / ARE的活化，導(dǎo)致氧化應(yīng)激增加和抑制成骨細(xì)胞生長(zhǎng)并且加劇骨質(zhì)疏松癥[84]。
Nrf2誘導(dǎo)劑可用作骨破壞的抑制劑。例如，DMF能夠抑制RANKL介導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成并減弱脂多糖處理小鼠的骨破壞[85]。SFN，表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯[86]，鼠尾草酸[87]，咖啡酸苯乙酯[88]和ETGE-肽[89]也可以通過(guò)Nrf2激活抑制破骨細(xì)胞生成，而芒果苷通過(guò)這種機(jī)制保護(hù)成骨細(xì)胞免受氧化應(yīng)激[90]。
已經(jīng)建議Nrf2的激活作為避免糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的骨質(zhì)疏松癥的治療靶標(biāo)。因此，吲哚-3-甲醇是一種天然產(chǎn)物，存在于廣泛食用的蕓苔屬植物[91]、高山菊黃酮[92]和淫羊藿苷II[93]中，通過(guò)Nrf2誘導(dǎo)阻斷地塞米松誘導(dǎo)的氧化劑過(guò)量產(chǎn)生和成骨細(xì)胞凋亡。
控制過(guò)度骨吸收的另一種策略可能是誘導(dǎo)Bach1核輸出，其激活Nrf2依賴性抗氧化酶表達(dá)，導(dǎo)致破骨細(xì)胞生成的減弱[94]。
 
7. 展望
迄今為止，我們對(duì)Nrf2激活對(duì)人類疾病控制的重要性的理解受到了這種轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)修飾的信號(hào)通路和生物反應(yīng)的復(fù)雜性的極大阻礙，例如Nrf2相互作用組，調(diào)節(jié)蛋白和微調(diào)調(diào)節(jié)環(huán)的知識(shí)[95]。因此，關(guān)于報(bào)道的Nrf2調(diào)節(jié)的生物效應(yīng)存在差異，盡管大多數(shù)結(jié)果主要揭示抗炎作用。
目前，Nrf2-ARE途徑與NLRP3炎性體之間可能的交聯(lián)尚不清楚。 關(guān)于Nrf2和炎性體相互作用的進(jìn)一步深入生化分析應(yīng)該提供必要的機(jī)制見(jiàn)解，以確定Nrf2在炎性體相關(guān)疾病中的潛在興趣。
Nrf2的調(diào)節(jié)為風(fēng)濕病的治療開(kāi)辟了新的治療機(jī)會(huì)。 經(jīng)典的Nrf2激活劑通過(guò)共價(jià)修飾Keap1中的半胱氨酸基團(tuán)來(lái)模擬Nrf2活化的內(nèi)源過(guò)程。同時(shí)，它們可以通過(guò)蛋白質(zhì)中親核基團(tuán)的共價(jià)修飾發(fā)揮非特異性作用。 因此，許多類型的翻譯后氧化反應(yīng)可能導(dǎo)致多種激酶、磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)運(yùn)體和細(xì)胞骨架蛋白的構(gòu)象和活性發(fā)生變化[96]。結(jié)果，這些藥物可能引起顯著的副作用。 在這方面，較少的親電子衍生物如MMF和富馬酸單乙酯可能比DMF更安全[97]。因此，經(jīng)典Nrf2激活劑的化學(xué)修飾可導(dǎo)致基于Nrf2途徑的潛在治療劑的開(kāi)發(fā)。
另一個(gè)重要方面是需要有效控制Nrf2激活的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，因?yàn)橐呀?jīng)證明Nrf2及其靶基因的高水平和/或長(zhǎng)期激活，這與正常生理中的應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)，可能導(dǎo)致有害影響，如癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和化學(xué)抗性[38]。這些觀察結(jié)果支持了細(xì)胞保護(hù)酶的誘導(dǎo)/瞬時(shí)表達(dá)方法的重要性，這可以用一些藥物如合成三萜類化合物來(lái)實(shí)現(xiàn)[98]。
其他策略側(cè)重于Nrf2激活的非規(guī)范機(jī)制。 Nrf2與Keap1的相互作用可被蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用抑制劑如肽拮抗劑破壞。因此，已經(jīng)證明肽DEETGE-CALTat在臨床前模型中有效激活Nrf2并預(yù)防腦缺血[99]。 此外，還設(shè)計(jì)了小分子Keap1-Nrf2蛋白 - 蛋白相互作用抑制劑[100]。
Nrf2的激活可以通過(guò)Bach1基因敲除來(lái)實(shí)現(xiàn)，其在不同疾病模型中顯示出免疫調(diào)節(jié)和保護(hù)作用，表明結(jié)合Bach1的藥物可能是增強(qiáng)Nrf2活性的新策略[96]，其可用于控制自身免疫疾病。
需要在靶細(xì)胞中選擇性地激活Nrf2，從而避免在整個(gè)身體中無(wú)差別地激活和可能的毒性。 在這方面，許多能夠在氧化應(yīng)激或特定酶存在下轉(zhuǎn)化為Nrf2活化分子的前藥正在研究中[96]。此外，CRISPR等新技術(shù)的應(yīng)用具有臨床轉(zhuǎn)化的潛力，有助于了解Nrf2在類風(fēng)濕條件下的作用機(jī)制。
需要驗(yàn)證這些與Nrf2途徑相關(guān)的有吸引力的策略以允許開(kāi)發(fā)新的治療劑。 Nrf2的激活還可以導(dǎo)致輔助藥物，從而有助于改善細(xì)胞對(duì)其他治療的反應(yīng)。 在進(jìn)入風(fēng)濕性疾病的臨床試驗(yàn)之前，需要更多的研究來(lái)深入了解Nrf2機(jī)制和作用，這是必要的步驟。
另一方面，生物標(biāo)志物的開(kāi)發(fā)提供了用于診斷或預(yù)后目的的客觀參數(shù)。 風(fēng)濕性疾病中主要在疾病的早期階段需要臨床驗(yàn)證的生物標(biāo)志物。 Nrf2激活和其靶基因的表達(dá)已被認(rèn)為是不同病理狀態(tài)（例如癌癥或多發(fā)性硬化）中的氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物。 然而，該途徑成為風(fēng)濕性疾病生物標(biāo)志物的潛力尚不清楚，應(yīng)予以探索。
 
 

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