植提 | 基于天然产物及其衍生物的Nrf2 激活剂研究进展（下篇）

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基于激活剂的结构以及同半胱氨酸反应的类型，Keap1-Nrf2相互作用间接抑制剂可分为迈克尔加成受体、可氧化双酚类、异硫氰酸酯类、二硫杂环戊烯硫酮及二烯丙基硫类、多烯化合物等类型。

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4、二硫杂环戊烯硫酮及二烯丙基硫类

二硫杂环戊烯硫酮是对抗癌物质具有细胞保护作用的含硫五元环状化合物，3H-1，2-二硫-3-硫酮(D3T) 是最简单的二硫醚化合物，可从十字花科蔬菜(如卷心菜、甘蓝) 中提取得到；烯丙基硫醚类化合物是一类在葱属蔬菜(如大蒜、洋葱) 中发现的有机硫化合物，能够有效抑制多种癌细胞的有机硫化合物。研究发现，二硫杂环戊烯硫酮和二烯丙基硫类化合物中的二硫键能够与半胱氨酸的巯基发生巯基-二硫键交换反应，修饰 Keap1，抑制Nrf2的泛素化，从而上调Ⅱ相解毒酶的表达。常见的此类Nrf2激活剂有3H-1，2-二硫杂环戊烯-3-硫酮和二烯丙基硫醚。此外，研究发现FDA批准的最早用于治疗抗血吸虫病的药物oltipraz 也能够增加GSH等Ⅱ相解毒酶的表达，清除机体内的ROS。

5、邻二硫醇类

邻二硫醇可在体内转化成亲电性质的二硫键。研究表明，1，2-乙二硫醇和2，3-二巯基琥珀酸可以激活Nrf2。另一种二硫醇的变体(R)-硫辛酸或α-硫辛酸几乎存在于所有的食品中， 且在菠菜和花椰菜中的含量略多于其他食物，可通过内源性生成。(R)-硫辛酸是一种分子营养素和抗氧化剂，现已证明，它能通过激活Nrf2诱导各种抗氧化酶的表达。

6、三价砷类化合物

砷(Ⅲ) 对硫醇较高的亲和性被认为是急性和慢性砷化合物中毒的起因之一。但研究表明， 低剂量的砷可降低癌症的发病率。砷类化合物，如亚 砷 酸 钠、三氧化二 砷(ATO) 和单甲基砷酸( MMA)可调节Keap1-Cul3E3泛素连接酶复合物，以激活Nrf2。双砷硫醇标记的荧光素试剂( FLASH-EDT2)和氧化苯砷(PAO)也可激活依赖Keap1的Nrf2。

7、含硒化合物

硫和硒具有类似的负电性，各种有机硒化合物具有细胞保护活性。萝卜硫素的硒异位体化合物SFN-isoSe对Nrf2 的诱导活性比萝卜硫素( SFN) 更为优异。依布硒啉是一种有效的多功能抗氧化剂和抗炎剂，能调节Keap1-Nrf2 介导的解毒酶基因的表达。有机硒化合物3-selena-1-dethiacephem 也是 Nrf2-ARE 的活化剂和ROS的直接清除剂。

8、氢过氧化物

当机体内生成的自由基和过氧化物超出了生物系统的清除或修复能力时，将会诱发氧化应激。过氧化物的O-O键可以很容易破裂并释放氧自由基，进而与巯基反应，以形成磺酸酯(RSO-) 。含量较低的过氧化氢和有机过氧化物，如叔丁基过氧化氢可以通过氧化Keap1的巯基，作为诱导剂，激活依赖Nrf2及ARE的基因。

9、多烯类

多烯类化合物包含1个或多个序列交替的不饱和单双碳-碳键。由于不饱和程度高，这些化合物较易通过生物转化为亲电子代谢物，可与游离巯基反应。类胡萝卜素是一类多烯化合物， 具有癌症预防作用，类胡萝卜素可以激活ARE 转录系统，并诱导抗氧化和细胞保护酶的表达。番茄红素是一种主要存在于番茄中的红色类胡萝卜素色素，番茄红素及其潜在的氧化代谢产物10，10’-diapocarotene-10，10’-dial 包含迈克尔受体基团， 可以共价修饰 Keap1，活化Nrf2，并提高ARE介导基因的表达。

10、重金属和金属配合

人类生存需要微量的重金属，如铁、钴、铜和锌，但过量的重金属是有危害的，一些重金属如汞、镉、金、铅有剧毒。部分重金属(如汞、镉、锌) 可以诱导ARE 基因的表达。氯化镉是一种已知的人体致癌物，它能通过多种机制诱导癌症，这些机制包括诱导异常的基因表达、抑制 DNA损伤修复、诱导氧化应激和抑制细胞凋亡。镉具有诱导 ARE 基因表达的能力， 这可以看作是一种生物防御机制， 以对抗镉诱导氧化应激的影响。金诺芬 ( Auranofin)是一个含金的抗风湿药物，它可以通过激活Keap1-Nrf2-ARE信号通路，发挥抗炎作用。

Keap1-Nrf2-ARE信号通路对抗氧化防御机制非常重要，它可以激活细胞的适应性反应， 以应对各种氧化应激损伤。Keap1是 Nrf2 的负性调节器，Nrf2是ARE系统的主要效应器。通过负调节Keap1 蛋白激活ARE系统可以诱导一系列抗氧化基因的表达，这对预防氧化损伤、炎症和肿瘤的发生非常关键。因此，激活Keap1-Nrf2-ARE系统，对开发抗氧化、抗炎和抗癌药物具有很大价值。在过去的几十年中，许多Nrf2的激活剂已经被开发，部分已进入临床试验阶段。而且在体外和体内由遗传或化学试剂诱导二相代谢酶基因表达增高，都可以起到细胞保护的作用。目前，一些天然及合成的小分子已被认定为ARE系统的诱导剂， 如萝卜硫素、甲基多巴索隆、奥替普拉和依布硒林，这些药物目前已用于多种病症的临床试验， 如乳腺癌、前列腺癌、哮喘、慢性阻塞性肺病、慢性肾脏病、2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝病等。大多数已知的Keap1抑制剂具有亲电性的共同特征，修饰和改变Keap1上的半胱氨酸巯基，可以活化ARE。Keap1-Nrf2的连接处已经演变为直接活化和可逆诱导ARE的分子靶点，这为寻找及研究Keap1-Nrf2-ARE信号通路的激活剂提供了研究方向。

参考文献：       

[1] 姚娟,吴平安,李芸,李越峰,刘东玲,刘雪枫.Keap1-Nrf2-ARE信号通路及其激活剂的研究进展[J].中国药理学通报,2019,35(10):1342-1346.

[2] 程茂军,郭杰,刘婧,谢赛赛.Nrf2及天然产物导向的Nrf2激活剂研究进展[J].天然产物研究与开发,2021,33(01):165-177.

作者简介

小泥沙，食品科技工作者，食品科学硕士，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品的开发与研究。

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来源：CPhI制药在线

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