核轉錄因子紅系2相關因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是細胞抵御氧化應激和親電子劑攻擊的重要因子，其參與組成和控制氧化應激防御的通路，與氧化應激相關疾病（包括癌癥、神經退行性疾病、心血管疾病和衰老）有關，是治療慢性疾病的潛在藥理靶點。該文將綜述Nrf2在調控細胞增殖中的重要作用，主要包括細胞增殖直接調控、活性氧調節、細胞內代謝水平、線粒體功能調節、細胞壽命和炎癥反應，旨在為后續進一步研究如何利用Nrf2調控細胞增殖提供理論基礎。
引用本文： 陳晨, 劉婕妤, 武婧, 安艷. 核轉錄因子紅系2相關因子2調控細胞增殖的研究進展. 華西醫學, 2019, 34(12): 1440-1445. doi: 10.7507/1002-0179.201905203 復制
核轉錄因子紅系 2 相關因子 2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是細胞抵御氧化應激和親電子劑攻擊的重要因子[1]。Nrf2 是具有亮氨酸拉鏈結構的轉錄因子，擁有一個獨特的 cap-n-collar（CNC）區域[2]。Nrf2 蛋白進入細胞核主要調控參與氧化應激反應的基因[3]。國內外多項研究表明，Nrf2 參與同氧化應激密切相關的疾病，包括癌癥、神經退行性疾病、心血管疾病和衰老[1-4]。細胞的增殖作用受細胞內氧化還原平衡的影響[5]，Nrf2 對酶和其他蛋白的調控，是參與細胞保護、解毒、穩態修復、細胞增殖分化的基本調控。此外，Nrf2 可能通過調控活性氧類（reactive oxygen species，ROS）水平、直接調節細胞增殖、影響細胞代謝水平等機制影響細胞增殖，其產物參與細胞增殖和分化。因此，Nrf2 是影響細胞增殖的重要因子。然而 Nrf2 對細胞增殖的具體作用尚未完全明確，本文將綜述 Nrf2 在調控細胞增殖中的重要作用，主要包括細胞增殖直接調控、ROS 調節、細胞內代謝水平、線粒體功能調節、細胞壽命和炎癥反應，旨在為后續進一步研究如何利用 Nrf2 調控細胞增殖提供理論基礎，為癌癥治療提供新的角度。
1 調節 ROS
Nrf2 控制細胞增殖和分化的機制之一可能是調節 ROS [6]。ROS 包括超氧化物陰離子、羥基自由基、過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）以及其他自由基等產物，其調節主要取決于硫氧還蛋白和谷胱甘肽表達水平[7-8]。ROS 的增加可以修飾細胞信號蛋白，并產生功能上的后果，這是長期以來公認的，它介導許多病理過程，如動脈粥樣硬化、糖尿病、神經退行性變、炎癥和衰老[8]。Nrf2 可以通過上調參與硫氧還蛋白和谷胱甘肽產生和合成的酶，增加細胞內硫氧還蛋白和谷胱甘肽的量，最終導致 ROS 減少[9]。此外，相關研究證實沉默信息調節因子 1（silence information regulator 1，Sirt1）和 Kelch 樣環氧氯丙烷相關蛋白 1（Kelch-like epichlorohydrin-associated protein 1，Keap1）-Nrf2 都是抗氧化通路，若降低 Nrf2 的泛素化水平，則 Sirt1 會顯著增強 Keap1-Nrf2 的活性（實現的途徑包括：Keap1 表達；提高與抗氧化反應元件結合的能力以及轉錄 Nrf2 活性；增加血紅素氧化酶-1 的蛋白質表達），最終抑制 ROS 過量產生和減少纖連蛋白聚集[10]。Xiang 等[11]發現酪蛋白激酶 2 相互作用蛋白-1（casein kinase 2-interacting protein-1，CKIP-1）作為細胞氧化應激的關鍵調控因子，其過表達降低了海馬神經元細胞凋亡和 ROS 生成；且在機制上，CKIP-1 抑制 Keap1 的表達，促進 Nrf2 的表達，增強 Nrf2 介導的抗氧化應激信號通路，揭示了 CKIP-1 的神經保護作用靶點。
Nrf2 可通過關鍵的 Keap1-Nrf2 通路參與抗氧化應激，一些藥物的抗氧化應激、抗衰老作用也是基于 Keap1-Nrf2 通路的靶點。例如：① 奎寧類藥：Wang 等[12]發現奎寧類藥影響 Keap1-Nrf2 通路的活性，增加了 Nrf2 的核積累和 Keap1-Nrf2 信號通路下游通路蛋白表達（血紅素加氧酶-1、谷胱甘肽 S-轉移酶和谷胱甘肽過氧化物酶 3），從而發揮抗氧化應激作用。Keap1-Nrf2 信號通路活性被抑制時，奎寧類藥對人腎小管上皮細胞（human kidneyproxiamal tubular cells-2，HK-2）的抗氧化應激、抗炎癥和抗衰老作用減弱。② 虎杖苷：使用虎杖苷可上調微 RNA（microRNA，miR）-200a，激活 Keap1-Nrf2 抗氧化通路，導致果糖誘導的氧化還原狀態失衡的干擾在動物和細胞模型中減弱[13]；這為 ROS 失衡提供了一種新的病理機制，提示通過虎杖苷增強 miR-200a 調控 Keap1-Nrf2 通路是一種治療果糖相關肝炎癥和脂質沉積的策略。③ 茶多酚：使用茶多酚預處理顯著降低了 H2O2 誘導的細胞活力喪失和線粒體功能障礙，抑制了誘導的細胞凋亡，降低了細胞內 ROS 和 H2O2 的升高水平。Qi 等[14]發現茶多酚通過調控 Keap1-Nrf2 信號通路從而在 H2O2 刺激的人神經母細胞瘤細胞（SH-SY5Y 細胞）中調控血紅素氧化酶-1、腦源性神經營養因子等抗氧化酶的轉錄和表達。④ 球果苷氯：球果苷氯是漿果、蘿卜等天然食品中主要的花青素，已被證明是解毒基因的有效誘導劑。球果苷氯預處理能顯著提高人肝癌 HepG2 細胞活力（84.5%），恢復細胞膜完整性，維持 ROS 種類水平，使細胞周期相正常。研究表明球果苷氯通過 Keap1-Nrf2 信號通路顯著上調解毒酶的活性（血紅素加氧酶 1、谷胱甘肽轉移酶、谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶、醌還原酶），免疫細胞化學分析也觀察到 Nrf2 進入細胞核[15]。
2 直接調控細胞增殖
一系列證據表明 Nrf2 具有多種新的功能，尤其是在細胞增殖和分化方面。Murakami 等[16]通過對 Nrf2 全基因組分布的分析發現了一系列新的 Nrf2 靶基因，它們的產物參與細胞增殖和分化，但不一定參與氧化應激的調控。Nrf2 對造血干細胞維持的作用與細胞 ROS 濃度無關，一項研究表明 Nrf2 直接與抗氧化反應元件上的趨化因子受體 Cxcr4 啟動子區結合，增強了干細胞的重建能力[17]。除了 Nrf2 缺失模型外，在 Keap1 缺失的造血干細胞模型中 Nrf2 被激活，說明 Nrf2 激活對干細胞功能的貢獻[18]。造血干細胞 Keap1 缺乏可減輕輻照誘導的骨髓抑制，促進移植后骨髓細胞的早期重建。這些結果闡明了 Nrf2 激活對造血干細胞短期重建的益處[18]。然而，需要進一步的分析來了解 Nrf2 對造血干細胞長期重建能力的貢獻。其他 CNC 家族成員，包括 Nrf1、Nrf3、bric-a-brac（BTB）- CNC 異體同源體（BTB and CNC homology，Bach）1 和 Bach2，原則上也被認為具有相同的 DNA 結合位點。Nrf2 和 Bach1 在不同細胞系中調控血紅素加氧酶 1 基因，進而影響細胞增殖[19]。增殖相關基因骨形成蛋白 1A 型受體（bone morphogenetic protein receptor 1A，BMPR1A）基因、胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）-1 基因和 JAG1（Jagged1）基因也都被發現是 Nrf2 的靶基因[20-21]。
Keap1 敲除導致肝細胞延遲進入 S 期，延遲肝細胞周期和有絲分裂節律。因此，Keap1 是肝再生過程肝細胞周期強有力的調控因子[22]。Nrf2 可以促使細胞周期從 G2 期進入 M 期，Nrf2 功能障礙導致細胞周期延遲進入 M 期[23-24]。在缺乏 Nrf2 的情況下，部分肝切除術后，肝臟再生有延遲[25]。另外有研究表明在肝細胞癌中觀察到 Nrf2 持續活化，并發現其促進癌癥細胞進展和侵襲[26-27]。此外，Sadeghi 等[28]發現結直腸癌患者中 Nrf2 過表達和 Keap1 mRNA 表達水平下調；Nrf2 可以促進包括非小細胞肺癌和肝癌細胞在內的多種癌細胞在體外和在異種移植瘤模型系統中對抗腫瘤藥物具有更高的化學敏感性[29]。這些結果表明，Nrf2 的活性與細胞增殖密切相關，可能與參與了對細胞周期進程的調控有關，并且在腫瘤發生發展進程中起積極作用。
3 影響細胞內代謝水平
大量研究表明癌癥組織中 Nrf2 高表達可通過影響細胞代謝狀態促進癌細胞存活[30-32]。Huang 等[31]研究顯示，在腎細胞癌模型中，Keap1 表達下調，Nrf2 表達上升可增加還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）脫氫酶 1 和血紅素加氧酶 1 的蛋白表達，同時在抗腫瘤藥物阿西替尼作用下，過表達 Nrf2 能夠提高細胞活力[33]。
增強 Nrf2 的活性可激活 Nrf2 下游參與葡萄糖和谷氨酰胺代謝的相關基因，利于代謝重編[34]。特別是，Nrf2 在癌細胞和非癌組織均可激活磷酸戊糖途徑中的關鍵酶基因，即葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、磷酸葡萄糖酸脫氫酶、轉酮醇酶和轉醛醇酶-1[21, 35]。一項研究發現抑制 Nrf2 表達可阻礙缺氧誘導因子-1α 積累，隨后在乳腺癌細胞抑制低氧誘導表達的丙酮酸脫氫酶激酶和乳酸脫氫酶，進而影響糖代謝[33]。在 Nrf2 低表達細胞中，選擇性激活磷酸戊糖途徑可以加速細胞增殖[36]。而其他代謝水平，如脂肪生成，在 Nrf2 通路激活后被發現受到抑制[35]。Nrf2 表達紊亂的小鼠在蛋氨酸-膽堿缺乏飲食條件下更容易發生脂肪變性和脂肪性肝炎[37]，因為 Nrf2 可以抑制磷酸烯醇丙酮酸羧化酶，葡萄糖-6 磷酸酶以及參與脂肪合成的脂肪酸合酶和乙酰輔酶 a 羧化酶-1[38]，從而可以作為保護介質抵御代謝紊亂影響的食源性肥胖。
Nrf2 也可以活化控制絲氨酸/甘氨酸生物合成關鍵酶的基因如磷酸甘油酸脫氫酶、絲氨酸羥甲基轉移酶-2 基因的表達，增強谷胱甘肽和核苷酸的合成[39]。在斑馬魚胚胎模型中，Sant 等[40]發現 Nrf2 敲除使谷胱甘肽的氧化還原狀態發生擾動直至受精后 72 h，這可能間接與調節 ROS 相關。此外，Nrf2 能夠促進維甲類 X 受體ɑ的表達[41]，類視黃醇 X 受體（retinoid X receptor，RXR）ɑ和過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）γ 形成的異二聚體能夠激活過氧化物酶體相關反應元件進而介導脂肪生成、脂肪酸儲存和葡萄糖代謝，這是癌癥細胞代謝的關鍵特征[42-43]。這些研究提示，Nrf2 可能參與了細胞代謝的多個方面，包括糖代謝、脂肪代謝、核苷酸代謝等。
4 調節細胞線粒體功能
Nrf2 參與氧化應激反應時與線粒體生物功能密切相關[44-45]。而 Nrf2 靶基因產物已被證明參與線粒體功能維持[45]。在穩態條件下，Nrf2 影響線粒體膜電位、脂肪酸氧化、呼吸底物（還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸/琥珀酸）的高效性和三磷酸腺苷合成[46]。在生長因子刺激或應激下，激活 Nrf2 上調解偶聯蛋白-3，進而抵消增加的線粒體 ROS 產量[46]。當然，線粒體功能也影響 Nrf2 表達，線粒體癌癥相關蛋白 DJ-1 在復合物 I 活性的維持中發揮作用，有報道稱其可以穩定 Nrf2[47]，盡管 Nrf2 激活的神經保護作用與 DJ-1 無關[48]。Nrf2 除了直接調控基因轉錄外，還可能通過對細胞氧化還原代謝的影響改變線粒體脂肪酸氧化的效率。尤其是當 Nrf2 活性較低或缺失時，細胞氧化還原狀態向氧化狀態轉移[46]。Nrf2 與線粒體的相互作用，為研究增殖細胞的功能狀態提供了思路。
5 影響細胞壽命
秀麗隱桿線蟲 Nrf2 的功能同源基因 SKN（hedgehog acyltransferase）-1 被線粒體 ROS 激活，通過促進線粒體穩態可以延長壽命[49]。同時有研究表明 SKN-1 介導的節食誘導長壽[50]。類似于 SKN-1 功能，輕度表達上調的 Nrf2 活性可延長嚙齒動物的壽命，然而壽命的延長不與 Nrf2 本身有直接關系，而是與使 Nrf2 下調的 Keap1 和 βTrCP（beta-transducin repeat-containing homologue protein）蛋白質呈顯著負相關[51]。在果蠅模型中，Spiers 等[52]的數據顯示，Nrf2 輕度表達上調改變果蠅突觸機制并且對神經元功能產生積極影響，如果抑制 Nrf2 抑制劑 Keap1，則有利于改善突觸功能和延長壽命。在應激條件下，缺乏 Nrf2 會降低果蠅存活率和削弱其神經元功能，而 Keap1 沉默，Nrf2 輕度表達上調可以防止應激引起的神經元衰退，有助于延長壽命[52]。當然，Nrf2 輕度表達上調延長了果蠅壽命，但過于高表達的 Nrf2 水平會導致果蠅發育畸形，使得線粒體的生物功能改變，加速衰老[53]。因此，Nrf2 可以調節細胞壽命，輕度表達上調的 Nrf2 水平有利于實現壽命延續，過于高表達的 Nrf2 水平會加速衰老進程。
6 調節炎癥反應
炎癥是許多慢性疾病和并發癥的最常見特征，同時在腫瘤發生中起著重要作用。Nrf2 的激活可以協調炎癥細胞的募集，調控抗炎基因表達，削弱退化性疾病，抑制炎癥進展，在氧化還原反應和抗炎反應之間提供一個接口[54-55]。Nagashima 等[56]發現 Nrf2 敲除小鼠的 2 型先天性淋巴細胞在白細胞介素（interleukin，IL）-33 與 IL-2、IL-7 等因子聯合刺激下，IL-33 炎癥反應上調并發生細胞增殖過度。結果表明 Nrf2 是決定 2 型先天性淋巴細胞生存和死亡的重要的過敏反應調節因子，參與調控過敏性炎癥。
在炎癥過程中，一個關鍵的要素是核因子 κB 核轉錄因子通路[57]。Chia 等[58]的研究顯示 Keap1-Nrf2 和核因子 κB 對共價結合蛋白的親電試劑和谷胱甘肽耗竭引起的氧化還原擾動的反應不同，并且這種串擾可能使核因子 κB 在炎癥反應過程中部分影響 Nrf2 的表達。核因子 κB 被抑制，Nrf2 可上調內源性血紅素氧合酶-1，進而參與細胞內反應[59]。
7 展望
Nrf2 除了作為 Keap1-Nrf2 信號通路的核心維持細胞內氧化還原平衡，在細胞周期調控和能量代謝方面的細胞基本生理過程也發揮著重要的作用。Nrf2 可直接調控細胞增殖，調控細胞代謝水平，調節線粒體功能和影響細胞壽命，參與炎癥反應。Nrf2 除了激活某些靶基因調控細胞增殖以外，主要通過修飾蛋白或改變代謝水平發揮影響細胞增殖的作用。因此，進一步拓展蛋白質組學和代謝組學的分析也是研究 Nrf2 調控細胞增殖的有效策略，為癌癥的治療和預后以及靶向藥物的使用提供了新的切入點。
核轉錄因子紅系 2 相關因子 2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是細胞抵御氧化應激和親電子劑攻擊的重要因子[1]。Nrf2 是具有亮氨酸拉鏈結構的轉錄因子，擁有一個獨特的 cap-n-collar（CNC）區域[2]。Nrf2 蛋白進入細胞核主要調控參與氧化應激反應的基因[3]。國內外多項研究表明，Nrf2 參與同氧化應激密切相關的疾病，包括癌癥、神經退行性疾病、心血管疾病和衰老[1-4]。細胞的增殖作用受細胞內氧化還原平衡的影響[5]，Nrf2 對酶和其他蛋白的調控，是參與細胞保護、解毒、穩態修復、細胞增殖分化的基本調控。此外，Nrf2 可能通過調控活性氧類（reactive oxygen species，ROS）水平、直接調節細胞增殖、影響細胞代謝水平等機制影響細胞增殖，其產物參與細胞增殖和分化。因此，Nrf2 是影響細胞增殖的重要因子。然而 Nrf2 對細胞增殖的具體作用尚未完全明確，本文將綜述 Nrf2 在調控細胞增殖中的重要作用，主要包括細胞增殖直接調控、ROS 調節、細胞內代謝水平、線粒體功能調節、細胞壽命和炎癥反應，旨在為后續進一步研究如何利用 Nrf2 調控細胞增殖提供理論基礎，為癌癥治療提供新的角度。
1 調節 ROS
Nrf2 控制細胞增殖和分化的機制之一可能是調節 ROS [6]。ROS 包括超氧化物陰離子、羥基自由基、過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）以及其他自由基等產物，其調節主要取決于硫氧還蛋白和谷胱甘肽表達水平[7-8]。ROS 的增加可以修飾細胞信號蛋白，并產生功能上的后果，這是長期以來公認的，它介導許多病理過程，如動脈粥樣硬化、糖尿病、神經退行性變、炎癥和衰老[8]。Nrf2 可以通過上調參與硫氧還蛋白和谷胱甘肽產生和合成的酶，增加細胞內硫氧還蛋白和谷胱甘肽的量，最終導致 ROS 減少[9]。此外，相關研究證實沉默信息調節因子 1（silence information regulator 1，Sirt1）和 Kelch 樣環氧氯丙烷相關蛋白 1（Kelch-like epichlorohydrin-associated protein 1，Keap1）-Nrf2 都是抗氧化通路，若降低 Nrf2 的泛素化水平，則 Sirt1 會顯著增強 Keap1-Nrf2 的活性（實現的途徑包括：Keap1 表達；提高與抗氧化反應元件結合的能力以及轉錄 Nrf2 活性；增加血紅素氧化酶-1 的蛋白質表達），最終抑制 ROS 過量產生和減少纖連蛋白聚集[10]。Xiang 等[11]發現酪蛋白激酶 2 相互作用蛋白-1（casein kinase 2-interacting protein-1，CKIP-1）作為細胞氧化應激的關鍵調控因子，其過表達降低了海馬神經元細胞凋亡和 ROS 生成；且在機制上，CKIP-1 抑制 Keap1 的表達，促進 Nrf2 的表達，增強 Nrf2 介導的抗氧化應激信號通路，揭示了 CKIP-1 的神經保護作用靶點。
Nrf2 可通過關鍵的 Keap1-Nrf2 通路參與抗氧化應激，一些藥物的抗氧化應激、抗衰老作用也是基于 Keap1-Nrf2 通路的靶點。例如：① 奎寧類藥：Wang 等[12]發現奎寧類藥影響 Keap1-Nrf2 通路的活性，增加了 Nrf2 的核積累和 Keap1-Nrf2 信號通路下游通路蛋白表達（血紅素加氧酶-1、谷胱甘肽 S-轉移酶和谷胱甘肽過氧化物酶 3），從而發揮抗氧化應激作用。Keap1-Nrf2 信號通路活性被抑制時，奎寧類藥對人腎小管上皮細胞（human kidneyproxiamal tubular cells-2，HK-2）的抗氧化應激、抗炎癥和抗衰老作用減弱。② 虎杖苷：使用虎杖苷可上調微 RNA（microRNA，miR）-200a，激活 Keap1-Nrf2 抗氧化通路，導致果糖誘導的氧化還原狀態失衡的干擾在動物和細胞模型中減弱[13]；這為 ROS 失衡提供了一種新的病理機制，提示通過虎杖苷增強 miR-200a 調控 Keap1-Nrf2 通路是一種治療果糖相關肝炎癥和脂質沉積的策略。③ 茶多酚：使用茶多酚預處理顯著降低了 H2O2 誘導的細胞活力喪失和線粒體功能障礙，抑制了誘導的細胞凋亡，降低了細胞內 ROS 和 H2O2 的升高水平。Qi 等[14]發現茶多酚通過調控 Keap1-Nrf2 信號通路從而在 H2O2 刺激的人神經母細胞瘤細胞（SH-SY5Y 細胞）中調控血紅素氧化酶-1、腦源性神經營養因子等抗氧化酶的轉錄和表達。④ 球果苷氯：球果苷氯是漿果、蘿卜等天然食品中主要的花青素，已被證明是解毒基因的有效誘導劑。球果苷氯預處理能顯著提高人肝癌 HepG2 細胞活力（84.5%），恢復細胞膜完整性，維持 ROS 種類水平，使細胞周期相正常。研究表明球果苷氯通過 Keap1-Nrf2 信號通路顯著上調解毒酶的活性（血紅素加氧酶 1、谷胱甘肽轉移酶、谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶、醌還原酶），免疫細胞化學分析也觀察到 Nrf2 進入細胞核[15]。
2 直接調控細胞增殖
一系列證據表明 Nrf2 具有多種新的功能，尤其是在細胞增殖和分化方面。Murakami 等[16]通過對 Nrf2 全基因組分布的分析發現了一系列新的 Nrf2 靶基因，它們的產物參與細胞增殖和分化，但不一定參與氧化應激的調控。Nrf2 對造血干細胞維持的作用與細胞 ROS 濃度無關，一項研究表明 Nrf2 直接與抗氧化反應元件上的趨化因子受體 Cxcr4 啟動子區結合，增強了干細胞的重建能力[17]。除了 Nrf2 缺失模型外，在 Keap1 缺失的造血干細胞模型中 Nrf2 被激活，說明 Nrf2 激活對干細胞功能的貢獻[18]。造血干細胞 Keap1 缺乏可減輕輻照誘導的骨髓抑制，促進移植后骨髓細胞的早期重建。這些結果闡明了 Nrf2 激活對造血干細胞短期重建的益處[18]。然而，需要進一步的分析來了解 Nrf2 對造血干細胞長期重建能力的貢獻。其他 CNC 家族成員，包括 Nrf1、Nrf3、bric-a-brac（BTB）- CNC 異體同源體（BTB and CNC homology，Bach）1 和 Bach2，原則上也被認為具有相同的 DNA 結合位點。Nrf2 和 Bach1 在不同細胞系中調控血紅素加氧酶 1 基因，進而影響細胞增殖[19]。增殖相關基因骨形成蛋白 1A 型受體（bone morphogenetic protein receptor 1A，BMPR1A）基因、胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）-1 基因和 JAG1（Jagged1）基因也都被發現是 Nrf2 的靶基因[20-21]。
Keap1 敲除導致肝細胞延遲進入 S 期，延遲肝細胞周期和有絲分裂節律。因此，Keap1 是肝再生過程肝細胞周期強有力的調控因子[22]。Nrf2 可以促使細胞周期從 G2 期進入 M 期，Nrf2 功能障礙導致細胞周期延遲進入 M 期[23-24]。在缺乏 Nrf2 的情況下，部分肝切除術后，肝臟再生有延遲[25]。另外有研究表明在肝細胞癌中觀察到 Nrf2 持續活化，并發現其促進癌癥細胞進展和侵襲[26-27]。此外，Sadeghi 等[28]發現結直腸癌患者中 Nrf2 過表達和 Keap1 mRNA 表達水平下調；Nrf2 可以促進包括非小細胞肺癌和肝癌細胞在內的多種癌細胞在體外和在異種移植瘤模型系統中對抗腫瘤藥物具有更高的化學敏感性[29]。這些結果表明，Nrf2 的活性與細胞增殖密切相關，可能與參與了對細胞周期進程的調控有關，并且在腫瘤發生發展進程中起積極作用。
3 影響細胞內代謝水平
大量研究表明癌癥組織中 Nrf2 高表達可通過影響細胞代謝狀態促進癌細胞存活[30-32]。Huang 等[31]研究顯示，在腎細胞癌模型中，Keap1 表達下調，Nrf2 表達上升可增加還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）脫氫酶 1 和血紅素加氧酶 1 的蛋白表達，同時在抗腫瘤藥物阿西替尼作用下，過表達 Nrf2 能夠提高細胞活力[33]。
增強 Nrf2 的活性可激活 Nrf2 下游參與葡萄糖和谷氨酰胺代謝的相關基因，利于代謝重編[34]。特別是，Nrf2 在癌細胞和非癌組織均可激活磷酸戊糖途徑中的關鍵酶基因，即葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、磷酸葡萄糖酸脫氫酶、轉酮醇酶和轉醛醇酶-1[21, 35]。一項研究發現抑制 Nrf2 表達可阻礙缺氧誘導因子-1α 積累，隨后在乳腺癌細胞抑制低氧誘導表達的丙酮酸脫氫酶激酶和乳酸脫氫酶，進而影響糖代謝[33]。在 Nrf2 低表達細胞中，選擇性激活磷酸戊糖途徑可以加速細胞增殖[36]。而其他代謝水平，如脂肪生成，在 Nrf2 通路激活后被發現受到抑制[35]。Nrf2 表達紊亂的小鼠在蛋氨酸-膽堿缺乏飲食條件下更容易發生脂肪變性和脂肪性肝炎[37]，因為 Nrf2 可以抑制磷酸烯醇丙酮酸羧化酶，葡萄糖-6 磷酸酶以及參與脂肪合成的脂肪酸合酶和乙酰輔酶 a 羧化酶-1[38]，從而可以作為保護介質抵御代謝紊亂影響的食源性肥胖。
Nrf2 也可以活化控制絲氨酸/甘氨酸生物合成關鍵酶的基因如磷酸甘油酸脫氫酶、絲氨酸羥甲基轉移酶-2 基因的表達，增強谷胱甘肽和核苷酸的合成[39]。在斑馬魚胚胎模型中，Sant 等[40]發現 Nrf2 敲除使谷胱甘肽的氧化還原狀態發生擾動直至受精后 72 h，這可能間接與調節 ROS 相關。此外，Nrf2 能夠促進維甲類 X 受體ɑ的表達[41]，類視黃醇 X 受體（retinoid X receptor，RXR）ɑ和過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）γ 形成的異二聚體能夠激活過氧化物酶體相關反應元件進而介導脂肪生成、脂肪酸儲存和葡萄糖代謝，這是癌癥細胞代謝的關鍵特征[42-43]。這些研究提示，Nrf2 可能參與了細胞代謝的多個方面，包括糖代謝、脂肪代謝、核苷酸代謝等。
4 調節細胞線粒體功能
Nrf2 參與氧化應激反應時與線粒體生物功能密切相關[44-45]。而 Nrf2 靶基因產物已被證明參與線粒體功能維持[45]。在穩態條件下，Nrf2 影響線粒體膜電位、脂肪酸氧化、呼吸底物（還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸/琥珀酸）的高效性和三磷酸腺苷合成[46]。在生長因子刺激或應激下，激活 Nrf2 上調解偶聯蛋白-3，進而抵消增加的線粒體 ROS 產量[46]。當然，線粒體功能也影響 Nrf2 表達，線粒體癌癥相關蛋白 DJ-1 在復合物 I 活性的維持中發揮作用，有報道稱其可以穩定 Nrf2[47]，盡管 Nrf2 激活的神經保護作用與 DJ-1 無關[48]。Nrf2 除了直接調控基因轉錄外，還可能通過對細胞氧化還原代謝的影響改變線粒體脂肪酸氧化的效率。尤其是當 Nrf2 活性較低或缺失時，細胞氧化還原狀態向氧化狀態轉移[46]。Nrf2 與線粒體的相互作用，為研究增殖細胞的功能狀態提供了思路。
5 影響細胞壽命
秀麗隱桿線蟲 Nrf2 的功能同源基因 SKN（hedgehog acyltransferase）-1 被線粒體 ROS 激活，通過促進線粒體穩態可以延長壽命[49]。同時有研究表明 SKN-1 介導的節食誘導長壽[50]。類似于 SKN-1 功能，輕度表達上調的 Nrf2 活性可延長嚙齒動物的壽命，然而壽命的延長不與 Nrf2 本身有直接關系，而是與使 Nrf2 下調的 Keap1 和 βTrCP（beta-transducin repeat-containing homologue protein）蛋白質呈顯著負相關[51]。在果蠅模型中，Spiers 等[52]的數據顯示，Nrf2 輕度表達上調改變果蠅突觸機制并且對神經元功能產生積極影響，如果抑制 Nrf2 抑制劑 Keap1，則有利于改善突觸功能和延長壽命。在應激條件下，缺乏 Nrf2 會降低果蠅存活率和削弱其神經元功能，而 Keap1 沉默，Nrf2 輕度表達上調可以防止應激引起的神經元衰退，有助于延長壽命[52]。當然，Nrf2 輕度表達上調延長了果蠅壽命，但過于高表達的 Nrf2 水平會導致果蠅發育畸形，使得線粒體的生物功能改變，加速衰老[53]。因此，Nrf2 可以調節細胞壽命，輕度表達上調的 Nrf2 水平有利于實現壽命延續，過于高表達的 Nrf2 水平會加速衰老進程。
6 調節炎癥反應
炎癥是許多慢性疾病和并發癥的最常見特征，同時在腫瘤發生中起著重要作用。Nrf2 的激活可以協調炎癥細胞的募集，調控抗炎基因表達，削弱退化性疾病，抑制炎癥進展，在氧化還原反應和抗炎反應之間提供一個接口[54-55]。Nagashima 等[56]發現 Nrf2 敲除小鼠的 2 型先天性淋巴細胞在白細胞介素（interleukin，IL）-33 與 IL-2、IL-7 等因子聯合刺激下，IL-33 炎癥反應上調并發生細胞增殖過度。結果表明 Nrf2 是決定 2 型先天性淋巴細胞生存和死亡的重要的過敏反應調節因子，參與調控過敏性炎癥。
在炎癥過程中，一個關鍵的要素是核因子 κB 核轉錄因子通路[57]。Chia 等[58]的研究顯示 Keap1-Nrf2 和核因子 κB 對共價結合蛋白的親電試劑和谷胱甘肽耗竭引起的氧化還原擾動的反應不同，并且這種串擾可能使核因子 κB 在炎癥反應過程中部分影響 Nrf2 的表達。核因子 κB 被抑制，Nrf2 可上調內源性血紅素氧合酶-1，進而參與細胞內反應[59]。
7 展望
Nrf2 除了作為 Keap1-Nrf2 信號通路的核心維持細胞內氧化還原平衡，在細胞周期調控和能量代謝方面的細胞基本生理過程也發揮著重要的作用。Nrf2 可直接調控細胞增殖，調控細胞代謝水平，調節線粒體功能和影響細胞壽命，參與炎癥反應。Nrf2 除了激活某些靶基因調控細胞增殖以外，主要通過修飾蛋白或改變代謝水平發揮影響細胞增殖的作用。因此，進一步拓展蛋白質組學和代謝組學的分析也是研究 Nrf2 調控細胞增殖的有效策略，為癌癥的治療和預后以及靶向藥物的使用提供了新的切入點。