Nrf2在慢性砷暴露致皮肤过度角化和恶性转化过程中的作用

皮肤过度角化和皮肤癌是慢性无机砷暴露所导致的最主要皮肤损害，其发生机制尚不清楚。长期以来，Nrf2被誉为细胞内抑制氧化损伤及对抗外来化合物毒性最重要的核转录因子，参与调控许多抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的表达。可是，最近研究表明，Nrf2的慢性活化与上皮过度角化及癌变过程相关。我们的前期研究发现，无机砷是非常强烈的Nrf2激活剂，且慢性砷暴露可诱导人类皮肤角质细胞株（HaCaT）细胞发生恶性转化。本研究拟应用Nrf2及其抑制因子Keap1选择性沉默的稳定转染HaCaT细胞，参照实际环境暴露人群的血砷浓度，在低剂量无机砷慢性暴露的条件下，检测细胞角蛋白、分化相关因子、细胞凋亡异常、MMP-9等与皮肤过度角化和恶性转化相关的标志物，研究Nrf2对上述标志物的调控作用，进而阐明Nrf2在慢性砷暴露所致皮肤过度角化和皮肤癌变过程中的作用。本研究将为预防及治疗砷致皮肤损害提供新的思路及对策。

皮肤过度角化和皮肤癌是慢性无机砷暴露所导致的最主要皮肤损害，其发生机制尚不清楚。氧化应激反应是慢性砷暴露致皮肤损害的机制之一，长期以来，Nrf2被誉为细胞内抑制氧化损伤及对抗外来化合物毒性最重要的核转录因子，参与调控许多抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的表达，而且在很多肿瘤细胞中出现NRF2的结构性激活。本项目应用慢病毒为载体的sh-RNA制作hNRF2和hKEAP1基因沉默的细胞模型，发现NRF2介导的细胞抗氧化反应在急性砷暴露导致的HaCaT细胞毒性和凋亡上发挥保护性作用。而且NRF2、NRF1和KEAP1存在相互调节机制。之后，我们发现curcumin是依赖NRF2途径发挥保护急性砷暴露导致的HaCaT细胞毒性。我们前期的研究表明慢性砷暴露可诱导人类皮肤角质细胞株（HaCaT）细胞发生恶性转化，其机制可能与Nrf2的持续活化相关。本项目参照实际环境暴露人群的血砷浓度，在低剂量（100nM）无机砷慢性暴露28周的条件下,制作慢性砷暴露的细胞模型，结果发现慢性砷暴露（T-iAs）可以导致体外培养的HaCaT细胞出现恶性转化，细胞出现了抗凋亡特性，MMP-9和一些细胞角蛋白（cytokeratin，CK）的表达增高，并出现NRF2及其调控的下游基因的表达增高。我们还发现T-iAs3+的KEAP1-KD(T-KEAP1-KD)更容易出现恶性转化，其机制系因T-iAs3+-KEAP1-KD细胞内出现NRF2的持续性高活化进而诱导其下游的ARE相关基因表达增高，包括调控MMP-9、细胞角蛋白和NRF2的下游基因。尽管T-iAs3+-NRF2-KD细胞虽然不出现细胞的恶性转化，但慢性砷处理后T-iAs3+-NRF2-KD也出现了抗凋亡的特性，其机制值得进一步探讨。本研究结果提出了NRF2参与调控MMP-9和细胞角蛋白，其慢性激活在砷致皮肤癌的发生上起关键作用。