神经退行性疾病(neurodegenerative diseases, ND)是一类以神经元退行性病变为基础的慢性、进行性、不可逆的神经系统疾病的总称，主要包括阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)、帕金森病(Parkinson's disease, PD)、亨廷顿舞蹈病(Huntington disease, HD)、肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)、多发性硬化(multiple sclerosis, MS)等，其病因和发病机制十分复杂，共同特征是神经元和神经胶质细胞中异常蛋白错误折叠、沉积。kelch样ECH相关蛋白1(kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1)－核因子E2相关因子(nuclear factor erythroid-derived 2-related factor 2, Nrf2)信号通路是机体维持氧化还原平衡、消除有害物质刺激损伤的重要途径之一。目前研究发现自噬与Keap1-Nrf2信号通路之间是通过选择性自噬接头蛋白p62与Keap1直接作用相关联，自噬失调则以p62依赖的方式激活Nrf2信号通路。本文就p62与Keap1-Nrf2信号通路的基本结构、作用机制、相互作用及在神经退行性疾病中的影响作一综述。

1 自噬与p62

自噬是人体内重要的生理现象之一，可降解和去除细胞内有害的蛋白质和受损的细胞器，是一个持续、动态的过程，在生物体的稳态维持、应激反应、肿瘤抑制等方面发挥重要的作用。真核细胞中的蛋白质稳态主要由自噬-溶酶体和泛素-蛋白酶体系(UPS)维持，在泛素化蛋白降解过程中p62作为枢纽将二者联系起来，两个系统相互依赖、相互补充。

p62(sequestosome-1/SQSTM1)，是一种选择性自噬接头蛋白，包括多个功能区：①泛素相关结构域(ubiquitin-binding domain, UBA)；②KIR结构域(Keap1 interacting region, KIR)；③LC3互作结构域(LC3 interaction region, LIR)；④TRAF6结合域(TRAF6 binding domain, TB)；⑤锌指结构域(zinc finger domain, ZNF)；⑥PBl结构域(phox and Bem1p domain, PBl)等。p62分子结构中多个功能性结构域决定其可与多种配体相互作用，成为多种细胞信号转导的中心枢纽^[1]。KIR域参与氧化应激，与Keapl相互作用，而Keapl-Nrf2是目前公认的细胞应对氧化应激的防御通路；还可通过UBA域和LIR域作为选择性自噬受体，穿梭于受损的蛋白质、线粒体和细胞器对其进行清除，在细胞选择性自噬过程中发挥重要作用^{[2, 3]}。

p62作为细胞自噬底物蛋白，通常情况下其表达与自噬活性呈负相关，这是因为伴随溶酶体的降解，与底物结合的p62也被蛋白水解酶水解。因此，p62升高通常被认为是自噬受到抑制的标志。但在实际检测中p62水平升高与自噬激活同时出现的情况并不少见，特别是在氧化应激和毒物刺激情况下更为常见。推测其原因可能是p62作为一种应激蛋白，在氧化应激条件下表达水平会大幅上调。鉴于p62与自噬之间关系复杂，同时由于细胞自噬本身是一个高度动态、多阶段的过程，因此，在判定细胞自噬活性时，需要综合评价自噬流的变化，即自噬体形成、自噬体与溶酶体融合、底物降解等^[4]。自噬失调或p62功能异常会导致多信号通路受阻、蛋白异常聚集，从而诱导多种疾病发生，如神经退行性疾病、糖尿病、癌症等。

2 Keap1-Nrf2信号通路

Keap1-Nrf2信号通路是目前公认的机体抵抗内外环境氧化和有害刺激的重要防御性转导通路。Keap1是Cul3-E3泛素连接酶底物适配子蛋白，人类Keap1蛋白质序列中包含5个区域，其中Kelch区域拥有介导Keap1与Nrf2连接的多个蛋白位点。人类Keap1蛋白共包含27个半胱氨酸残基(Cys)，其中7个Cys(Cys151、257、273、288、297、434和13)对ROS和亲电试剂非常敏感，这些Cys的修饰可改变Keap1构象，参与氧化还原信号转导。Nrf2属于CNC(Cap'n'collar)碱性亮氨酸拉链(b-Zip)转录激活因子家族，其特征是高度保守的CNC结构域和b-Zip结构，是调节体内氧化应激进行自我保护的主要调控器，其发挥作用需要与抗氧化应答元件(antioxidant response element, ARE)相结合。Nrf2几乎在所有的组织中都表达，影响Nrf2发挥作用的主要为Keapl，它可对Nrf2转录水平和翻译后水平多个层面进行调控^[5]，是Nrf2转录活性的负向调节器。

Nrf2的激活包括以下2个途径：①经典途径：即生理条件下，Nrf2与Keap1结合锚定在细胞质中处于非活性状态，当氧化应激或亲电信号增强达到一定水平时，引发Keap1构象改变，Keap1与Nrf2解偶联，Nrf2转位进入细胞核与ARE结合，诱导细胞保护基因的表达。②非经典途径：即p62依赖的Nrf2激活^[6]。当胞内p62大量聚集，可与Nrf2竞争结合Keap1，导致Nrf2与Keap1解离，继而入核启动下游保护性基因的表达。p62-Keap1复合物的形成导致Keap1在自噬体中隔离并通过自噬而降解。此外，p62是Nrf2的转录靶标，氧化应激时，Nrf2转录激活并诱导p62产生，进而再次激活Nrf2，在p62和Nrf2之间形成一个正反馈环。

3 p62与Keap1-Nrf2信号通路间的相互作用

p62可以通过Keap1调节Nrf2信号通路，即前面提到的非经典途径，多项研究先后独立证实了p62与Keap1-Nrf2之间的关系——在自噬缺陷的小鼠肝脏中，p62的大量积聚可以激活Nrf2通路，这种作用是通过p62与Keap1的结合完成的，也揭开了自噬与Nrf2信号通路关联研究的新篇章。

通过X射线晶体结构分析发现，p62的KIR域结合Keap1的方式与Nrf2的ETGE模体结合Keap1的方式十分类似，提示p62过表达或在细胞内大量聚积可竞争性抑制Keap1与Nrf2的结合。但是，由于Keap1-p62的结合/解离常数显著低于Keap1-Nrf2 ETGE模体的结合/解离常数，p62似乎对Keap1-Nrf2结合影响不大。通过分析发现，p62-KIR域的氨基酸序列中与Nrf2-ETGE的谷氨酸残基相对应的是351位的丝氨酸残基(S351)，但S351保守性更强。当S351被mTORC1磷酸化后^[7]，p62与Keap1的亲和力提高了约30倍，达到与Nrf2-ETGE竞争的程度，进而导致Nrf2的累积。2015年，Jiang等^[6]发现，p62的过表达可显著降低Keap1的半衰期，而敲除p62或Atg7基因会延长其半衰期，造成Keap1聚积。

4 p62-Keap1-Nrf2信号通路在神经退行性疾病中的作用

多项研究已证实p62与Keap1-Nrf2信号通路在神经退行性疾病中发挥重要作用^[8-9]。研究发现AD、PD、ALS等脑组织细胞质包涵体中均有Keap1与p62共定位。

AD以进行性认知功能障碍和行为损害为特征，典型的病理学特征包括β淀粉样蛋白(β-amyloid protein, Aβ)形成的老年斑和过度磷酸化tau蛋白形成的神经原纤维缠结(neurofibrillary tangles, NFT)等。通过对AD双转基因APP/PS1小鼠的研究发现，提高大脑p62水平可以增强由p62介导的自噬途径，加速老年斑等异常蛋白的清除，改善认知功能^[10]。Nrf2缺乏的AD模型小鼠炎症反应显著增加、自噬功能障碍增强，神经元中可见累积的多泡小体、内涵体和溶酶体^[11]。多酚类物质(如花青素、姜黄素、白藜芦醇、槲皮素等)是天然的Nrf2激动剂，在AD及一项针对与年龄相关的神经退行性疾病研究中发现，多酚类物质不仅能够激活Nrf2，同时具有强的抗Aβ毒性作用，可以改善认知功能、降低淀粉样蛋白沉积并抑制tau蛋白过磷酸化^{[12, 13]}。

PD是继AD后第二大常见的神经退行性疾病，黑质多巴胺能神经元进行性变性、丢失，突变的α-突触核蛋白以及路易小体(Lewy body, LB)的异常聚集是主要的病理特征。研究显示^[14]，在PD模型中，富马酸二甲酯(DMF)靶向激活Nrf2可增强内源性脑防御机制，调节依赖p62的自噬途径发挥神经保护作用，Nrf2基因缺陷可加重早期PD患者神经元的异常蛋白质积聚、炎症和死亡。同时经过对PD患者尸检样本进行Nrf2激活标记物(NQO1和p62)分析发现NQO1与p62染色不仅在神经元中呈阳性，在LB中也呈阳性。这些结果表明，PD所致的氧化应激激活Nrf2，但由于Nrf2诱导产物如NQO1和p62被部分封存于LB中，导致生理性Nrf2细胞防御能力被削弱。从侧面证实p62-Keap1-Nrf2信号通路在PD中发挥的保护作用。

HD是一种常染色体显性遗传神经退行性疾病，突变的亨廷顿蛋白(Huntingtin, Htt)在胞质聚集并损害神经细胞。有研究表明，Htt蛋白周围有p62存在并且与LC3-Ⅱ蛋白相互作用促使这些内含物通过选择性自噬途径被清除。HD相关蛋白poly Q的错误折叠亦可导致神经元变性，p62敲除可使胞质中poly Q蛋白聚集^[15]，进一步加重损伤。2017年Quinti等^[16]发现一种含有苯三唑的Nrf2诱导剂可对HD小鼠Keap1的Cys151进行共价修饰，激活Nrf2，进一步有效抑制小胶质细胞和星形胶质细胞中促炎细胞因子IL-6的释放。

对于散发的神经退行性疾病，衰老是重要的风险因素。巴西莓(açaí)是一种巴西特有的棕榈树果实，有研究发现老龄大鼠(确认存在与年龄相关的认知功能障碍)食用巴西莓后海马和额叶皮质的ROS和炎症标记物减少，Nrf2表达增加，但额叶皮质的p62降低，“斑点状”包涵体减少。同时发现摄入充足巴西莓可抑制mTOR的磷酸化作用，减少p62积聚和MAP1B-LC3的转换，诱导海马和额叶皮质的自噬^[17]。二硫化碳(carbon disulfide, CS2)是一种化工有机溶剂，可造成多种神经退行性疾病，研究发现^[18]用CS2处理的大鼠模型的脊髓神经元mTORC1信号系统被激活，可诱导p62表达及磷酸化，激活p62-Nrf2-Keap1途径，减少氧化应激损伤。

5 展望

近年来，自噬与抗氧化过程的相互作用受到了广泛关注，相关研究提示自噬可能在多种疾病模型中增强抗氧化过程。p62是Keap1-Nrf2信号途径中的重要调节器，而p62与Nrf2之间的正反馈调节机制受多种因素影响，在细胞抗氧化作用机制以及许多疾病发病和治疗策略制定中具有重要意义。目前关于p62介导的自噬及Nrf2信号通路的研究在肿瘤相关领域研究较为深入，但在神经退行性疾病领域相对较少，细节尚不清楚，进一步研究和探讨p62-Keap1-Nrf2信号途径复杂严密的调控机制，不但能帮助我们深入认识神经退行性疾病，也将为预防和治疗此类疾病提供新思路。