探索Nrf2作为哮喘潜在生物标志物的作用：一项横断面研究中的关联机制——缺氧、氧化应激与铁死亡

《Journal of Asthma and Allergy》：Exploring Nrf2 as a Potential Biomarker in Asthma: Links to Hypoxia, Oxidative Stress, and Ferroptosis in a Cross-Sectional Study

哮喘患者外周血单核细胞中Nrf2水平降低与HIF-1α、MDA升高相关，Nrf2与HIF-1α、MDA负相关，与SOD、GPX4正相关，ROC分析显示Nrf2对哮喘诊断AUC为0.876，提示其作为生物标志物的潜力，但需扩大样本验证。

　　哮喘作为一种常见的慢性呼吸道疾病，近年来在全球范围内呈现出逐年上升的发病率和死亡率，对患者的生活质量和健康负担构成了重要威胁。因此，深入研究哮喘的发病机制，探索有效的早期干预和诊断方法，对于改善哮喘的预防与治疗具有重要意义。本研究旨在探讨Nrf2在哮喘中的潜在作用，以及其与缺氧、氧化应激和铁死亡相关指标之间的关联，从而为哮喘的诊断和病情评估提供新的思路。

Nrf2（核因子E2相关因子2）是一种重要的细胞内转录因子，广泛参与机体的抗氧化应激反应。在正常生理状态下，Nrf2主要位于细胞质中，当细胞受到氧化应激刺激时，Nrf2会被释放到细胞核中，调控多种抗氧化基因的表达，如血红素加氧酶-1（HO-1）和超氧化物歧化酶（SOD），从而减轻氧化损伤和细胞凋亡。研究表明，Nrf2的表达水平在哮喘患者中显著降低，这可能与哮喘患者体内氧化应激的增强有关。同时，Nrf2的低表达还与免疫反应的增强、炎症细胞的浸润以及气道高反应性等病理特征密切相关。因此，Nrf2不仅是一个重要的抗氧化应激调控因子，还可能在哮喘的免疫调节中发挥关键作用。

缺氧是哮喘发病过程中的一个关键因素。缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）是细胞对缺氧环境的一种重要适应性反应，其表达水平在哮喘患者的气道平滑肌细胞和支气管肺泡灌洗液中显著升高。HIF-1α的激活可以促进炎症因子的释放，增强免疫细胞的活性，从而加剧气道炎症反应。此外，HIF-1α还参与调控血管生成、细胞增殖和代谢等过程，这些都可能与哮喘的气道重塑和症状加重有关。因此，HIF-1α在哮喘的病理过程中具有重要作用，成为研究的重要方向之一。

氧化应激是哮喘发病的重要机制之一。在哮喘患者体内，活性氧（ROS）的生成增加，而内源性抗氧化系统如SOD和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性则相对降低，导致氧化应激水平的失衡。这种失衡不仅会损害气道上皮细胞，还可能促进炎症因子的释放，进而加重哮喘症状。同时，氧化应激还与铁死亡这一新型细胞死亡方式密切相关。铁死亡是一种依赖于铁和脂质过氧化的细胞死亡形式，其发生与铁代谢异常、脂质过氧化以及相关酶的表达变化有关。研究发现，铁死亡相关指标如脂质过氧化产物丙二醛（MDA）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）在哮喘患者中显著升高，提示哮喘患者可能存在铁死亡的异常激活。

在本研究中，通过收集哮喘患者和健康对照组的外周血样本，分离出外周血单核细胞（PBMCs）和血清，使用酶联免疫吸附测定（ELISA）和定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）等方法，对Nrf2、HIF-1α、SOD、MDA、IL-4、IL-13、GPX4、NCOA4、SCL7A11和HMGB1等指标进行了检测和分析。研究结果显示，与健康对照组相比，哮喘患者的Nrf2和SOD水平显著降低，而HIF-1α和MDA水平显著升高。此外，GPX4、NCOA4和SCL7A11的表达水平也明显下降，而HMGB1的表达则显著上升。这些发现表明，哮喘患者体内存在明显的氧化应激和铁死亡异常，而Nrf2的低表达可能与这些异常密切相关。

进一步的分析显示，Nrf2在哮喘患者中的表达水平与某些临床指标之间存在显著相关性。具体而言，Nrf2水平与动脉血氧分压（pO2）、FEV1%pred（第一秒用力呼气容积占预计值的百分比）和FEV1/FVC（第一秒用力呼气容积与用力肺活量的比值）呈正相关，而与IL-4、IL-13和总IgE水平呈负相关。这些结果提示，Nrf2可能在调节哮喘患者的免疫反应和氧化应激水平方面具有重要作用。同时，Nrf2的表达水平还与EOS（嗜酸性粒细胞）计数呈负相关，表明Nrf2的低表达可能与EOS的增加有关，从而影响哮喘的严重程度。

此外，本研究还通过受试者工作特征（ROC）曲线分析，评估了这些指标在哮喘和重度哮喘诊断中的潜在价值。结果显示，EOS、IL-13、MDA和SOD在哮喘诊断中表现出较高的诊断效能，其中IL-13的曲线下面积（AUC）最高，达到0.9以上。而在重度哮喘的诊断中，EOS和Nrf2显示出较高的诊断价值，其中EOS的AUC达到0.935，PLR（阳性似然比）值最高，为17.333。这些发现表明，EOS和Nrf2可能是哮喘诊断和病情评估的重要生物标志物，具有较高的临床应用潜力。

研究还发现，HIF-1α与MDA呈正相关，而与SOD呈负相关，提示HIF-1α可能在促进氧化应激和铁死亡方面发挥作用。同时，Nrf2与HIF-1α呈负相关，与MDA呈负相关，而与SOD和GPX4呈正相关，表明Nrf2可能通过调节HIF-1α和MDA的水平，间接影响氧化应激和铁死亡的状态。这些复杂的相互作用可能为哮喘的发病机制提供了新的视角，也为未来的研究方向提供了理论支持。

在临床意义方面，本研究的结果表明，Nrf2的表达水平可以作为评估哮喘患者氧化应激和铁死亡状态的潜在生物标志物。然而，由于研究样本量较小，且仅采用横断面研究设计，这些结论仍需通过更大规模的临床试验和机制研究进行验证。此外，Nrf2在哮喘诊断和病情评估中的具体作用机制尚不明确，需要进一步探索其在调控免疫反应、氧化应激和铁死亡中的具体路径。

总体而言，本研究揭示了Nrf2在哮喘发病过程中的重要作用，特别是在调节氧化应激和铁死亡方面。Nrf2的低表达可能与哮喘患者的症状加重和病情恶化有关，而其高表达则可能有助于缓解氧化应激和铁死亡的损害，从而改善哮喘的预后。未来的研究应进一步探讨Nrf2在哮喘中的具体作用机制，以及其在不同哮喘亚型中的表达差异。同时，还需要评估Nrf2作为生物标志物的临床应用价值，探索其在哮喘诊断、病情监测和治疗中的潜力。通过这些研究，有望为哮喘的精准诊断和个性化治疗提供新的思路和方法。