慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种以不完全可逆的气流受限为特点呈进行性加重，且多与肺部对有害颗粒或气体的异常炎症反应有关的慢性疾病。其致病因素及发病机制主要包括慢性炎症反应、蛋白酶／抗蛋白酶失衡、氧化应激和上皮细胞凋亡等方面，其中氧化应激是造成慢阻肺的重要发病机制之一[1]。目前，多数研究表明慢阻肺患者肺泡巨噬细胞的吞噬功能降低是慢阻肺的重要特征，为此国内外学者从肺泡巨噬细胞功能与氧化应激方面等角度对慢阻肺进行分析，发现 Nrf2-ARE 途径在肺泡巨噬细胞吞噬功能、抗炎等过程中扮演重要角色[2-4]，本文就 Nrf2-ARE 途径与肺泡巨噬细胞功能在慢阻肺中的关系作一阐述。
1 Nrf2-ARE 途径
ARE 也被称为亲电反应元件，是一种顺式调节元件或增强子序列。Nrf2 属于转录调节因子。Nrf2 含有 6 个不同的功能区分别为 Neh1 到 Neh6[5]。近年来，最新研究发现 Nrf2 还有一个 Neh7 区[6]。 Keap1 是一种胞浆蛋白，通过与 Nrf2 的 Neh2 区结合，抑制 ARE 基因的表达[5] 。在正常情况下，Nrf2 存在于细胞质中，通过 Cul3-E3-连接酶的作用与结合蛋白 Keap1 作用，然后通过泛素蛋白酶体途径被迅速降解。当受到来源于活性氧或亲核剂的信号时，Nrf2 从 Keap1 中解离，转位进入细胞核，并与 BZIP 蛋白结合成异二聚体后与基因中的 ARE 结合转录后激活靶基因的表达。Nrf2 从 Keap1 解离有两种机制：亲核物质或活性氧直接攻击作用；磷酸化的间接作用。Nrf2-ARE 通路的表达路径与过氧化氢酶、血红素加氧酶（heme oxygenase 1，HO-1）、醌氧化还原酶、谷胱甘肽硫转移酶、γ-谷氨酸合成酶重链和轻链以及超氧化物歧化酶的转录有关，该通路对于维持体内内环境的稳定，抗氧化、抗炎症、抗毒、抗衰老、抗癌等方面具有重要作用[7]。
2 慢阻肺与肺泡巨噬细胞的关系
慢阻肺突出特点是慢性气道炎症，其主要原因之一是慢阻肺存在着下呼吸道细菌定植，而下呼吸道病原体的定值主要与肺泡巨噬细胞的功能受损密切相关。国外学者通过收集慢阻肺戒烟者及慢阻肺吸烟者的肺泡巨噬细胞，用异硫氰酸荧光素标记的细菌及荧光微球检测其吞噬功能，证实慢阻肺戒烟者及吸烟者的肺泡巨噬细胞吞噬不可分型的流感嗜血杆菌（non typeable Haemophilus influenzae，NTHi）及卡他莫拉菌的能力较健康人群低下，但是针对肺炎链球菌及荧光微球各组间却无明显差异[2]。而 Meike 等[8]则认为长期暴露于香烟后机体对肺炎链球菌的免疫及吞噬能力下降，并通过对 C57BL/6 小鼠接种 NTHi 及肺炎链球菌证明：长期暴露于香烟烟雾中的小鼠其上呼吸道的细菌较长期暴露于空气中的小鼠数量显著增加并伴有全血粒细胞和单核细胞吞噬功能的下降。针对慢阻肺人群细胞的吞噬功能研究，Tschernig 等[9]指出长期暴露于烟雾的小鼠的外周血单核细胞及粒细胞的吞噬作用活性受损。Wu 等[10]通过比较慢阻肺大鼠模型与暴露于空气的大鼠肺泡巨噬细胞吞噬曲霉的情况及 TLR2 信号通路的分析指出，慢阻肺患者对曲霉的易感性源于肺泡巨噬细胞功能缺陷和 TLR2./PI3k/Rac1 等信号通路受损。在慢阻肺治疗上，有国外学者指出对慢阻肺患者运用低剂量阿奇霉素可显著改善慢阻肺患者的症状，其机制可能与阿奇霉素通过增强慢阻肺患者肺泡巨噬细胞和单核巨噬细胞吞噬细菌的能力进而缓解慢性炎症和保护气道完整性[11]。另外，关于慢阻肺肺泡巨噬细胞的吞噬功能受损可能还与肺泡巨噬细胞的清道夫受体表达低下有关，Ganesan 等[12]运用弹性蛋白酶/脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）构建的小鼠慢阻肺模型发现在肺泡巨噬细胞吞噬功能下降的同时细胞上的 MARCO 和甘露糖受体的表达也降低。
此外，在慢阻肺中肺泡巨噬细胞释放的促炎症因子表达与慢阻肺展的发病机制及炎症加重相关。Gerlach 等[13]研究表明，在慢阻肺中肺泡巨噬细胞释放内皮素-1（endothelin-1，ET-1）、白细胞介素（interleukin，IL）-6、单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemo-attractant protein-1，MCP-1/CCL2）等炎症因子，这些炎性因子会导致慢阻肺疾病的炎症急性加重，运用内皮素受体拮抗剂干预肺泡巨噬细胞可通过抑制 ET-1 的信号通路，减轻肺泡巨噬细胞 ET-1 炎症因子的释放，进而抑制 IL-6、MCP-1 及基质金属蛋白酶-9 的释放可改善慢阻肺病情；Koarai 等[14]运用免疫组化的方法发现吸烟者和慢阻肺肺组织中肺泡巨噬细胞 Toll 样受体 3 （Toll-like receptor 3，TLR3）的表达量较正常人高，认为其慢阻肺肺泡巨噬细胞 TLR3 表达的增加与慢阻肺患者中性粒细胞的气道炎症及肺实质的破坏有关。因此，针对肺泡巨噬细胞寻找相应的通路和蛋白抑制剂抑制肺泡巨噬细胞炎性介质分泌对控制慢阻肺病情的进展显得异常重要。此外，有国外专家认为慢阻肺病情的加重还与肺泡巨噬细胞导致机体对激素的耐受性有关。Cosío 等[15]指出在慢阻肺中病原体微生物流感嗜血杆菌会导致慢阻肺患者的肺泡巨噬细胞释放抵抗激素敏感性的物质，并降低组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）的活性，从而诱导核因子（nuclear factor，NF）-κB 通路并激活释放多种炎性因子。综上所述，肺泡巨噬细胞在吞噬功能受损、炎症因子分泌及激素耐受性等方面都与慢阻肺病情进展密切相关，因此寻找相应的信号通路途径对慢阻肺患者进行精准医学治疗进而改善肺泡巨噬细胞的吞噬功能可作为治疗慢阻肺一个新的研究方向。
3 Nrf2-ARE 途径对慢阻肺巨噬细胞的作用
3.1 激活 Nrf2-ARE 途径可改善肺泡巨噬细胞的吞噬功能
Nrf2-ARE 途径是典型的抗氧化应激途径，国内外许多研究通过巨噬细胞层面指出该途径在慢阻肺进展中发挥重要作用。Fratta Pasini 等[16]通过外周血单核细胞层面研究提出戒烟的轻中度慢阻肺患者通过增加 Nrf2 /抗氧化反应途径的表达起到抗氧化应激作用，并且指出在慢阻肺中抑制 Nrf2 蛋白表达量下降有助于防止肺功能下降，因此 Nrf2-ARE 途径是慢阻肺病情的重要保护途径。国外学者通过收集慢阻肺患者、熏烟的 Nrf2 基因敲除小鼠及普通小鼠的肺泡巨噬细胞，运用 Nrf2 激活剂干预其肺泡巨噬细胞，发现 Nrf2 激活剂可通过激活 Nrf2-ARE 途径可提高肺部巨噬细胞的吞噬功能从而减轻由呼吸道病原体造成的慢性炎症反应[17]。Mehta 等[18]研究指出补充锌可恢复肺泡巨噬细胞中的 PU.1 和 Nrf2 核结合，并改善酒精喂养的大鼠肺中的氧化还原平衡和细菌清除。Dehn 等[19]提出 Nrf2 在巨噬细胞中可直接诱导 MARCO 蛋白的表达，而 MARCO 蛋白的表达与肺泡巨噬细胞吞噬病原体的功能密切相关，国外学者研究提出吸烟是慢阻肺疾病发病的重要原因，香烟提取物会降低 MARCO 蛋白的表达进而损害 THP-1 巨噬细胞的吞噬功能[20]。与此一致的是国外最近的一项研究报道表明，Nrf2 激活剂通过 Nrf2-ARE 途径可激活 MARCO 蛋白表达从而增强肺泡巨噬细胞的吞噬功能，进而改善细菌清除和细菌性肺炎中的存活率[21]。另外，Staitieh 等[22]指出激活肺泡巨噬细胞 Nrf2-ARE 途径可激活 PU1 活性改善气道的免疫功能。综上所述，激活 Nrf2-ARE 通路，增强肺部的抗氧化能力对改善肺泡巨噬细胞的吞噬功能，提升机体的免疫功能从而改善慢阻肺的发展具有重要作用。
3.2 激活 Nrf2-ARE 途径可减轻肺泡巨噬细胞的炎症反应
激活 Nrf2-ARE 途径对于延缓慢阻肺肺泡巨噬细胞的炎症反应也具有一定作用。Yageta 等[23]通过体内及体外实验验证 Nrf2-ARE 途径对于改善慢阻肺肺部炎症重要性。在体外实验中发现，感染甲型流感病毒后 Nrf2 缺陷的巨噬细胞中经香烟烟雾提取物刺激后，NF-κB 活化和其靶炎症基因的诱导比正常大鼠的巨噬细胞增强；在体内实验发现感染甲型流感病毒后长期暴露于香烟烟雾中 Nrf2 基因敲除小鼠比普通的小鼠死亡率高并伴有增强的支气管周炎症，肺通透性损伤和黏液分泌过多，肺中的氧化剂水平和 NF-κB 介导的炎症基因表达也在 Nrf2 缺陷小鼠中增强[23]。因此 Nrf2-ARE 通路的表达可减轻 NF-κB 炎症通路的表达减轻机体的炎症反应。Joo Choi 等[24]通过巨噬细胞实验及小鼠动物实验研究指出，去氧土大黄苷元激活 Nrf2-ARE 途径上的 HO-1 表达可改善由炎症引起的肺损伤等症状。Ye 等[25]指出在 LPS 诱导巨噬细胞的炎症模型中黄酮类化合千层纸素物可通过抑制巨噬细胞的 Nrf2 蛋白被泛素-蛋白酶体降解，促进 Nrf2 进入细胞核激活 Nrf2-ARE 通路进而抑制炎症因子环氧合酶-2 和诱导型一氧化氮合酶的表达。与该研究相同的是 Wang 等[26]的研究，其研究指出来自甘草的黄酮类化合物可促进巨噬细胞中 Nrf2 通路的表达从而抑制 LPS 诱导的炎症。Xu 等[27]指出石榴多酚通过刺激上调 PI3K/AKT 通路的表达，刺激 Nrf2/HO-1，从而抑制 LPS 诱导 RAW264.7 巨噬细胞细胞炎症，并且降低巨噬细胞内部活性氧和 NO 的含量且具有促进抗氧化基因产物如超氧化物歧化酶的表达。
3.3 激活 Nrf2-ARE 途径可改善慢阻肺的激素耐受性
刺激肺泡巨噬细胞中的 Nrf2-ARE 途径对于改善慢阻肺的激素耐受性可能也有一定作用。Adenuga 等[28]提出在小鼠的肺部炎症中 Nrf2 蛋白通过 HDAC2 调节细胞对激素的敏感性，而肺部炎症的小鼠其 Nrf2 蛋白的表达下调会引起 HDAC2 的表达下降，引起氧化抗氧化失衡并导致肺部对激素的耐受性引起肺部炎症加重。
4 总结
Nrf2-ARE 途径是机体常见的抗氧化应激途径，在慢阻肺疾病的发生发展中起到重要的作用。随着慢阻肺疾病的发病率及死亡率越来越高，国内外研究对 Nrf2-ARE 途径的研究日益深入，最新的研究包括 Nrf2-ARE 途径是如何修复慢阻肺肺泡巨噬细胞的吞噬功能，增强机体免疫细胞的防御功能，减轻下呼吸道病原体造成的慢性炎症，当然还包括 Nrf2-ARE 途径与炎症通路之间的关系，及其下游产物在慢阻肺中与炎症因子之间的关系。尽管越来越多的实验证明 Nrf2-ARE 途径对慢阻肺患者起到重要作用，但目前研究主要集中在动物实验及体外实验去验证 Nrf2-ARE 途径对肺泡巨噬细胞的作用，在临床实验方面关于 Nrf2 途径激活剂能否增强肺泡巨噬细胞的功能从而减轻下呼吸道的炎症及相关的炎症指标还有慢阻肺患者的肺功能状况这一点尚没有统一认识。如予以慢阻肺患者口服安慰剂及不同剂量的萝卜硫素（Nrf2-ARE 通路激活剂），检查 Nrf2 目标基因表达（NQ01，HO1，二氢二醇脱氢酶 1AKR1C1 和二氢二醇脱氢酶 3AKR1C3）在肺泡巨噬细胞和支气管上皮细胞的变化，结果研究发现对于慢阻肺患者以 25 μmol 和 150 μmol 的剂量服用 4 周的萝卜硫素并不刺激 Nrf2 靶基因的表达并且对炎症标志物的水平也不具有影响[29]。这点与上述列举的研究出现不一样的研究结果，到底是服用的药物剂量原因还是体内与体外实验的不同进而影响结果，这点有待探讨。随着以 Nrf2-ARE 途径及肺泡巨噬细胞之间的关系研究越来越多。相信慢阻肺的治疗思路会日益丰富，为慢阻肺患者带来福音。