Nrf2信号通路在健康与疾病中的作用
核因子E2相关因子2 (Nuclear factor erythroid 2–related factor 2, Nrf2) 是细胞抗氧化防御反应的主调控因子，调控一系列涉及解毒、氧化还原平衡和细胞保护的基因表达。在稳态条件下，Nrf2被其负调控因子Kelch样ECH相关蛋白1 (Kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1) 隔离在细胞质中，Keap1作为Cullin3 (Cul3)-E3泛素连接酶复合物的底物适配器，靶向Nrf2使其持续泛素化和蛋白酶体降解。此外，Nrf2也可通过β-TrCP (β-transducin repeat-containing E3 ubiquitin protein ligase) 介导的途径被降解，当Keap1活性受损时，该途径可作为辅助保障机制。在氧化或亲电应激下，Keap1上的反应性半胱氨酸残基发生化学修饰，破坏Keap1–Cul3相互作用，从而稳定Nrf2并允许其核内积聚。在细胞核内，Nrf2与小Maf蛋白异源二聚化，并结合靶基因启动子区的抗氧化反应元件 (antioxidant response elements, AREs)，从而启动广泛的细胞保护程序转录，涵盖抗氧化酶、解毒途径和应激适应性代谢重编程。
激活的Nrf2调控数百个靶基因，包括经典的II相解毒酶（如NQO1、GSTs、UGTs）、谷胱甘肽生物合成组分（GCLC、GCLM）、硫氧还蛋白还原酶、过氧化物氧还蛋白和血红素加氧酶-1 (heme oxygenase-1, HO-1)。它还上调多种ATP结合盒 (ATP-binding cassette, ABC) 转运蛋白，促进外源性物质外排，并在某些情况下赋予化疗耐药性。除了其经典的抗氧化功能，Nrf2对中间代谢产生深远影响。它增强糖酵解和磷酸戊糖途径，从而维持NADPH生成，促进谷氨酰胺分解，并通过核呼吸因子-1 (nuclear respiratory factor-1, NRF1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1-α (peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1-α, PGC-1α) 和线粒体转录因子A (mitochondrial transcription factor A, TFAM) 的转录调控来支持线粒体功能。这些活性在生物能量应激条件下保持线粒体氧化还原平衡、调节线粒体自噬并促进生物合成，共同维持线粒体完整性。
Nrf2的保护范围跨越多个器官系统和疾病背景。肝脏作为代谢中心和异生物质解毒的主要场所，是Nrf2发挥深远作用的关键器官。肝脏Nrf2激活可诱导抗氧化和II相解毒基因的稳健表达，限制脂质过氧化，并维持线粒体完整性——这在营养过剩、饮酒和暴露于肝毒素的背景下至关重要。Nrf2还通过转录调控AMPK、PPARα和mTOR等关键代谢调节因子，重新编程肝脏代谢，增强脂肪酸氧化、抑制新生脂肪生成以及通过自噬介导的受损细胞器清除。在心血管系统中，Nrf2是心血管稳态的核心调节因子。在内皮中，Nrf2激活可保持一氧化氮生物利用度和内皮依赖性血管舒张。Nrf2还减轻血管平滑肌细胞增殖和表型转换，这些过程涉及新生内膜增生和动脉粥样硬化。在实验性动脉粥样硬化模型中，Nrf2缺陷会加速病变形成、炎症和脂质积累。除了血管功能，Nrf2通过限制缺血-再灌注损伤、减轻不良适应的心脏肥大以及保护心肌细胞线粒体生物能量学来促进心肌恢复力。
在肺部和中枢神经系统，Nrf2激活对于维持上皮屏障完整性、限制慢性阻塞性肺疾病 (chronic obstructive pulmonary disease, COPD) 和急性肺损伤模型中的肺气肿样变化，以及通过增强抗氧化能力、调节神经炎症和稳定线粒体功能来保护神经元和胶质细胞至关重要，在卒中、帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化症、肌萎缩侧索硬化症 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS) 和弗里德赖希共济失调 (Friedreich’s ataxia) 模型中已证明其益处。Nrf2还通过调节自噬相关基因以及与p62/SQSTM1–Keap1反馈环相互作用，影响蛋白质稳态，整合氧化还原信号与受损蛋白质和细胞器的选择性自噬清除。
Nrf2与性激素之间的生物学相互作用
理解性激素如何调控Nrf2对于解释基于性别的病理生理学变异以及推进靶向该通路的精准治疗策略至关重要。激素环境——在动情周期、更年期或绝经期激素治疗期间波动——可以调节Nrf2反应性。
雌激素，特别是17β-雌二醇，已被证明可增强多种细胞类型中的Nrf2活性。在神经元和心血管模型中，雌激素通过PI3K/Akt和MAPK信号通路增加Nrf2表达并促进其核内积聚。雌激素受体α (oestrogen receptor α, ERα) 依赖性机制是此效应的核心。除了ERα介导的基因组调控外，雌激素还能引发快速的、非基因组效应，包括激活PI3K/Akt和ERK1/2等激酶，这些激酶磷酸化Nrf2，影响其稳定性和转录活性。此外，Nrf2本身通过结合ERβ基因启动子内的抗氧化反应元件 (AREs) 参与调节ERβ表达，表明雌激素信号与Nrf2通路之间存在双向调节关系。
与雌激素相比，孕酮对Nrf2信号的影响研究较少。来自创伤性脑损伤和缺血性卒中模型的实验证据表明，孕酮可以上调Nrf2及其下游靶点，有助于神经保护。然而，这些效应是直接通过孕酮受体 (progesterone receptors, PR) 介导还是间接通过调节上游氧化还原信号尚不清楚。Nrf2信号也能影响PR表达和功能。在子宫内膜癌细胞中，Nrf2及其下游靶基因AKR1C1的过表达与对孕激素治疗的耐药性相关，表明Nrf2活性可能调节PR信号通路。
雄激素与Nrf2信号之间的关系显得复杂且具有环境依赖性。在代谢综合征和血管功能障碍模型中——特别是年轻雄性小鼠的高脂饮食诱导性肥胖——据报道睾酮会抑制Nrf2活性，导致氧化应激增加和血管反应性受损。相反，在与衰老相关的神经变性和肾纤维化中，睾酮给药可激活Nrf2-ARE通路，减轻氧化损伤并改善组织功能。这些不同的效应可能反映了雄激素浓度、雄激素受体的组织特异性分布以及与其他信号通路（如NF-κB）相互作用的差异。
Nrf2激活中性别差异的临床前证据
多个器官系统的临床前研究表明，Nrf2激活中的性别差异具有生物学意义且依赖于环境。
在肝脏中，基线节律性和基因表达模式显示出明显的二态性：雌性小鼠在全天表现出持续更高的Keap1、Nqo1、Gclc和Nrf2表达，反映了与雄性相比更强的抗氧化能力。与此一致，雌性小鼠在肝脏中通常表现出比雄性更高的Nrf2靶点程序（如Nqo1）的基础激活。Nrf2调节基因的类似性别依赖性表达也在人肝脏中有报道，实验模型表明，当Nrf2活性受损时，雌激素水平降低（如卵巢切除术后或随着年龄增长）会加剧代谢功能障碍。最近在高脂饮食加液体果糖 (high-fat diet plus liquid fructose, HFHFr) 大鼠模型中的研究进一步强调了Keap1/Nrf2通路在应对慢性代谢挑战时的性别二态性。具体而言，雄性大鼠的特征是通过自噬介导的蛋白质稳态机制改善应对HFHFr诱导的代谢应激的能力，而雌性大鼠的这种适应性反应似乎受损。这强调了Nrf2性别依赖性调节的复杂性，表明雌性较高的Keap1/Nrf2基础表达并不一定转化为在慢性代谢挑战下更有效的下游Nrf2功能活性，而是受到与自噬和内质网应激等适应性通路交叉调节的环境特异性影响。
在肾脏中，雌性啮齿动物在急性损伤后表现出更优异的恢复，部分原因是通过防止铁死亡 (ferroptosis) 实现的保护。转录组学和单细胞分析揭示，这种性别二态性与Nrf2控制的抗氧化和解毒途径相交，支持Nrf2作为雌性在肾脏修复中恢复力的贡献者这一概念。雄性和雌性之间的这种差异不仅受循环激素影响，还可能受性染色体相关的表观遗传调控和更广泛的性别偏向性表观遗传机制影响，这些机制影响Keap1–Nrf2控制。
对Nrf2激活剂的临床反应中的性别差异
使用Nrf2激活剂的临床经验突出了靶向氧化应激通路的治疗前景，以及将临床前观察转化为安全有效临床干预措施的内在挑战。
巴多索隆甲酯 (bardoxolone methyl, CDDO-Me) 是一种合成的三萜类化合物和强效Nrf2激活剂，已在2型糖尿病、慢性肾脏病 (chronic kidney disease, CKD) 及相关代谢紊乱患者中进行评估。口服给药后，CDDO-Me迅速水解为其活性代谢物2-氰基-3,12-二氧代齐墩果-1,9-二烯-28-酸 (CDDO)，该代谢物通过破坏Keap1–Nrf2复合物激活Nrf2。药代动力学研究表明其组织分布广泛，终末半衰期长（约39小时），与长期全身暴露一致。早期试验报告了估算肾小球滤过率 (estimated glomerular filtration rate, eGFR) 的改善，提升了其治疗潜力的乐观情绪。然而，针对伴有糖尿病的4期CKD患者的III期BEACON试验因不良事件过多而提前终止，包括心力衰竭和主要由容量超负荷和血流动力学应激导致的死亡率增加。尽管这些研究规模庞大，但未报告按性别分层的疗效和不良结局分析，因此巴多索隆甲酯在男性和女性中反应是否不同或风险是否存在差异仍是一个悬而未决的问题。
富马酸二甲酯 (dimethyl fumarate, DMF) 是一种用于复发型多发性硬化症的口服Nrf2激活剂，进一步说明了临床获益与安全性考虑之间的平衡。口服给药后，DMF经历快速的酯酶介导的水解，生成单甲基富马酸酯 (monomethyl fumarate, MMF)，后者激活Nrf2并介导下游免疫调节和细胞保护作用。MMF表现出相对较短的全身暴露（tmax2-4小时；半衰期约1小时），与每日两次给药仍蓄积极少的情况一致。在临床前毒代动力学研究中，雌性大鼠对MMF的全身暴露 (AUC) 略高于雄性，而在小鼠、狗或食蟹猴中未观察到显著的性别差异，表明存在物种特异性效应。临床上，DMF有效降低复发活动和放射学炎症，但其使用受到不良作用的限制，包括胃肠道不耐受、潮红和淋巴细胞减少，在罕见情况下易导致严重感染。来自大型队列研究的数据表明，性别不是淋巴细胞减少的重要风险因素，表明男性和女性的发生率相当。尽管男性和女性在多发性硬化易感性、复发率和长期残疾轨迹上存在差异——女性在绝经前表现出更强的炎症性疾病活动，而男性显示出更明显的神经退行性进展——但目前没有证据表明DMF疗效因性别而异。尽管如此，临床试验中排除老年个体以及缺乏性别特异性分析，限制了对绝经后女性或经历与年龄相关的雄激素水平下降的男性潜在治疗反应或不良事件差异的评估。
结论与未来方向
累积的临床前和临床证据凸显了Nrf2激活作为一种跨多个器官系统的有前途的治疗策略，但该通路的调节和下游生物学效应以及Nrf2激活剂的药代动力学和药效学方面的性别特异性差异仍未得到充分探索。临床前证据表明，雌性在肝脏和肾脏中通常表现出更高的基础或诱导性Nrf2活性，而雄性可能由于雄激素介导的Nrf2抑制而对代谢或血管紊乱更易感。这些差异受激素状态、年龄和组织特异性受体表达的影响，表明内在的生物性别和外在因素（如绝经状态或外源性激素治疗）都可能显著改变Nrf2靶向治疗的结果。药代动力学和药效学研究进一步强调了药物吸收、分布、代谢和消除方面的性别依赖性变异，特别是对于通过CYP3A代谢的化合物，这可能导致全身暴露和安全性特征的差异。
虽然已批准的Nrf2靶向疗法（如富马酸二甲酯和奥马维酮）迄今为止尚未与主要的性别特异性疗效或安全性信号相关联，但这些药物的开发和批准是在有限的按性别分层分析的背景下进行的，临床试验也并非专门为检测性别依赖性效应而设计。随着对Nrf2通路基础和诱导活性性别差异的认识日益加深，有必要在Nrf2靶向药物开发的每个阶段——从模型选择和机制研究到临床试验设计和上市后监测——进行全面的体外和体内评估，系统性地考虑生物性别、激素状态和年龄。这种方法将有助于最大限度地提高Nrf2干预措施的精准性，优化疗效，最大限度地减少不良事件，并实现对不同患者群体更安全、更个性化的治疗。
