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摘要：Nrf2是細胞保護過程的主要調(diào)節(jié)因子。 風濕性疾病是以炎癥，疼痛，組織損傷和功能限制為特征的慢性病癥。主要的例子是類風濕性關節(jié)炎，系統(tǒng)性紅斑狼瘡，骨關節(jié)炎和骨質(zhì)疏松癥。他們的高患病率構(gòu)成了一個重大的健康問題，具有重要的社會和經(jīng)濟影響。大量證據(jù)表明，Nrf2可以控制風濕病癥的病理生理學中涉及的不同機制。因此，Nrf2的適當表達和平衡對于調(diào)節(jié)氧化應激，炎癥，免疫應答以及軟骨和骨代謝是必需的。大量研究表明，Nrf2缺乏會加重實驗模型中的疾病，而Nrf2激活會導致免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用。這些報告強化了對Nrf2藥理學調(diào)節(jié)及其潛在應用的興趣。然而，大多數(shù)Nrf2誘導物是親電子分子，其可能表現(xiàn)出脫靶效應。近年來，人們尋求新的策略來調(diào)節(jié)Nrf2通路，Nrf2已成為風濕病的治療靶點。

關鍵詞：Nrf2，風濕病，類風濕性關節(jié)炎，系統(tǒng)性紅斑狼瘡，骨關節(jié)炎，骨質(zhì)疏松癥
 
1. 引言
Nrf2途徑參與許多抗氧化，抗炎和細胞保護基因的調(diào)節(jié)。激活這一有助于解毒和保護過程的信號通路，鼓勵了對其潛在的健康益處和治療應用的大量研究。Nrf2是CNC-bZIP（Cap'n'collar-basic region亮氨酸拉鏈）轉(zhuǎn)錄因子[1]。在無應激條件下，Nrf2與細胞溶質(zhì)抑制劑Kelch樣ECH相關蛋白1（Keap1）結(jié)合，與Cullin-3 E3泛素連接酶復合物[2]結(jié)合，后者靶向Nrf2進行蛋白酶體降解。Nrf2含有兩個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激的傳感器。 在基礎細胞內(nèi)氧化還原條件下，Keap1驅(qū)動Nrf2調(diào)節(jié)，但在存在細胞應激的情況下，Nrf2可以通過Keap1依賴性和非依賴性機制調(diào)節(jié)[3]。Nrf2在細胞核中積累并與靶基因啟動子中的抗氧化劑 - 反應元件（ARE）位點結(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對于II期解毒酶和抗氧化蛋白的轉(zhuǎn)錄誘導至關重要，它們代表了主要的防御機制。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，導致該蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，導致Nrf2多泛素化停止。然后，Nrf2易位至細胞核以啟動靶基因的轉(zhuǎn)錄[7,8]。 由糖原合成酶激酶3（GSK-3）介導的磷酸化為含有E3泛素蛋白連接酶（β-TrCP）的E3連接酶銜接子β-轉(zhuǎn)導素重復序列產(chǎn)生識別基序，從而導致Nrf2泛素依賴性蛋白酶體降解的替代途徑[3]]。
Nrf2可由p300/cAMP反應元件結(jié)合蛋白(CREB)結(jié)合蛋白(CBP)[9]乙?；{(diào)控。因此，Nrf2的乙酰化作用導致與ARE結(jié)合并激活基因轉(zhuǎn)錄，而去乙酰化作用釋放它導致轉(zhuǎn)錄終止和核輸出[10]。Nrf2乙?；山M蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和組蛋白脫乙酰酶（HDACs）的相對活性決定[9]。 Bach蛋白與sMaf蛋白二聚化，這些復合物與Nrf2-sMaf競爭。 特別是，Bach1通過激活和抑制轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)節(jié)氧化應激反應，抑制HO-1[11]發(fā)揮重要作用。
 

圖1.  Nrf2激活：a）基礎條件; b）親電試劑或氧化應激激活; c）核轉(zhuǎn)位和基因轉(zhuǎn)錄。 ARE，抗氧化反應元素; 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。
 
風濕性疾病是影響肌肉骨骼系統(tǒng)的慢性病。關節(jié)炎和相關疾病引起炎癥、關節(jié)的變化，、痛以及運動和功能的限制。這些條件對受影響人的工作能力和生活質(zhì)量產(chǎn)生深遠影響。在工業(yè)化的世界中，風濕性疾病影響的個體比任何其他疾病群體都要多（歐洲風濕病聯(lián)盟：www.eular.org和美國風濕病學會：www.acr.org），并構(gòu)成一個重要的社會和經(jīng)濟健康問題影響。隨著人口老齡化，與這些條件有關的負擔預計會在不久的將來增加。
近年來，有幾個證據(jù)支持Nrf2不僅在氧化應激中起調(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。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濕病癥的病理生理學的不同過程和介質(zhì)。一些相關的實例可以是類風濕性關節(jié)炎（RA），系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE），骨關節(jié)炎（OA）和骨質(zhì)疏松癥。 本評論的目的是將Nrf2作為這些疾病的新治療靶點。
 
2. Nrf2調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應
大量證據(jù)表明，Nrf2在炎癥調(diào)節(jié)以及先天性和適應性免疫應答中起重要作用。Nrf2和抗氧化劑下游靶標對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，盡管其失調(diào)導致炎癥和退行性疾病[12]。細胞溶質(zhì)炎性體復合物的激活導致炎癥性半胱天冬酶活化，導致白細胞介素（IL）-1β和IL-18的分泌主要發(fā)生在單核細胞/巨噬細胞和樹突細胞（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鍵特征[14]，并且最近已提出Nrf2作為NLRP3相關疾病的治療性調(diào)節(jié)的潛在靶標[15]。
然而，小鼠的Nrf2缺乏導致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）處理后骨髓巨噬細胞中的黑色素瘤2（AIM2）炎性體中不存在[16]。 相反，據(jù)報道Nrf2是轉(zhuǎn)錄水平上NLRP3表達的抑制劑，因此，Nrf2激活抑制THP1細胞中脂多糖誘導的NLRP3產(chǎn)生[15]。 這些相互矛盾的發(fā)現(xiàn)清楚地強調(diào)了研究Nrf2與炎性體相互作用所涉及的精確分子機制的必要性。
Nrf2不僅通過氧化還原控制抑制炎癥，還下調(diào)促炎細胞因子，趨化因子，粘附分子和酶。 Nrf2和HO-1已顯示出控制炎性細胞遷移的能力，炎癥細胞是慢性炎癥發(fā)展的關鍵過程。 粘附分子和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）表達的抑制可以介導這些抗炎作用[17,18]。
Nrf2活性對于控制有助于消除炎癥過程的細胞機制至關重要。 為此，Nrf2通過多種分子相互作用與核因子-κB（NF-κB）相互作用（綜述見[19]）。IκB激酶（ikkβ）對NF-κB抑制劑（IκBα）的磷酸化導致IκBα降解，導致核易位和NFκB的DNA結(jié)合。氫過氧化物可通過幾種機制調(diào)節(jié)NF-κB的活化。例如，在基礎氧化還原條件下，Keap1負責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)增強了p65的乙?；?，從而增強了NF-κB的DNA結(jié)合活性。 因此，Nrf2可能維持低水平的MafK，避免過度的p65乙?；痆21]。
Nrf2在其近端啟動子中含有幾個κB位點，其受p50和p65的調(diào)節(jié)。 反過來，NF-κB可能在Nrf2活性的調(diào)節(jié)中起雙重作用。 NF-κB活化誘導細胞如人單核細胞和急性髓細胞白血病細胞中的Nrf2表達，導致Nrf2依賴性抗氧化防御反應的激活增強，但它也可通過幾種機制抑制Nrf2，如競爭轉(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激活通過誘導巨噬細胞中前列腺素（PG）D合酶的表達促進炎癥消退，導致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。 已經(jīng)顯示15d-PGJ2激活Nrf2，導致巨噬細胞中CD36和HO-1的誘導，以促進吞噬細胞增多和炎癥的消退[22]。Nrf2缺陷誘導某些小鼠品系的自身免疫表型，并增加對自身免疫疾病發(fā)展的易感性[23]，而Nrf2激活與這些病癥的減弱有關[17,24]。Nrf2失調(diào)時，氧化組織損傷和凋亡可增加自身抗原的產(chǎn)生，導致T細胞活化，B細胞產(chǎn)生自身抗體。此外，II相酶的缺失會導致反應中間體的穩(wěn)態(tài)升高，因為它們無法被移除。這可以促進免疫細胞的活化。由于Nrf2是細胞對環(huán)境應激[8]反應的主調(diào)節(jié)因子，因此Nrf2的激活可能對自身免疫性發(fā)病的環(huán)境因素具有保護作用。
Nrf2介導的自身免疫功能調(diào)節(jié)可能涉及抑制促炎性T輔助細胞（Th）1和Th17細胞反應，以及增強抗炎Th2，調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）和調(diào)節(jié)性B細胞功能（圖2）。 此外，Nrf2可以控制DC和巨噬細胞的分化和功能。 Nrf2缺乏通過增加共刺激分子表達和增強未成熟細胞[25]抗原特異性T細胞刺激能力改變DC的功能和表型。
Nrf2對T細胞功能的影響是復雜的。 Nrf2的破壞限制了谷胱甘肽的可用性，導致抑制抗原誘導的CD8 + T細胞增殖和功能[26]。 相反，Nrf2激活抑制Th1細胞因子，干擾素γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子α（TNFα）的分泌，促進IL-2的早期產(chǎn)生[27]并使CD4 + T細胞向Th2分化傾斜[28]。 近年來，聚類規(guī)則間隔短回環(huán)(CRISPR)技術(shù)已被應用于人原發(fā)性T細胞的體外Keap1編輯，以實現(xiàn)Nrf2的激活，增強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降低抗原呈遞細胞（例如DC和巨噬細胞）的能力，以識別病原體相關的分子模式，從而抑制抗原呈遞和促炎細胞因子的產(chǎn)生[19]。 還發(fā)現(xiàn)HO-1活性調(diào)節(jié)T細胞的增殖能力，T細胞和自然殺傷細胞的效應功能以及Treg的抑制功能[30]。
Nrf2的免疫調(diào)節(jié)作用與控制氧化應激和II期酶、谷胱甘肽水平或NF-κB激活有關[19]。盡管如此，一些數(shù)據(jù)表明了其它機制的作用，如p38-CREB/激活轉(zhuǎn)錄因子1（ATF1）在DCs中的信號軸[25]或RNA聚合酶II募集中斷，從而抑制巨噬細胞中的IL-6和IL-1β轉(zhuǎn)錄[17]。
 
 

圖2. 通過Nrf2調(diào)節(jié)免疫應答。 藍色：增強; 紅色：抑制（DC，樹突狀細胞; NK，自然殺傷細胞; Th，T輔助細胞; Treg，T調(diào)節(jié)細胞。）
 
3. 類風濕關節(jié)炎（RA）
RA是一種慢性自身免疫疾病，其特征在于滑膜增生，免疫細胞浸潤和軟骨和骨的降解。中性粒細胞，巨噬細胞和淋巴細胞的激活和遷移導致促炎介質(zhì)如氧化劑，類二十烷酸，細胞因子（IL-17，TNFα，IFN-γ，IL-6和IL-1β）和分解代謝酶的產(chǎn)生增加，伴隨滑膜成纖維細胞過度增殖[31]。這導致關節(jié)腫脹和軟骨和骨的進行性破壞。過量的氧化劑生成可能有助于RA的發(fā)病機制。事實上，RA患者的脂質(zhì)過氧化，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，這可能導致組織損傷和疾病的持續(xù)存在[32]。作為對氧化應激的反應，Nrf2表達在RA患者的滑膜細胞中以及在抗體誘導的關節(jié)炎小鼠的關節(jié)中被激活，盡管這種反應不足以抵抗關節(jié)炎進展[33]。事實上，RA患者亞組中Nrf2 / HO-1的基因表達增強與更嚴重的疾病狀態(tài)有關，滑膜成纖維細胞，巨噬細胞，淋巴細胞和其他細胞中潛在的細胞凋亡缺乏可能導致RA的持續(xù)存在[34]。
Nrf2缺陷增強實驗性RA模型中的關節(jié)改變。在K / BxN血清轉(zhuǎn)移性關節(jié)炎和抗體誘導的關節(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)氧化應激，細胞遷移，環(huán)氧合酶-2（COX-2）和誘導型一氧化氮合酶表達，促炎細胞因子TNFα和IL-6，以及趨化因子CXCL-1。此外，我們發(fā)現(xiàn)Nrf2可能是關節(jié)炎存在時骨代謝的保護因子[35]。相反，Nrf2激活和HO-1誘導在RA和人RA滑膜成纖維細胞的動物模型中發(fā)揮抗炎和抗氧化作用[36,37]。
許多分子通過氧化應激反應轉(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。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致結(jié)構(gòu)的紊亂和泛素連接酶活性的下降[38]。作為一個主要的例子，蘿卜硫素（SFN，圖3）可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，導致RA CD4 + T細胞抑制T細胞增殖和IL-17和TNFα的產(chǎn)生[39]。該化合物還能夠?qū)⒋傺仔訫1巨噬細胞極化為抗炎M2細胞[40]。在培養(yǎng)的人滑膜細胞中，SFN通過調(diào)節(jié)Bcl-2 / Bax，p53和pAkt的表達誘導細胞凋亡并抑制炎癥[39]。向小鼠腹腔內(nèi)施用SFN降低了膠原誘導的關節(jié)炎，抗膠原II抗體水平，T細胞反應和淋巴結(jié)細胞和脾臟細胞產(chǎn)生IL-17，TNFα，IL-6和IFN-γ的臨床嚴重程度[39]。SFN的部分抗炎作用依賴于Nrf2激活，其通過HO-1介導的CO產(chǎn)物間接抑制NF-κB，但其中一部分不依賴于Nrf2，因為SFN可直接抑制NF-κB[41]。

圖3. 代表性Nrf2誘導物的結(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)性硬化癥和嚴重的斑塊狀銀屑病。據(jù)報道，DMF通過炎性體抑制作用部分地發(fā)揮其抗炎作用[42]。此外，DMF對T細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，后者是T細胞信號傳導中的關鍵激酶[43]，DMF和富馬酸單甲酯（MMF）可能激活羥基羧酸受2（HCAR2）導致NF-κB下調(diào)[44]。
許多研究已經(jīng)報道了多酚，主要是綠茶的活性成分，表沒食子兒茶素沒食子酸酯在RA的臨床前模型以及體外，軟骨和骨保護以及滑膜成纖維細胞調(diào)節(jié)中的作用。該化合物在不同細胞類型中誘導Nrf2和HO-1，同時降低NF-κB活性和炎癥和細胞外基質(zhì)降解介質(zhì)的產(chǎn)生[45]?；こ衫w維細胞的活化和炎性細胞因子的產(chǎn)生與RA的發(fā)病機制密切相關。值得注意的是，據(jù)報道，中國藥用黃芪中的異黃酮中的花萼苷通過RA滑膜成纖維細胞中的p62-Nrf2-HO-1誘導下調(diào)促炎細胞因子和COX-2 [46]。
含抗風濕金（I）的化合物通過激活Nrf2 / sMaf刺激抗氧化應激反應，導致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H₂S和相關化合物的抗炎作用，其能夠通過硫酸化改變Keap1的半胱氨酸殘基來修飾。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)生以及類風濕性成纖維細胞樣滑膜細胞MH7A中的細胞侵襲活性。在體內(nèi)，該化合物改善了大鼠佐劑模型中關節(jié)炎的嚴重程度[37]。
在慢性炎癥條件下，通過Nrf2信號在體內(nèi)調(diào)節(jié)抗氧化基因表達的氧化磷脂已被檢測出來。有趣的是，已顯示環(huán)氧環(huán)戊烯酮衍生物激活Nrf2，導致骨髓細胞中促炎細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缺陷細胞中有活性，但在Nrf2缺陷細胞中沒有，這意味著15d-PGJ2的抗炎活性是通過Nrf2而不是PPAR-γ介導的[48]。15d-PGJ2與Keap1形成加合物并破壞Nrf2泛素化，導致Nrf2在細胞核中積累。此外，15d-PGJ2改善了佐劑誘導的關節(jié)炎，抑制了血管形成和單核細胞浸潤[49]。
多不飽和脂肪酸能夠通過誘導Nrf2抑制巨噬細胞的炎癥[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，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）
氧化應激的增加可能導致SLE中的免疫細胞死亡和自身免疫。繼發(fā)于失調(diào)的細胞死亡和去除過程的壞死導致自身抗原的產(chǎn)生和免疫復合物的形成，所述免疫復合物在諸如腎，皮膚和關節(jié)的器官中誘導炎癥和組織損傷。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機制的改變〔52〕。
Nrf2多態(tài)性與狼瘡易感性無關，盡管Nrf2 -653 G / A多態(tài)性與墨西哥兒童期女性SLE患者的腎炎風險有關[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'-脫氧鳥苷的水平增加。 Nrf2也在其他類型的腎炎中誘導，可能由免疫復合物沉積引起[54]。
Nrf2缺陷的雌性小鼠隨著年齡的增長而發(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)過氧化增加，脾細胞凋亡，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)出進展為SLE，這表明性別特異性因子參與破壞對自身抗原的免疫耐受[55]。除了肝細胞和淋巴細胞中2相解毒酶和抗氧化基因缺乏導致組織氧化損傷外，Nrf2敲除導致CD4 + T細胞增殖反應增強，CD4 + / CD8 +比值改變和Th17細胞分化和功能的促進[56]。通過調(diào)節(jié)細胞因子信號傳導3（SOCS3）/信號轉(zhuǎn)導和轉(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狼瘡性腎炎發(fā)展過程中Th17的分化和功能[56]。
Nrf2誘導劑在動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的狼瘡性腎炎和自發(fā)性狼瘡。因此，SFN誘導Nrf2通過下調(diào)氧化應激和抑制NF-κB和細胞外基質(zhì)沉積來保護腎細胞免于發(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]，支持了這種方法對狼瘡治療的興趣。另一個例子，表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯通過上調(diào)Nrf2抗氧化途徑來阻止狼瘡性腎炎的發(fā)展，這抑制了NLRP3炎性體激活[59]。
 
5. 骨關節(jié)炎（OA）
OA的特征在于與軟骨細胞的肥大分化，滑膜炎和軟骨下骨和關節(jié)周圍組織的改變相關的進行性軟骨退化。長期暴露于低級慢性炎癥伴隨著氧化劑 - 抗氧化劑平衡的失敗，對疾病的發(fā)病機制具有重要影響。分解代謝和促炎介質(zhì)由發(fā)炎的滑膜產(chǎn)生，導致過量產(chǎn)生導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)病機制。氧化應激參與炎癥和分解代謝介質(zhì)的產(chǎn)生，并通過減少細胞外基質(zhì)合成，誘導軟骨細胞凋亡和MMP活化等機制促進關節(jié)降解[61]。因此，通過Nrf2控制氧化應激和慢性炎癥將導致對OA中關節(jié)改變的保護作用（圖4）。此外，如在骨質(zhì)疏松癥部分中修訂的，Nrf2是調(diào)節(jié)破骨細胞驅(qū)動的骨吸收和成骨細胞驅(qū)動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的適當表達和平衡對于正常的軟骨形成和軟骨代謝的調(diào)節(jié)是必需的。事實上，Nrf2的持續(xù)過表達可以抑制軟骨細胞II，膠原蛋白X和骨橋蛋白等軟骨分化標記物[62]，但Nrf2的下調(diào)可能通過凋亡細胞死亡抑制軟骨形成[63]。與這些發(fā)現(xiàn)一致，與正常對照相比，人類和小鼠的OA軟骨中Nrf2和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶A4-4的表達顯著降低[64]。
過量氧化應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)定中顯示出更嚴重的軟骨損傷[65]。通過Nrf2激活誘導HO-1也可以在其抗炎和軟骨保護作用中發(fā)揮作用，因為HO-1能夠降低OA軟骨細胞，滑膜細胞和成骨細胞中的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物質(zhì)組成的商業(yè)膳食補充劑）和6-姜酚誘導Nrf2介導其對OA軟骨細胞的保護作用，其中兩種藥物都能夠減弱氧化應激和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生以及6-羥基壬烯醛誘導的細胞死亡。此外，對小鼠的protandim給藥顯著減少了DMM中的關節(jié)破壞[64]。Piceatannol是另一種在OA模型中具有保護作用的Nrf2誘導劑，它還抑制IL-1β刺激的OA軟骨細胞中炎癥介質(zhì)MMP-13和聚集蛋白聚糖酶-2的產(chǎn)生[69]。最近，據(jù)報道天然黃酮類黃芩素在人類OA軟骨細胞和軟骨外植體中發(fā)揮抗炎和保護作用[70]。漢黃芩素通過阻斷Keap 1蛋白中Nrf2的結(jié)合位點來調(diào)節(jié)氧化劑介導的Nrf2信號傳導軸的激活并破壞Keap 1 / Nrf2相互作用。
由組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶/ HDAC介導的Nrf2乙酰化增強其轉(zhuǎn)錄能力和下游靶標的表達。 因此，HDAC的抑制導致Nrf2活化。這是曲古抑菌素A的作用機制，它是一種泛HDAC抑制劑，通過在關節(jié)組織中誘導Nrf2來預防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軟骨細胞中的炎癥反應和MMPs和聚集蛋白聚糖酶2的上調(diào)。因此，HDAC抑制劑通過Nrf2激活和抑制NF-κB和MAPK等機制證明了對軟骨降解的保護作用[71]。因此，旨在刺激抗氧化基因表達的策略，如HO-1和NQO-1，通過老化軟骨中的Nrf2激活可能有望用于OA治療[72]。然而，應該考慮到一些Nrf2誘導劑可以通過其他機制防止軟骨降解。 例如，SFN抑制細胞因子誘導的人關節(jié)軟骨細胞和成纖維細胞樣滑膜細胞中的MMP表達，而與Nrf2和HDAC活性無關[73]。

圖4. 關節(jié)細胞中的Nrf2效應。 藍色：增強; 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制的調(diào)節(jié)，即成骨細胞的骨形成和破骨細胞的骨吸收。
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。慢性炎癥中免疫細胞的活化導致骨再吸收細胞因子的過量產(chǎn)生，所述骨再吸收細胞因子是破骨細胞生成的主要刺激物。升高的氧化應激有助于骨代謝的改變。 因此，存在與骨質(zhì)疏松癥，RA等相關的全身或局部骨質(zhì)流失[74]。
Nrf2是負責調(diào)節(jié)正常骨代謝中成骨細胞和破骨細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，因為Nrf2敲除小鼠顯示骨折愈合受損[75]。Keap1/Nrf2軸通過表達調(diào)節(jié)細胞內(nèi)氧化應激信號的酶（如HO-1、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶）來調(diào)節(jié)核因子κ-B配體（RANKL）依賴性破骨細胞生成的受體激活劑[76]。Nrf2缺乏促進破骨細胞分化，通過增加氧化劑的產(chǎn)生和活化MAPK以及激活T細胞的核因子1導致骨吸收[77]。這些動物表現(xiàn)出RANKL和破骨細胞數(shù)量增加，同時成骨細胞礦化減少，這增加了它們對輻射引起的骨丟失的敏感性[78]。
然而，對成骨細胞代謝的影響更復雜。 高水平的氧化應激對成骨細胞代謝產(chǎn)生負面影響并導致細胞損傷，這表明Nrf2具有保護作用。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)源性反應和骨質(zhì)增生，因此存在相互矛盾的報道[79]。Nrf2的穩(wěn)定過表達通過抑制Runx2依賴性轉(zhuǎn)錄活性對MC3T3成骨細胞分化產(chǎn)生負面影響[80]。在使用Nrf2敲除小鼠的實驗中，結(jié)論是Nrf2對破骨細胞和成骨細胞分化發(fā)揮抑制作用，對9周齡小鼠的成骨細胞具有更高的作用[81]。相反，有報道稱，雌性Nrf2敲除小鼠在出生后3周出現(xiàn)明顯的骨獲取缺陷，這與成骨細胞數(shù)量低、氧化產(chǎn)物增多有關，這可能損害早期成骨細胞發(fā)生，導致骨獲取失敗[82]。與這些結(jié)果一致，我們已經(jīng)證明，由于破骨細胞活性優(yōu)于成骨細胞活性，雌性小鼠的Nrf2缺乏導致氧化應激，骨轉(zhuǎn)換和骨吸收增加[83]。
此外，來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，因為miR-455-3p增加HDAC2抑制Nrf2 / ARE的活化，導致氧化應激增加和抑制成骨細胞生長并且加劇骨質(zhì)疏松癥[84]。
Nrf2誘導劑可用作骨破壞的抑制劑。例如，DMF能夠抑制RANKL介導的破骨細胞生成并減弱脂多糖處理小鼠的骨破壞[85]。SFN，表沒食子兒茶素沒食子酸酯[86]，鼠尾草酸[87]，咖啡酸苯乙酯[88]和ETGE-肽[89]也可以通過Nrf2激活抑制破骨細胞生成，而芒果苷通過這種機制保護成骨細胞免受氧化應激[90]。
已經(jīng)建議Nrf2的激活作為避免糖皮質(zhì)激素誘導的骨質(zhì)疏松癥的治療靶標。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Nrf2誘導阻斷地塞米松誘導的氧化劑過量產(chǎn)生和成骨細胞凋亡。
控制過度骨吸收的另一種策略可能是誘導Bach1核輸出，其激活Nrf2依賴性抗氧化酶表達，導致破骨細胞生成的減弱[94]。
 
7. 展望
迄今為止，我們對Nrf2激活對人類疾病控制的重要性的理解受到了這種轉(zhuǎn)錄靶標修飾的信號通路和生物反應的復雜性的極大阻礙，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[95]。因此，關于報道的Nrf2調(diào)節(jié)的生物效應存在差異，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。 關于Nrf2和炎性體相互作用的進一步深入生化分析應該提供必要的機制見解，以確定Nrf2在炎性體相關疾病中的潛在興趣。
Nrf2的調(diào)節(jié)為風濕病的治療開辟了新的治療機會。 經(jīng)典的Nrf2激活劑通過共價修飾Keap1中的半胱氨酸基團來模擬Nrf2活化的內(nèi)源過程。同時，它們可以通過蛋白質(zhì)中親核基團的共價修飾發(fā)揮非特異性作用。 因此，許多類型的翻譯后氧化反應可能導致多種激酶、磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)運體和細胞骨架蛋白的構(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激活劑的化學修飾可導致基于Nrf2途徑的潛在治療劑的開發(fā)。
另一個重要方面是需要有效控制Nrf2激活的強度和持續(xù)時間，因為已經(jīng)證明Nrf2及其靶基因的高水平和/或長期激活，這與正常生理中的應激反應有關，可能導致有害影響，如癌細胞的生長和化學抗性[38]。這些觀察結(jié)果支持了細胞保護酶的誘導/瞬時表達方法的重要性，這可以用一些藥物如合成三萜類化合物來實現(xiàn)[98]。
其他策略側(cè)重于Nrf2激活的非規(guī)范機制。 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并預防腦缺血[99]。 此外，還設計了小分子Keap1-Nrf2蛋白 - 蛋白相互作用抑制劑[100]。
Nrf2的激活可以通過Bach1基因敲除來實現(xiàn)，其在不同疾病模型中顯示出免疫調(diào)節(jié)和保護作用，表明結(jié)合Bach1的藥物可能是增強Nrf2活性的新策略[96]，其可用于控制自身免疫疾病。
需要在靶細胞中選擇性地激活Nrf2，從而避免在整個身體中無差別地激活和可能的毒性。 在這方面，許多能夠在氧化應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)的應用具有臨床轉(zhuǎn)化的潛力，有助于了解Nrf2在類風濕條件下的作用機制。
需要驗證這些與Nrf2途徑相關的有吸引力的策略以允許開發(fā)新的治療劑。 Nrf2的激活還可以導致輔助藥物，從而有助于改善細胞對其他治療的反應。 在進入風濕性疾病的臨床試驗之前，需要更多的研究來深入了解Nrf2機制和作用，這是必要的步驟。
另一方面，生物標志物的開發(fā)提供了用于診斷或預后目的的客觀參數(shù)。 風濕性疾病中主要在疾病的早期階段需要臨床驗證的生物標志物。 Nrf2激活和其靶基因的表達已被認為是不同病理狀態(tài)（例如癌癥或多發(fā)性硬化）中的氧化應激的生物標志物。 然而，該途徑成為風濕性疾病生物標志物的潛力尚不清楚，應予以探索。
 
 

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