Nrf2在腦出血后血腫清除及腦保護中的作用及機制

李步德， 秦將均， 吳方錦綜述， 王改青審校

腦出血作為一種常見的神經系統疾病，具有高死亡率和高致殘率，嚴重威脅著人類的健康。一項全國社區調查表明，腦出血約占所有卒中的24%［1］，但是在少數地區這個比例甚至高達50%~61%［2］。腦出血通過最初的血腫占位效應、血液成分的毒性炎癥反應和氧化損傷造成繼發性腦損傷［3］。血腫作為腦出血后腦損害的始動因素，有效清除血腫對于預防及減輕出血后早期腦損傷至關重要［4］。盡管指南推薦在有條件的醫院，經嚴格選擇后可應用微創手術清除血腫［5~7］，但因手術本身創傷，早期開顱血腫清除與保守治療相比并未改善患者臨床預后及生存率［7~10］。盡管血腫在自然狀態可逐漸被吸收，但神經功能恢復緩慢且不完全。故探索腦出血后早期血腫的內源性清除機制非常必要。近年來研究發現核因子E2相關因子2（Nrf2）是一種具有神經保護的轉錄因子，通過促進血腫清除、抗炎、抗氧化達到預防或減輕腦出血后繼發性腦損傷［11］。經我國獨特發酵技術而成的食用色素-紅曲是一種新型的Nrf2天然激動劑［12］，也是中成藥血脂康的唯一成分。故強化Nrf2的表達對于促進腦出血后血腫清除、改善腦出血患者的臨床預后具有現實意義。

1 Nrf2的結構和功能

Moi等在1994年首次克隆出Nrf2，并且發現它是一種具有亮氨酸拉鏈的轉錄因子。據有關研究表明，Nrf2在腦出血后維持細胞的氧化還原穩態，并發揮抗炎功能，Nrf2主要受Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白1（Keap1）的負向調控，Keap1主要通過結合Nrf2，將Nrf2蛋白控制在一個很低的水平，當遇到外源或內源的應激時，Nrf2與Keap1解偶連，使得細胞質中的Nrf2含量增加，過多的Nrf2會從胞質轉移入核與抗氧化反應元件 （ARE）結合，啟動下游對抗氧化應激的靶基因的轉錄，如血紅素加氧酶（HO）-1，Nrf2激動劑可通過強化這一信號通路，促使腦出血后神經功能的恢復［13，14］。Nrf2分子是屬于具有堿性亮氨酸拉鏈結構（bZIP）的CNC（cap'n'collar）轉錄因子家族中的一員，且轉錄活性最強。在肝、腎、心、肺、神經組織、消化道等組織細胞中都有表達。Nrf2是一種模塊蛋白，具有7個Nrf2-ECH同源結構域（Neh1-7），每個結構域具有不同的功能。Neh1是Nrf2的DNA結合結構域，它與核酸結合，并調控Nrf2的轉錄活性。Neh2是一個重要的調控域，與Keap1相互作用。在正常情況下，Keap1通過Neh2域調控Nrf2的穩定性。在氧化應激等條件下，Neh2與Keap1的結合減弱，避免Nrf2的泛素化和降解。Neh3與轉錄激活因子CBP（CREB-binding protein）/p300相互作用，增強Nrf2的轉錄活性。Neh4和Neh5參與Nrf2的轉錄激活，并與轉錄因子AP-1相互作用。Neh6通過與β-TrCP相互作用，參與Nrf2的泛素化和降解過程。Neh7參與Nrf2的抑制作用，與轉錄共抑制因子CTBP（C-terminal binding protein）相互作用［15，16］。這些結構域的復雜互動賦予Nrf2多重功能，包括抗氧化應激、抗炎和細胞保護等。研究Nrf2結構域的功能和相互作用有助于深入了解其調控機制，從而為癌癥、神經系統退行性疾病、糖尿病以及心血管、腎臟和肝臟疾病的治療提供理論基礎及潛在靶點［17］。

2 Nrf2在腦出血后的腦保護機制

2006年Nrf2已被證實在缺血性腦卒中中的保護作用［18］。2007年Wang等［14］發現Nrf2基因敲除小鼠腦出血模型的白細胞浸潤、活性氧含量及腦損傷體積增大，提出Nrf2可通過抗炎、抗氧化減輕ICH小鼠早期腦損傷。同年，Zhao等［13］利用Nrf2激動劑-蘿卜硫素證實Nrf2可減輕ICH后的中性粒細胞計數、氧化損傷和神經功能缺損。Nrf2基因敲除小鼠腦出血表現出更嚴重的神經功能缺損，而蘿卜硫素對于Nrf2基因敲除小鼠腦出血不具有保護作用。此后關于Nrf2在腦出血后腦保護作用的機制不斷被提出，隨之越來越多的Nrf2激動劑應用于實驗性腦出血中，富馬酸二甲酯就是其中一種，它可以通過強化腦出血后Nrf2的表達，刺激小膠質細胞對紅細胞的吞噬，通過血腫清除改善小鼠的神經功能缺損，而Nrf2基因敲除小鼠腦出血后的神經功能結果與之相反［19］。同年，Iniaghe等［20］提出富馬酸二甲酯通過誘導Nrf2與Keap1的解離，促使Nrf2磷酸化，在膠原酶與自體血腦出血小鼠模型中的腦含水量均降低，并改善神經功能缺損。

基于Nrf2在ICH中的神經保護作用，Nrf2的信號調控通路也逐漸被發掘。其中HO-1作為Nrf2下游對抗氧化應激的靶基因轉錄蛋白，Nrf2/HO-1信號通路成為改善ICH后神經功能損傷的重要研究靶點。研究顯示腦出血模型星形膠質細胞選擇性過表達HO-1可降低死亡率、血腦屏障破壞、血細胞周圍細胞損傷和神經功能缺損。外源性增加星形膠質細胞 HO-1 可能在腦出血后發揮保護作用［19］。Yang等［21］研究也表明，血紅蛋白激活的星形膠質細胞可通過 Nrf2/HO-1通路強化對血紅素毒性的抵抗力。這種現象被認為是ICH病理過程中的適應性自我防御，提出Nrf2/HO-1可作為ICH后神經保護的干預靶點。Dai等［22］通過研究得出，間歇性禁食通過上調小膠質細胞Sirt3激活Nrf2/HO-1信號通路，在小鼠腦出血模型通過增強血腫清除、減輕急性期腦水腫及慢性期紋狀體萎縮程度，進而發揮抗炎抗氧化、改善神經功能缺損的作用。Sugiyama等［23］發現RS9 激活 Nrf2上調HO-1，可抑制小鼠腦出血后的氧化應激，減少血腫體積，減輕腦水腫、改善神經功能缺損發揮神經保護作用。這種保護作用會被HO-1抑制劑所抵消，進一步證實Nrf2/HO-1信號通路的保護作用。原兒茶酸也可通過強化 Nrf2/HO-1信號通路，減輕 ICH后腦水腫及血腦屏障（BBB）的破壞而發揮神經保護作用［24］。最近Tseng等［25］發現，腦室內注射重組人腦多巴胺神經營養因子（rhCDNF）也是通過激活Nrf2/HO-1通路加速血腫清除，減輕血腫周圍氧化應激及水腫，進一步改善神經功能缺損。

上述研究結果均基于動物實驗，Nrf2在ICH患者中是否發揮保護作用目前仍有爭議。Wang等［26］研究發現，與健康對照組相比，ICH患者血清Nrf2水平顯著升高，在6 h開始升高，12~18 h達到峰值，18~24 h達到平臺，此后逐漸下降?；颊哐錘rf2水平與美國國立衛生研究院卒中量表（NIHSS）評分和血腫體積獨立相關。血清 Nrf2 水平越高，患者病情越嚴重，早期神經系統惡化和90 d不良結局的可能性越大；結合腦組織中Nrf2的神經保護機制，血清Nrf2可能是反映ICH后血腫大小、清除血腫的潛力以及對炎癥和氧化損傷的一種代償反應。血清Nrf2在ICH后的確切作用及機制尚需進一步驗證。

3 血脂康與腦出血

血脂康是我國傳統的中藥，它的唯一成分是紅曲。紅曲是以紅曲米為主要原料， 經紅曲霉發酵而制成的一種紫紅色米曲。傳統的紅曲主要用于食品的制作與保存。紅曲在降低血脂、血糖、血壓、防癌等方面均有一定效果［27］。紅曲中可提取洛伐他汀、黃酮類化合物、麥角甾醇氨基酸、不飽和脂肪酸、微量元素等有效成分［28］。最早在2013年我國臺灣學者Hsu等［12］發現紅曲可以通過激活Nrf2，進而改善胰島素的敏感性?；贜rf2在腦出血后的保護作用，我們進行了紅曲在腦出血動物模型的系列研究。首先我們證實高劑量紅曲可通過促進血腫清除、降低血腦屏障通透性及腦水腫在腦出血后發揮神經保護作用［29］。進一步發現紅曲可同時激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPAR-γ）/Nrf2，并強化A類清道夫受體（SRA）的表達促進血腫吞噬，提示紅曲可能通過激活PPAR-γ-Nrf2-SRA促進腦出血后血腫清除而發揮神經保護作用［30］。此外我們還發現紅曲可通過激活Nrf2強化血管周圍小膠質細胞血紅素結合蛋白（Hx）及血紅素-低密度脂蛋白受體相關蛋白1（LRP1）的表達促進血腫清除，同時減輕腦出血后水腫形成，即Nrf2可通過調控血紅素-Hx-LRP1通路參與腦出血后血腫清除［31］。

血脂康是治療血脂異常的傳統中成藥，研究表明血脂康中洛伐他汀的含量為11.1 g/kg［32］?？山档湍懝檀?、甘油三酯、低密度脂蛋白并升高高密度脂蛋白［33，34］。多中心臨床試驗進一步證實了血脂康的有效性及安全性［35］。隨著循證醫學證據的不斷積累，血脂康除降脂作用和抗動脈粥樣硬化之外，還有肝臟保護、腎臟保護、抗癌、改善胰島素抵抗、抑制心室重構及輔助降壓等多重作用［36］。血脂康通過抗氧化應激、抗炎、抗細胞凋亡等發揮保護作用［37］。目前血脂康在腦出血中的作用除本團隊研究結果外尚未見其他公開文獻報道。但他汀在血腫清除中的作用已被證實［38］，血脂康是否通過其中的他汀成分促進血腫清除尚需進一步證實。我們前期研究顯示，血脂康通過上調髓樣細胞上表達的Ⅱ型受體（Trem2）、CD206、腦源性神經營養因子（BDNF）的表達強化小膠質細胞的吞噬功能，促進腦出血后血腫產物的清除并促進神經修復；同時可下調髓樣細胞上表達的Ⅰ型受體（Trem1）、CD80及腫瘤壞死因子（TNF-α）的表達，抑制小膠質細胞的炎癥反應，減輕出血后水腫及神經毒性而發揮神經保護作用，Nrf2基因敲除的結果相反，證實血脂康可通過增強Nrf2的表達強化腦出血后血腫清除［39，40］。

4 小結與展望

目前針對腦出血的內科治療手段有限。但外科開顱手術與內科治療相比對于患者長期臨床預后沒有顯著差別，因此深入探討內源性腦清除系統在腦出血后的血腫清除機制非常必要。研究發現Nrf2在腦出血后通過抗炎、抗氧化、減輕細胞損傷、促進血腫清除及神經修復等發揮神經保護作用。針對Nrf2的激動劑可能成為未來治療腦出血的新型靶點，對于腦出血患者臨床治療指導意義重大。本團隊前期已證實Nrf2激動劑-血脂康在腦出血動物模型中的腦保護作用，目前已進行相關臨床試驗，已得到初步臨床驗證。血脂康在腦出血后的作用機制和展望將為腦出血患者提供全新的治療方向。尚需要更多的實驗研究和臨床試驗深入理解其作用機制、確定治療的最佳時機和劑量，并評估其在腦出血患者中的安全性和有效性。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：李步德負責文章撰寫；秦將均、吳方錦負責文獻收集；王改青負責擬定寫作思路、指導撰寫文章并最后定稿。