Nrf2-Keap1信号通路与糖尿病肾病

蒋达成，刘建英

(南昌大学a.研究生院医学部2017级； b.第一附属医院内分泌科，南昌 330006)

随着生活水平的提高，糖尿病发病率也随之提高,据国际糖尿病联合会报道,全世界约有3.82亿例糖尿病患者[1]。糖尿病并发症也给患者带来了巨大的经济和健康负担。中国成人慢性肾脏疾病未标化的发病率约为13.39%，女性患病率为14.41%，男性10.17%，60岁及以上老年人群患病率为19.25%，60岁以下人群为8.71%[2]。糖尿病肾病是糖尿病最主要的微血管并发症，且随着糖尿病患病率的显著上升，糖尿病肾病已逐渐成为终末期肾病的主要病因[3]。有研究[4]表明，核因子E2相关因子2-Kelch-like ECH-associatedprotein1(Nrf2-Keap1)在2型糖尿病中起到重要作用。氧化应激是肾脏疾病的主要致病和加重因子，Nrf2-Keap1系统被认为是肾脏保护的治疗靶点，核因子E2相关因子2(Nrf2)的激活通过保护细胞免受氧化损伤来防止肾脏疾病的进展[5]。因此，Nrf2激活剂在将来可开发成药物用来预防肾脏疾病，但目前还没有有效的药物。本文就NRF2/Keap1信号通路在糖尿病肾脏疾病中的作用作一综述。

1 Nrf2/Keap1信号通路

Nrf2是由7个功能结构域(Neh1-7)组成的605个氨基酸转录因子，其中N端Neh2结构域是抑制蛋白Keap1的结合位点，它在两个地方与Keap1同源二聚体结合[6]。Neh1结构域具有基本的亮氨酸拉链基序，允许Nrf2与ARE序列结合[7-8]。Keap1是一种由624个氨基酸组成的富含半胱氨酸的同源二聚体锌脂蛋白，作为Cul3-Rbx E3泛素连接酶复合物的适配器，Keap1由6个结构域组成，Keap1通过其Kelch结构域与Nrf2结构域结合[9]。

抗氧化应激反应的中心是Nrf2/keap1信号通路，它调节众多抗氧化基因的转录，维持细胞内环境稳定，并在造成损害之前处理和消除致癌物质和毒素。Nrf2在非应激状态下被Nrf2特异的E3-泛素连接酶的亚基蛋白Keap1捕获，并通过泛素-蛋白酶体途径降解。而在氧化应激状态下，产生的亲电分子与Keap1反应，从而抑制Keap1与Nrf2的结合。逃离Keap1捕获和降解的Nrf2会转移到细胞核中[10-11]。Nrf2通过与其下游的识别序列结合而激活其靶基因的转录，从而发挥细胞保护作用。

2 氧化应激与糖尿病肾病

慢性肾脏疾病患者线粒体呼吸系统受损既是氧化应激增强的结果，也是氧化应激的原因。慢性肾脏疾病进展到晚期与活性氧簇(ROS)的显著增加有关，肾脏疾病发生和发展的主要加重因素是氧化应激[12-14]。糖尿病肾病是导致慢性终末期肾病的主要原因之一。在糖尿病肾病的发生和发展中起着关键作用之一的是氧化应激和细胞功能的改变。血管紧张素Ⅱ可通过NADPH氧化酶产生活性氧，阻断肾素-血管紧张素系统可减少ROS的产生，延缓肾脏疾病的进展，但是进展仍然存在，因为有多个ROS产生源的存在，如线粒体，故确定新的治疗靶点在防止肾脏损害进展中的重要性[15]。基础研究[16]表明，硫化氢可以降低ROS上调SIRT1，抑制糖尿病肾病大鼠氧化应激，从而对糖尿病肾病起保护作用。MOU等[17]研究表明，在糖尿病小鼠模型中口服可五味子乙素可减轻由高血糖引起的肾损伤，并且五味子乙素对糖尿病肾病的保护作用与抑制炎症反应和氧化应激有关。

3 Nrf2/Keap1与糖尿病肾病

Nrf2对很多疾病的发展具有保护作用。在临床试验中，Nrf2的激活通过增强呼吸道疾病、镰状细胞病、糖尿病、内毒素坏死等动物模型的抗炎和抗氧化应激反应而发挥作用[18-20]。近年来。越来越多的研究[21-22]证明，Nrf2/Keap1系统在糖尿病肾病发生发展中起到保护作用。天然物质具有抗氧化和抗炎活性，全草、植物或种子及其有效成分通过激活Nrf2/Keap1通路，减轻氧化应激所致的肾损伤，增强抗氧化系统，减轻炎症过程和纤维化[23]，以完成对糖尿病肾病的治疗作用。

青藤碱是Nrf2信号的激活剂，能够显著提高Nrf2蛋白水平、Nrf2核转位、Nrf2转录能力及下游蛋白表达，青藤碱可治疗肾病小鼠，能减轻肾脏损伤和炎症反应，平衡肾组织氧化应激，改善病理蛋白表达，并具有Nrf2依赖性[24]。菊脂酸是一种良好抗氧化和抗炎作用的天然产物，实验中证明菊脂酸可通过激活Nrf2和减弱ROS来抑制甲氨喋呤所致的急性肾损伤，防止肾组织学改变，改善肾功能指标，增强抗氧化能力[25]。Nrf2在预防肾脏疾病进展中的作用已经通过使用Nrf2激活剂CDDO-咪唑的药理学方法在啮齿动物中得到了证实[26]。

C66是一种新型的姜黄素类似物，具有很高的生物利用度，可以改善小鼠的糖尿病肾病。WU等[27]研究发现,C66通过增加miR-200A和抑制miR-21，从而提高Nrf2功能，从而改善糖尿病肾病。链脲佐菌素诱导的Nrf2基因敲除小鼠及其野生型小鼠在20周后出现了明显的肾脏氧化损伤、炎症、细胞凋亡、纤维化、蛋白尿等，而丁酸钠治疗后能够抑制组蛋白去乙酰化酶活性，增加Nrf2及其下游靶基因血红素加氧酶1和NADPH1的表达来改善糖尿病肾病[28]。绿原酸是一种广泛存在于咖啡饮品、水果和蔬菜中的多酚类物质，具有免疫保护、抗氧化和抗炎作用，有研究通过动物实验证明绿原酸增加了Nrf2的核转位和血红氧合酶1的表达，对糖尿病肾病起保护作用，能够预防糖尿病肾病[29]。

表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶中含量最丰富、最有效的儿茶素，已有报道可用于治疗糖尿病肾病。EGCG被认为是Nrf2的有效激活剂，在糖尿病氧化应激的细胞防御和糖尿病肾病的预防中起着关键作用,Nrf2在EGCG对糖尿病肾病的保护中起着关键作用;EGCG对Keap1蛋白的失活可能介导了EGCG激活NRF2的功能[30]。

4 展望

Nrf2/Keap1信号通路是机体抗氧化应激的重要机制之一。近年来越来越多的证据证明Nrf2/Keap1系统对糖尿病肾病的保护作用。未来需要更多的证据、临床实验以及研发设计Nrf2激活剂药物来进一步证实Nrf2对糖尿病肾病的保护作用，从而为糖尿病肾病的防治提供新的依据。