Nrf2在妊娠糖尿病中的研究进展*

秦嘉萍，陈为民，刘广文，顾汇权 综述，刘 嫱 审校

海南医学院基础医学与生命科学学院药理教研室，海南海口 571101

妊娠期糖尿病(GDM)是孕妇在妊娠期发生的常见并发症之一，临床表现为妊娠期内出现高血糖，严重危害母婴健康[1]。目前广泛认为GDM的进程与孕妇在高血糖状态下的过度氧化应激密切相关，因此抗氧化应激机制对GDM及相关并发症的预防和治疗具有重要的意义，寻找发挥抗氧化的作用靶点成为改变目前治疗方案的新思路[2]。核因子E2相关因子2(Nrf2)是机体维持氧化还原稳态的一种内源性转录因子，在细胞核内与相应抗氧化蛋白结合后，发挥抗氧化、抗炎、抗凋亡等作用[3]。本文将着重从Nrf2的生物学功能角度出发，针对GDM氧化应激的发病机制，探究其作为GDM防治潜在靶点的可能，为GDM的改善和治疗提供新思路。

1 Nrf2的生物学功能

Nrf2是一种碱性亮氨酸拉链(bZip)转录因子和CNC转录因子[4]，正常情况下在细胞质内与Keap1结合被泛素化降解，维持Nrf2低水平。在氧化应激状态下Keap1-Nrf2复合体解离，游离的Nrf2在细胞核内与Maf形成二聚体，激活抗氧化元件(ARE)下游的抗氧化蛋白表达，发挥对细胞的保护作用，是维持机体氧化还原动态平衡的关键反应之一，提高Nrf2水平可发挥抗氧化和解毒等重要生物活性功能[5]。Nrf2为该通路主要的调控元件，与该通路下游多个作用靶点如醌氧化还原酶(NQO1)、血红素加氧酶(HO-1)等结合来诱导抗氧化应激，从而改善糖尿病、癌症等疾病[6]。此外，Nrf2与NF-κB发生信号交互，通过消除活性氧(ROS)激活NF-κB和抑制核易位介导炎症反应，还可以协同MAPK等信号通路，发挥抗炎、抗肿瘤、维持线粒体稳定、调节细胞凋亡等生物学功能[7-9]。

2 Nrf2与氧化应激

近年来，已有研究表明，Nrf2信号通路在减轻高糖产生ROS对机体的损伤方面具有良好作用[10]，在氧化应激刺激下，受Keap1负性调节的Nrf2表达上调，下游的保护性基因开始转录。其中的抗氧化酶系，如HO-1、NQO1可以将多余的自由基清除，同时可以清除已经被氧化的蛋白[11]。Nrf2表达增加可以通过抑制ROS产生、线粒体去极化和脂质过氧化等途径，有效地抑制氧糖剥夺以及复氧诱导的氧化应激损伤[12]。QI等[13]研究发现，蛋白激酶C(PKC)信号通路可以抑制PKC依赖的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶激活，产生大量ROS，诱导Nrf2核易位，同时上调HO-1和NQO1的表达，从而防止心肌缺血再灌注损伤。并且Nrf2还可以通过多元醇限速酶(醛糖还原酶)抑制多元醇途径过度活跃，减轻氧化应激损伤[14]。

3 GDM与氧化应激

GDM的发病与多种风险因素有关[15]。与胰岛β细胞损伤表现为胰岛素绝对缺乏的Ⅰ型糖尿病不同，GDM和胰岛素相对缺乏的Ⅱ型糖尿病相似，是一种发生在妊娠时期的特殊型糖尿病。但GDM患者的血糖波动相对较小，血糖易于控制，多数患者血糖可以通过饮食和运动得到控制，少数患者需要使用胰岛素控制血糖。其发病的主要原因是胰岛素抵抗(IR)，而IR又与过度氧化应激反应密切相关[16-18]。其产生机制主要与以下几个方面相关：ROS的过度产生、脂质过氧化(LPO)、线粒体功能障碍等。

3.1ROS的过度产生 在高糖状态下，葡萄糖的自身氧化会激活机体PKC，通过PKC依赖的NADPH氧化酶激活诱导产生大量ROS。并且葡萄糖多元醇代谢路径会活化，活化过程需消耗还原型谷胱甘肽(GSH)，从而增加了ROS的合成量。各类蛋白质在长期高血糖的情况下也增加糖基化反应，糖化作用的延长导致产生糖基化终产物，糖基化反应过程也增加了ROS的产生。ROS的过度产生会导致机体内的氧化还原平衡被打破从而诱导IR导致GDM的发生[19]。

3.2LPO LPO使得未分化的前脂肪细胞形成新脂肪细胞的能力降低，新脂肪生成的失败通过脂毒性和脂肪因子分泌失调造成高血糖[16]。LPO会产生对胰岛β细胞有害的生物活性醛，如4-羟基烯醛[17]。激活Nrf2信号通路调控脂肪生成转录因子表达，调节脂肪细胞的分泌，从而抑制脂质的积累。如使瘦素负反馈正常拮抗胰岛素的糖与非糖物质转化和脂质合成功能；阻止抵抗素通过上调炎症信号通路NF-κB诱导胰岛素信号传导异常；恢复脂联素分泌从而增强对胰岛素的敏感性，防止其中间代谢产物游离脂肪酸(FFA)损伤胰岛素靶器官，从而有助于GDM的治疗[20-21]。

3.3线粒体功能障碍 线粒体功能障碍在糖尿病发生初期就表现出无法忽视的关键作用。线粒体是氧化磷酸化的重要场所，是参与代谢的主要细胞器。除了参与氧化代谢以外，线粒体还参与了细胞凋亡、炎症表达、信号传导等多项生理活动。增强Nrf2表达可调节线粒体障碍后突触，维持细胞内外钙离子浓度平衡，使氧化磷酸化正常进行。线粒体的抗氧化功能(如超氧化物酶和过氧化物酶)也得以维持[22]。改善线粒体障碍成为了预防糖尿病早期发生的重要因素。除了以上的主要影响因素之外，其他多种因素如负责蛋白的合成和折叠的内质网障碍、炎症因子分泌失调等共同作用影响着GDM的发生[23-24]。

4 Nrf2与GDM

相较于糖尿病患者，GDM患者表现出的碳水化合物代谢性损伤发生于妊娠期，也会随着妊娠的终止而消失[25]。研究发现，天然Nrf2激活剂可通过激活Nrf2用于治疗GDM[26]，女性妊娠时氧化应激状态在围生期中发挥核心作用，氧化应激水平过高会直接或间接导致病理性妊娠的发生，诱发妊娠高血压、妊娠糖尿病，子痫前期(PE)、肩难产、严重的会阴裂伤、新生儿低血糖和新生儿死亡等严重结局[27]。通过上调Nrf2水平维持机体内氧化还原平衡，避免氧化应激带来的细胞损伤，预防GDM孕妇产后进一步发展为Ⅱ型糖尿病，对于GDM孕妇和胎儿的远期健康具有重要意义[28]。

4.1Nrf2在母体上的表达 GDM孕妇在氧化应激的病理条件下，内皮细胞遭受损伤，Nrf2的内源性保护机制被触发，Nrf2表达上调，促使下游蛋白HO-1表达，从而抑制氧化应激反应。在高糖或氧化应激刺激下，过度氧化产生的ROS也对母体的血管内皮细胞、肾小球内皮细胞、视网膜细胞等产生严重的损伤[23,29]。

研究发现，通过Nrf2/HO-1信号通路激活抗氧化酶可以显著缓解GDM症状[28]。对于GDM小鼠，天然或合成的Nrf2激活剂如虾青素，可以恢复怀孕db/+小鼠肝脏中Nrf2/HO-1信号通路的活性，通过激活抗氧化酶，抑制体内氧化应激，减轻GDM症状[29]；既往研究表明，缺氧/复氧治疗通过在GDM小鼠中恢复肝脏Nrf2/HO-1抗氧化信号传导而显著缓解β细胞功能不全和葡萄糖耐受不良，缓解血脂异常和氧化应激，增强抗氧化酶活性，最终改善胎儿发育[30]。在高糖状态下Nrf2的活化也可以改善GDM小鼠的血管生成能力和动脉粥样硬化指数，降低GDM孕鼠胰岛素抵抗，从而改善生殖结局[31-33]。

4.2Nrf2在胎盘上的表达 在氧化应激状态下，GDM可能损伤胚胎发生和胎盘发育。有研究通过测定GDM和健康孕妇胎盘Nrf2和抗氧化酶的表达，并考察其母体和脐带血浆以及胎盘组织氧化应激参数，发现GDM患者胎盘中Nrf2与过氧化氢酶表达显著增高，呈正相关[34]，说明机体通过Nrf2信号传导进一步保护胎盘免受氧化应激损伤。

Nrf2的激活可以增加子宫内膜细胞中铁转运蛋白的表达，刺激其向滋养层细胞铁的释放，增强子宫内膜容受性，调节子宫内膜中的铁稳态，有助于滋养层细胞和胚胎发育[35]。GDM中产生过量的ROS可引起胎盘组织表型变化，使得为母亲和胎儿之间提供物质交换和扩散的合胞体滋养层细胞核的聚集形成合胞体结[31-32]。合胞体结内的细胞核显示出类凋亡状变性，这些细胞核无转录活性，不能完整表达合胞体的生物功能。胎盘暴露于缺氧、高氧或氧化应激的条件下都可能会导致合胞体结数量增加，影响胎盘正常发育。依赖Nrf2抗氧化防御的功能上调，可以使细胞滋养层和合胞体滋养层中合胞体结脱落，有助于缓解GDM对胎盘造成的损伤[36-37]。此外，ROS的过度产生是导致细胞凋亡的重要因素，激活Nrf2可以抑制绒毛膜滋养层细胞的氧化应激与凋亡，对妊娠糖尿病胎盘具有保护作用[38]。

5 展 望

综上所述，Nrf2通路是目前发现的机体内重要的抗氧化应激通路，Nrf2通路诱导抗氧化酶如NQO1、HO-1等对GDM发挥一定的保护作用。进一步探寻具有选择性的Nrf2激活剂，筛选新的治疗GDM的途径，为寻找防治GDM的潜在靶点提供可靠依据，并最终可提高GDM患者的生活质量及妊娠安全。