综述：聚焦抗氧化特性，Nrf2 作为卵巢及卵巢功能障碍靶点的综述

《Journal of Ovarian Research》：Overview of Nrf2 as a target in ovary and ovarian dysfunctions focusing on its antioxidant properties

本文聚焦 Nrf2 在卵巢及相关疾病中的作用，揭示其抗氧化机制，为卵巢疾病治疗提供新思路。

　　

引言

女性不孕症是一个全球性的健康问题，影响着数百万女性。其病因复杂，涵盖激素失衡、生殖系统疾病、年龄增长导致的卵子质量下降以及生活方式等因素。其中，卵巢功能障碍是导致女性不孕的重要原因之一，严重影响了女性的生殖健康。

氧化应激（OS）是指体内促氧化剂，如活性氧（ROS）和活性氮（RNS），与抗氧化防御系统之间的失衡状态。当促氧化剂生成超过抗氧化剂的中和能力时，就会引发氧化应激。氧化应激在女性生殖过程中扮演着复杂的角色，它不仅参与了着床、受精、妊娠和分娩等生理过程，还与早产、生育能力随年龄下降等问题密切相关。此外，多种外部因素和生理变化，如吸烟、心理压力、衰老、辅助生殖技术中的超排卵、高糖饮食、化疗药物以及环境污染物暴露等，都可能导致卵巢内氧化应激水平升高。适度的氧化应激在触发颗粒细胞凋亡、启动排卵过程中发挥着重要信号作用，但卵巢微环境中过高的氧化应激会引发一系列病理变化，包括颗粒细胞凋亡、卵母细胞减数分裂停滞、黄体功能障碍等，进而加速卵巢衰老，降低女性生育能力。因此，将氧化应激水平降低或调节至生理适宜范围，对于提高女性生育率至关重要。

核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）作为抗氧化防御机制中的关键调节因子，在对抗氧化应激方面发挥着核心作用。Nrf2 是一种转录因子，能够调控多种抗氧化酶的表达，促进细胞对氧化应激的解毒和清除。研究表明，Nrf2 信号通路对维持卵巢细胞的增殖、促进卵泡正常发育以及提升卵巢功能具有重要意义。Nrf2 蛋白表达水平与卵巢生殖功能之间存在关联，在女性的生长发育过程中，随着卵巢生殖功能的变化，卵巢组织内 Nrf2 蛋白水平呈现先上升后下降的趋势。本综述旨在深入探讨 Nrf2 在女性生殖系统中的作用，重点阐述其抗氧化特性，为相关研究和临床治疗提供理论依据。

Nrf2 的结构与作用机制

Nrf2 是一种具有 Cap ’n’ Collar（CNC）结构的碱性亮氨酸拉链（bZIP）转录因子，由 605 个氨基酸组成。这些氨基酸形成了 7 个高度保守的 Nrf2-ECH 同源（Neh）结构域，每个结构域都承担着特定的功能。

Neh1 结构域作为 CNC-bZIP 结构域，负责促进 Nrf2 与小肌肉腱膜纤维瘤（sMAF）蛋白（如 MAFK、MAFG 和 MAFF）的二聚化，使 Nrf2 能够与 DNA 结合。同时，Neh1 结构域还与 E2 泛素结合酶 UbcM2 相互作用，调节 Nrf2 蛋白的稳定性。Neh2 结构域则介导 Nrf2 与胞质抑制蛋白 Kelch 样 ECH 相关蛋白 1（Keap1）的结合。Neh3、Neh4 和 Neh5 结构域在基因转录激活过程中发挥关键作用，它们能够介导含有抗氧化反应元件（ARE）的基因转录，其中 Neh3 结构域与转录机制的组成部分相互作用，作为反式激活结构域，增强 Nrf2 蛋白的稳定性；Neh4 和 Neh5 结构域则与具有组蛋白乙酰转移酶活性的 cAMP 反应元件结合蛋白相互作用。Neh6 结构域含有富含丝氨酸的区域，参与一种不依赖于氧化还原状态的机制，独立于 Keap1 对 Nrf2 进行调节。最后，Neh7 结构域通过与维甲酸 X 受体 α（RXRα）相互作用，抑制 Nrf2/ARE 信号通路。

在正常生理状态下，Nrf2 与 Keap1 结合，以无活性的形式存在于细胞质中。当细胞受到氧化应激刺激时，Keap1-Nrf2 复合物发生解离，Nrf2 得以转移至细胞核内。在细胞核中，Nrf2 首先与小 MAF 蛋白形成异二聚体，然后结合到 ARE 上，启动 II 相抗氧化基因的表达，如过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶 1（PRDX1）、超氧化物歧化酶（SOD）和血红素加氧酶 - 1（HO-1）等，这些抗氧化酶能够中和氧化应激的影响，帮助细胞在不利环境中生存。此外，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信号通路也参与了 Nrf2 的上游信号调节。在氧化应激条件下，AMPK 通过 Thr172 位点的磷酸化而激活，进而激活 Nrf2 等基因的表达，增加细胞内抗氧化物质的生成。同时，研究发现超过 85 种微小 RNA（miRNA）可能靶向 Nrf2 基因，这表明 Nrf2 信号通路还可以通过 DNA 甲基化、组蛋白修饰、miRNA 相互作用以及 RNA 结合蛋白等多种方式进行调控。

Nrf2 与卵巢

卵巢和卵母细胞的健康状况直接决定了女性的生殖能力。多种环境和生理因素会对卵巢组织产生不良影响，引发氧化应激和炎症反应，进而干扰卵巢的正常功能。研究发现，环境中镉、除草剂阿特拉津、四氯化碳、氯化汞等物质的暴露，会诱导卵巢产生氧化应激和炎症反应，这与 Nrf2 信号通路及其相关基因的复杂调控密切相关。例如，高剂量氧化锌应用于卵巢组织后，会激活细胞凋亡通路，导致 Keap1 和 Nrf2 基因的过表达，而给予氧化应激抑制剂，如 N - 乙酰半胱氨酸（NAC）和 salubrinal，则可以减轻氧化锌的毒性。

此外，接触氟化钠（NaF）和膳食钒会对卵巢组织造成氧化损伤。在研究 Keap1-Nrf2-sMaf 抗氧化通路时发现，维生素 C 对逆转 NaF 引起的氧化效应无效，而表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）补充剂则可以减轻钒的有害影响，增强整体抗氧化能力。环境温度升高和热应激会抑制 Nrf2 信号通路及其相关蛋白的表达，而辣椒素类补充剂则可以降低氧化应激水平，提高抗氧化指标。许多研究致力于寻找具有保护作用的抗氧化剂和饮食干预措施，以减轻卵巢功能障碍。例如，富氢盐水（HRS）和抑制糖原合酶激酶 - 3（GSK-3）在对抗化疗诱导的卵巢损伤方面展现出潜力；二硒代烟酰胺（DSNA）可以减轻辐射造成的损伤；褪黑素在卵母细胞冷冻保存过程中具有保护作用；白藜芦醇通过靶向氧化应激通路，增强卵巢的抗氧化能力，减少氧化应激损伤。

年龄相关的不孕症是全球关注的问题，卵巢组织中的氧化应激在其中起着重要作用。随着年龄增长，卵巢组织中参与铁转运和储存的蛋白质，如转铁蛋白、铁蛋白和 IRP2 介导的转铁蛋白受体 1（TfR1）会出现异常上调，导致氧化应激和炎症反应。调节铁代谢成为缓解年龄相关卵巢疾病的一种潜在治疗方法。给予二甲基富马酸和丹参酮 IIA 等抗衰老干预措施，可以提高老年雌性小鼠的 Nrf2 和抗氧化指标水平，增加端粒长度和抗苗勒管激素水平。研究还发现，转录因子 Nrf2 的缺乏会加速卵巢衰老，尤其是在接触有毒化合物的情况下。此外，衰老的体细胞组织中蛋白酶体的表达和活性显著下降，导致泛素化和氧化蛋白质的积累；而性腺组织中的蛋白酶体具有较高活性，且不受年龄影响，能够更好地抵抗氧化应激。Nrf2 激活可以恢复衰老体细胞组织中蛋白酶体的表达，表明年龄相关的 Nrf2 功能障碍与这些组织中蛋白酶体水平的降低有关。靶向色素上皮衍生因子（PEDF）可能有助于管理与卵巢氧化损伤相关的疾病，缺乏 PEDF 的小鼠卵巢会出现氧化损伤，表现为 ROS 积累和 Nrf2 通路激活。缺氧诱导因子 - 1（HIF-1）在缺氧条件下介导 HO-1 基因的激活，氯化钴（CoCl₂）可以通过氧化应激和 Nrf2、MafG 的参与激活 HO-1 基因表达，而缺氧则通过不同的途径在缺乏 HIF 活性的中国仓鼠卵巢（CHO）细胞（Ka13）中调节 HO-1 基因表达。

卵巢类固醇生成是卵巢细胞合成激素的重要生化过程，这些激素对于维持生殖组织的正常功能、调节卵巢活动、促进排卵和维持妊娠至关重要。颗粒细胞（GCs）是卵巢的重要组成部分，在类固醇激素的产生和卵母细胞成熟过程中发挥着关键作用。研究表明，Nrf2 通过影响颗粒细胞，增强卵巢类固醇生成。Nrf2 的上调会导致与类固醇生成相关的基因，如类固醇生成急性调节蛋白（StAR）、细胞色素 P450 家族 19 亚家族 A 多肽 1（CYP19A1）、3β- 羟基类固醇脱氢酶 / 异构酶（HSD3b1）等的表达增加，这些基因在促进黄体化过程中发挥着重要作用。

Nrf2 与卵母细胞

体外成熟（IVM）技术是使卵母细胞在体外成熟并发育成胚胎的重要方法，同时也是研究外部干预对卵母细胞影响的实验手段。然而，该技术面临的一个主要问题是氧化应激水平升高。为了改善 IVM 卵母细胞的氧化应激状况，研究人员在 IVM 培养液中添加了一些具有抗氧化特性的成分，这些成分靶向与 Nrf2 相关的信号通路。

虾青素被用于靶向 Nrf2 通路，研究发现它可以上调 Nrf2 及其下游抗氧化剂，如 SOD1、SOD2、GPX4 和 CAT 的表达，有效降低 IVM 卵母细胞中的氧化应激水平。类似地，在 IVM 过程中，用 EGCG 富集卵母细胞的成熟培养液，能够显著提高卵母细胞中 Nrf2 及其下游抗氧化剂的转录水平。这些干预措施的作用机制可能与 Nrf2 信号通路的上游或下游调节有关。例如，NAC 作为一种强效抗氧化剂，通过蛋白激酶 C（PKC）作用，使 Nrf2 与 Keap-1 分离，从而激活 Nrf2 信号通路。Kim 等人的研究则揭示了褪黑素作为 Nrf2 激活剂的作用机制，褪黑素与褪黑素受体 2 结合后，激活一系列信号级联反应，促使 Nrf2 从 Keap1 上解离，然后转移到细胞核中，靶向 ARE 表达过氧化氢酶，防止 ROS 积累，并将其转运到过氧化物酶体中，减少猪卵母细胞过氧化物酶体中产生的 H₂O₂。而 brutal 作为 Nrf2 抑制剂，则会减少 Nrf2 从 Keap1 上的解离，逆转这一信号通路，降低卵母细胞质量。有趣的是，研究还发现褪黑素可以减轻热应激诱导的猪 IVM 卵母细胞中 Nrf2 的过度表达，这可能是由于褪黑素对热应激的中和作用。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）也是卵母细胞中触发 Nrf2 的一条重要信号通路，用雷帕霉素靶向 mTOR 可以上调 IVM 卵母细胞中 Nrf2 及其下游抗氧化剂的表达。p38α MAPK 则通过对 Nrf2 的磷酸化，使 Nrf2 与 Keap1 分离，从而调节 Nrf2 的活性。此外，肌生成抑制蛋白也可以通过其上游调节因子影响 Nrf2 的功能。

在 IVM 过程中，细胞治疗也是一种重要的干预手段。由于 IVM 过程中卵丘 - 卵母细胞复合体（COC）与卵泡壁体细胞的分离会影响卵母细胞的保护机制，研究人员将卵丘来源的体细胞添加到 IVM 培养液中，发现可以调节 ROS 水平，增强 Nrf2 的表达。此外，使用马羊水间充质干细胞条件培养基（第 7 代）也能够提高卵丘细胞介导的 IVM 卵母细胞中 Nrf2 的表达，改善卵母细胞的发育潜力。

体内研究也证实了 Nrf2 在卵母细胞中的重要作用。例如，铅暴露会通过降低卵母细胞的抗氧化活性，增加 ROS 和丙二醛（MDA）水平，这一过程与 Nrf2/Keap1 通路密切相关。同样，口服异烟肼（一种治疗结核病的一线合成抗生素）会增加卵母细胞中的 ROS 水平，激活 Keap1-Nrf2 通路，导致卵母细胞凋亡和线粒体功能障碍。

Nrf2 还参与了卵母细胞染色体凝聚过程，这一作用是通过 Nrf2-Cyclin B1 信号通路介导的。Cyclin B1 的合成和降解调节着成熟促进因子的活性，进而影响前期 I 卵母细胞中染色体的凝聚和微管的聚合。研究表明，使用 brusatol 抑制 Nrf2 介导的信号通路，会通过降低 Nrf2 的表达，干扰卵母细胞的成熟过程，导致 Cyclin B1 减少，影响减数分裂卵母细胞中纺锤体的组装和染色体的凝聚。

Nrf2 与颗粒细胞

哺乳动物卵泡发生的卵泡生长阶段，其特征是颗粒细胞（GCs）的增殖和分化。颗粒细胞围绕在卵母细胞周围，对卵母细胞的保护、支持和营养供应起着至关重要的作用。它们通过间隙连接将营养物质和小分子转移到卵母细胞中，并且在类固醇生成和卵母细胞发育过程中发挥着不可或缺的作用。因此，颗粒细胞的数量和形态是评估胚胎发育潜力和妊娠成功率的重要指标。然而，氧化应激，包括内质网应激，会显著导致颗粒细胞和卵母细胞凋亡，最终引发卵泡闭锁和女性不孕。因此，调控颗粒细胞中的氧化应激水平，对于改善不孕症治疗效果具有重要意义。

研究人员通过分离颗粒细胞，并用 H₂O₂、二甲基富马酸和 Nrf2 激活剂进行培养，探讨 Nrf2 与抗氧化机制之间的相互作用。结果发现，Nrf2 激活能够降低颗粒细胞中的氧化应激水平，表明其在保护细胞免受氧化应激损伤方面具有潜在作用。miR-28、miR153 和 miR-708 是颗粒细胞中 Nrf2 通路的内源性调节因子，研究表明，氧化应激会触发 Nrf2 表达的激活，作为一种保护反应，同时这些特定 miRNA 的水平会降低。而 miRNA 水平的升高则与 Nrf2 表达的下调相关，会导致 ROS 积累增加、线粒体活性降低和细胞增殖减少。此外，研究还发现外泌体 miR-27 可以通过下调 p-ERK/Nrf2 信号通路，升高 ROS 水平，促进细胞凋亡，而这一过程受到 SPRY2 的负向调节。

近年来的研究表明，许多具有抗氧化活性的化合物，如萝卜硫素、莫诺苷、虾青素、槲皮素、维生素 E 和硒等，都可以通过 Nrf2 通路减轻颗粒细胞的氧化应激状况。萝卜硫素能够提高 Nrf2 的蛋白水平，进而增加 Nrf2 下游因子，如 SOD、CAT、PRDX1 和 TXN1 的表达，增强颗粒细胞对氧化应激的防御能力，改善暴露于 H₂O₂的颗粒细胞的活力、减少凋亡并改善线粒体功能。莫诺苷预处理颗粒细胞可以显著降低细胞内 ROS、MDA 和 8 - 羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）的水平，其作用机制是通过上调 Nrf2 的磷酸化，促进其转移到细胞核内，激活抗氧化酶 SOD 和 NQO1 的转录。槲皮素具有抗氧化特性，它可以上调 Nrf2 及其相关下游基因的信使 RNA 表达，提高细胞活力，同时减轻 H₂O₂诱导的山羊颗粒细胞类固醇生成功能障碍，这一过程可能通过 Nrf2 信号通路实现，且槲皮素对 Nrf2 的上调作用可能与 Thrx 基因表达有关。维生素 E 无论是单独使用还是与硒联合使用，都能显著降低颗粒细胞内 ROS 水平，它通过激活 PI3K/AKT 和 ERK1/2 信号级联反应，调节颗粒细胞的增殖和凋亡，这一过程由 Nrf2 及其下游抗氧化剂介导。虾青素则可以增强 Nrf2 的基因和蛋白表达，促进其核定位，同时抑制 Keap1 的蛋白水平。

在卵泡发育和排卵过程中，颗粒细胞会激活一种内在的防御机制，即 NRF2-ARE 通路，以抵御各种应激因素。研究表明，Nrf2 可能是促进卵泡存活和维持的重要因素，在排卵前卵泡的卵泡细胞和新形成的黄体中，都存在大量的 NRF2 蛋白，这对于启动抗氧化机制、保护细胞免受凋亡至关重要。

Nrf2 与多囊卵巢综合征

多囊卵巢综合征（PCOS）的一个重要特征是全身和卵巢的氧化应激失衡，这使得 Nrf2 通路成为治疗该疾病的潜在靶点。众多研究致力于探索调节 Nrf2 通路的有效策略，以缓解 PCOS 的症状。

联合使用 MitoQ10 和维生素 D₃可以降低诱导的 PCOS 小鼠模型中与氧化应激相关的基因，包括 Keap1、HO-1 和 Nrf2 的表达。linagliptin 和 I3C 的联合应用则通过上调 Nrf2/HO-1 通路，增强卵巢组织中 SOD 和 CAT 等抗氧化酶的活性，对 PCOS 的各项指标产生积极影响。双醋瑞因作为一种 IL-1β 抑制剂，在实验性 PCOS 模型中表现出显著的抗氧化应激保护作用，它可以降低升高的 MDA 和总亚硝酸盐水平，同时提高 SOD 和 CAT 的生成，其改善作用与 Keap-1/Nrf2/OH-1 信号通路有关。木犀草素是一种天然存在于多种草药中的黄酮类化合物，它通过激活 PI3K/AKT 信号通路，改善卵巢功能，同时恢复 PCOS 患者的 Nrf2 通路及其下游基因，如 Nqo1 和 Hm<