Nrf2在口腔医学领域的研究进展

    自1994年Moi等发现核因子E2相关因子2（Nrf2）以来，对Nrf2的生物学研究便不断深入。Nrf2参与了不同的细胞过程，如氧化应激反应、线粒体呼吸、mRNA翻译、自噬等。Nrf2位于一个复杂调控网络的中心，在免疫炎症反应中发挥着重要的防御作用，且参与调节癌症的发生与发展。Nrf2的进一步研究对于人类的健康具有重大意义，本文就Nrf2在口腔疾病方面的研究进展进行总结。
    1.Nrf2概述
    Nrf2作为转录因子家族中的重要成员，是一种分子量为66kDa的模块化蛋白。Nrf2具有7个Nrf2-ech同源结构域（Neh1~Neh7），且每一个结构域具有不同的功能。Nrf2含有高度保守的碱性亮氨酸拉链结构，广泛存在于机体各个器官如肝、肾、肺等，是细胞调节氧化还原平衡的关键转录因子。
    在正常生理情况下，Nrf2蛋白主要通过其N端与Kelch样ECH联合蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1）特异性结合于细胞质中，此时Nrf2在胞质中处于非活性状态，并通过泛素化蛋白酶体途径迅速被降解。当细胞受到氧化应激时，Nrf2与Keap1解偶联，Nrf2磷酸化转运进入细胞核，进而识别并结合抗氧化反应元件（antioxidant response element，ARE），启动下游靶基因如抗氧化基因的转录，包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、血红素加氧酶-1、谷胱甘肽-S-转移酶、谷氨酸半胱氨酸连接酶等，从而介导细胞发挥抗氧化及抗毒性物质损伤的作用。
    2.Nrf2在口腔医学领域的研究进展
    2.1Nrf2与牙周炎
    牙周炎是一种由菌斑生物膜介导的，以破坏牙周组织为特征的炎症性疾病。在牙周组织破坏过程中，氧化应激发挥着重要作用，同时大量细胞参与其中，如巨噬细胞、成骨细胞、牙周膜细胞等。活性氧（reactive oxygen species，ROS）持续释放到细胞外环境中，Nrf2是否是促进抗氧化物质产生和减少牙周破坏的潜在药物靶点，是近年来人们关注的新方向。
    2.1.1牙周膜细胞
    牙周膜是由大量胶原纤维构成的致密结缔组织，对于牙槽骨的改建具有重要作用，恢复牙周膜细胞的活性对于治疗牙周炎至关重要。Ying等探讨低强度脉冲超声（low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）对牙周炎氧化应激的保护作用及其机制，结果显示，LIPUS通过调节人牙周膜原代细胞的PI3K-Akt/Nrf2信号通路减轻氧化应激，从而调节牙槽骨稳态。
    此外，Liu等探究在牙周炎氧化微环境中，Nrf2介导的牙周膜干细胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）抗凋亡的新机制，结果表明Nrf2可通过激活氧化酶来调节氧化应激和减轻牙周膜干细胞的细胞凋亡。此外，Jia等发现二甲双胍可激活牙周膜干细胞中的Nrf2信号通路，而siRNA敲除Nrf2可削弱二甲双胍的保护作用。这些研究结果显示，二甲双胍可能通过调节Nrf2信号通路促进牙周膜干细胞的成骨分化，保护其免受氧化应激诱导的损伤。
    2.1.2牙龈成纤维细胞
    牙龈成纤维细胞作为牙龈结缔组织和牙周膜中的主要细胞，担负着重要的生理功能。近年来的研究发现，维生素D类似物（eldecalcitol，ED-71）、异鼠李素及白藜芦醇等药物能够有效地保护人牙龈成纤维细胞（human gingival fibroblasts，HGFs），免受脂多糖诱导的炎症反应和焦亡。
    研究发现，ED-71可通过激活Nrf2/HO-1通路对脂多糖诱导的炎性小体依赖性HGFs细胞焦亡产生治疗作用。异鼠李素与ED-71具有相似的生物学活性。此外，Bhattarai等研究发现白藜芦醇具有抑制牙周炎介导的组织损伤的潜力，其细胞实验和动物实验均显示，当应用药物白藜芦醇后，Nrf2和HO-I均升高，因而研究者猜测，此药物可能通过激活Nrf2信号通路，产生抗炎作用。
    2.1.3巨噬细胞
    巨噬细胞作为机体固有免疫中不可或缺的组成部分，在炎症调控、促进组织的修复再生等方面发挥着重要的作用。Nrf2作为机体对抗ROS的保护机制，控制着多种抗氧化酶基因表达。而相反，作为Nrf2的竞争对手，BTB-CNC同源体1（BT Band CN Chomology1，Bach1）则抑制了抗氧化酶的表达。此前研究已证明，核因子κB配体受体激活因子诱导Bach1核输入，并减弱Nrf2介导的抗氧化酶的表达，从而增强细胞内ROS信号和破骨形成。
此外，多种药物实验证实Nrf2与巨噬细胞密切相关。Li等发现丹皮酚可通过Nrf2信号通路明显抑制巨噬细胞的破骨分化。黄酮苷类化合物橙皮素具有抗炎和抗氧化活性，其通过抑制NF-κB和MAPK信号激活Nrf2信号通路，抑制破骨形成。富马酸二甲酯可以通过激活巨噬细胞中Nrf2信号通路减少ROS生成，从而抑制破骨形成和骨破坏。
    2.1.4成骨细胞
    成骨细胞是促进牙槽骨损伤修复的关键。Narimiya等在体外实验中发现，小鼠胚胎成骨细胞前体细胞在LPS刺激下，白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）的表达增加，而用Nrf2活化剂处理后，IL-6的mRNA和蛋白水平降低。Nrf2通过抑制促进破骨形成的IL-6的表达，直接抑制破骨形成。以上的研究结果均提示，激活Nrf2信号通路可能是牙周炎治疗保护的有效辅助手段。
    2.2Nrf2与牙髓根尖周病
    牙髓根尖周病是一种由多种微生物感染引起的、发生在牙髓根尖周组织的炎症性疾病。其发病机制极其复杂,尤其是各种细胞因子及转录因子在根尖周炎中的作用,一直都是国内外学者研究的热点问题。牙髓干细胞（human dental pulp stem cells，hDPSCs）能够分化为多系的成体干细胞。吲哚-3-乙酸（indole-3-aceticacid，IAA）是生长素中最重要的分子之一，Kim等用IAA处理hDPSCs，结果显示其可以增强Nrf2和HO-1的表达，该研究提示IAA可激活Nrf2-ARE通路，从而保护hDPSCs免受H2O2诱导的氧化损伤，增强细胞活力。
    2.3Nrf2与口腔癌
    研究表明，Nrf2和肿瘤的发生有关，进而推动肿瘤进展、转移及抗肿瘤治疗的耐药性。更好地了解Nrf2调控口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinomas，OSCC）生长的分子机制可能为有效地治疗OSCC提供优化方案。贾宝超等探究了Nrf2、HO-1、Keap1蛋白表达在OSCC发生、发展中可能存在的作用，结果发现Nrf2、HO-1、Keap1在OSCC中高表达,且与淋巴结转移情况、组织分化程度相关。
    付洁等研究不同浓度三氧化二砷对人OSCCNrf2通路的激活作用，结果显示其呈现剂量依赖性，说明三氧化二砷可激活Nrf2信号通路，促进抗氧化基因表达。进一步的研究发现，白桑脱脂种子提取物中的单宁酸，可以和Keap1/Nrf2受体结合，从而抑制OSCC的增殖。Panigrahi等发现植物凝集素（abrus agglutinin，AGG）可以通过自噬降解p62降低Nrf2的表达，从而显著抑制肿瘤生长。这些研究结果均提示，Nrf2与口腔癌的发生、发展密切相关，提示未来有可能将Nrf2、HO-1、Keap1的检测用于OSCC早期预防、诊断、恶性程度的评估及治疗中。
    2.4Nrf2与颞下颌关节炎
    颞下颌关节炎（temporomandibular joint osteoarthritis，TMJOA）是颞下颌关节的一种常见疾病，是一种由炎症和氧化应激引起的复杂多因素疾病。姜黄素已被报道具有抗炎和抗氧化特性，因此，Jiang等将姜黄素应用于颞下颌关节软骨细胞中抗炎、抗氧化的机制研究中，结果表明，姜黄素抑制了TMJ软骨细胞的炎症反应，其中Nrf2/ARE信号通路是抑制氧化应激和基质降解的关键信号通路，因此姜黄素有望用于治疗颞下颌关节炎。
    2.5Nrf2与唾液腺衰老
    唾液是维持口腔稳态和功能的重要液体。唾液功能下降（失活）通常发生在老年人，其会导致口腔及全身疾病，因此维持唾液腺功能是人体健康的重要要求之一。为了阐明Nrf2激活对涎腺衰老表型进展的影响，Wati等的最新研究比较了Keap1敲低小鼠和野生型小鼠下颌下腺中激活的Nrf2作用的差异，结果显示，年轻的小鼠没有表现出2种基因型之间的任何明显差异，而在年老的小鼠中则表现出明显的差异。该结果提示Nrf2激活对唾液腺具有抗衰老作用，作者认为，适当激活Nrf2对于维持健康的唾液腺状况和预防老年人的唾液减少是有效的。
    综上所述，近年来随着研究的不断深入，Nrf2与口腔疾病的相关研究日益增多，Nrf2在口腔疾病发生、发展中的重要作用也越发明晰。但为了明确Nrf2在口腔健康和疾病中双重作用的具体机制和功能基础，仍需要进行大量深入的探究。目前的研究已证实，Nrf2在不同疾病模型中均具有特定的抗氧化作用。因此，在可预见的未来，Nrf2仍是口腔领域研究的热点。