SIRT1免疫調(diào)節(jié)功能與免疫相關性疾病關系的研究進展

劉海春，徐向平

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院，哈爾濱150000)

Sirtuins蛋白家族是哺乳動物酵母沉默信息調(diào)節(jié)因子2(Sir2)的直系同源物質(zhì)。Sirtuins家族包括7個成員，分別是Sirt1～Sirt7，其中Sirt1與酵母Sir2同源性最高，是研究最廣泛的成員。雖然Sir2最初被認為是組蛋白脫乙酰酶，但Sirt1有組蛋白和非組蛋白底物。Sirt1的內(nèi)源性底物非常豐富，包括p53、p300、NF-κB、c-Jun等，其每次脫乙?；磻庖粋€煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，因此，Sirt1亦被稱為NAD+依賴性蛋白質(zhì)脫乙酰酶[1]。Sirt1的脫乙酰酶活性使其具有多種免疫調(diào)節(jié)功能，并參與部分免疫性疾病的發(fā)生?，F(xiàn)就Sirt1的結構及活性、與Sirt1相關的免疫通路、Sirt1的免疫調(diào)節(jié)功能及Sirt1對免疫性疾病的調(diào)節(jié)作用綜述如下。

1 Sirt1的結構與活性

Sirt1是哺乳動物NAD+依賴性蛋白質(zhì)脫乙酰酶，由747個氨基酸組成，形成一個高度保守的催化核心結構域，并延伸有高度無序的N-末端和C-末端區(qū)域。其核心結構域是發(fā)生NAD +依賴性脫乙?；磻膮^(qū)域[2]。Sirt1位于細胞核內(nèi)，通過穿梭調(diào)節(jié)細胞質(zhì)中的靶標。Sirt1具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用[3]，生物學功能主要依賴其脫乙酰酶活性。

Sirt1活性受到體內(nèi)多種物質(zhì)的調(diào)節(jié)，由于Sirt1每次脫乙?；磻?個NAD+分子，所以其活性的調(diào)節(jié)與NAD+的可用性密切相關。煙酰胺(NAM)是NAD+的反應產(chǎn)物，負反饋調(diào)節(jié)NAD+，抑制Sirt1的活性，NAD+糖基水解酶可水解NAD+，同樣抑制Sirt1的活性。相反，煙酰胺磷酸核糖轉移酶(NAMPT)催化NAM回到NAD+的再循環(huán)，則可增強Sirt1活性[4]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)亦可通過NAM+調(diào)節(jié)SIRT1的活性，AMPK感受細胞中的AMP/ATP比例，在能量儲存減少時，AMPK活化上調(diào)多種基因以增加ATP生成[5]，AMPK活化的產(chǎn)物之一是NAD+，從而激活Sirt1。反之Sirt1可去乙?；疞KB1(一種AMPK激活劑)，正反饋調(diào)節(jié)AMPK活性。LKB1通過Sirt1的去乙?；瘡募毎宿D移到細胞質(zhì)，在細胞質(zhì)中自我激活，然后激活AMPK[6]。此外，Yang等[7]研究表明褪黑素可促進Sirt1表達，Kim等[8]研究證實miR-34a可抑制Sirt1活性 ，Gardner等[9]研究提示腫瘤壞死因子-α(TNF-α)可調(diào)節(jié)Sirt1分裂，抑制Sirt1活性。

Sirt1活性還受外源性物質(zhì)的調(diào)節(jié)。白藜蘆醇是一種在葡萄、紅酒和花生中發(fā)現(xiàn)的膳食抗氧化劑多酚，是第一個被報道的小分子Sirt1激活劑。諸多證據(jù)支持白藜蘆醇通過激活AMPK間接激活Sirt1。異黃酮、人參皂苷、五味子素A、桔梗皂苷[10]、橙皮苷和槲皮素等均有激活Sirt1的作用。部分人工合成的化合物則可抑制Sirt1活性。Sirtinol和Splitomycin是NAD+和NAM的小分子類似物，可模擬NAD+與Sirt1結合，競爭性抑制Sirt1活性。吲哚衍生物、四氫咔唑、羥基萘甲醛衍生物、硫代巴比妥酸鹽等化合物亦是Sirt1的外源性抑制劑[2]。

2 Sirt1相關的免疫通路

2.1 NF-κB通路 NF-κB是一種普遍表達的轉錄因子，可控制諸多參與炎癥的基因表達，NF-κB通路是刺激炎癥細胞因子產(chǎn)生和淋巴細胞活化的中心信號傳導節(jié)點。其五個家庭成員中，p65存在最為廣泛，且在多數(shù)細胞中呈高水平表達。其可與任何其他四個成員形成具有活性的二聚體轉錄因子[6]。

在NF-κB氨基酸序列中有3個乙?；稽c，K218、K221和K310。前兩個位點介導其DNA結合活性，而后者提高NF-κB轉錄活性。Sirt1使p65在K310位點脫乙?；瑥亩鴮е翹F-κB二聚體轉錄活性降低[11]，進而抑制NF-κB通路下游的TNF-α、白細胞介素(IL)、環(huán)氧化酶-2(COX-2)等炎癥因子的產(chǎn)生 。p65的翻譯后修飾，包括乙?；图谆?，分別決定NF-κB轉錄活性的強度和持續(xù)時間。Sirt1能去除K310位點的乙?；琄310的脫乙?；苓M一步增強K314和K315的甲基化，這對p65的泛素化和降解有重要作用。Sirt1不僅抑制p300介導的NF-κB轉錄，而且抑制TNF-α誘導的NF-κB轉錄，最近研究表明，Sirt1還可抑制腎髓質(zhì)集合管細胞中Toll樣受體4誘導的NF-κB轉錄[12]。NF-κB的乙?；瘜ζ滢D錄活性極其重要，而Sirt1主要通過脫乙?；饔靡种芅F-κB轉錄活性。但亦有研究顯示，Sirt1抑制NF-κB轉錄并不總是依賴其脫乙?；富钚?。因Sirt1的突變體Sirt1-H363Y和無脫乙酰催化結構域的N-末端碎片亦可抑制轉運素樣分裂增強劑誘導的NF-κB轉錄。因此，Sirt1可能通過脫乙酰酶依賴性和非依賴性方式抑制NF-κB介導的轉錄，這取決于特異性相互作用的物質(zhì)和細胞背景。

2.2 AP-1通路 除了NF-κB通路，轉錄因子活化蛋白-1(AP-1)的轉錄活性對激活免疫應答有重要作用。AP-1是由c-Fos和c-Jun組成的異二聚體，T細胞活化后上調(diào)AP-1，以誘導T細胞增殖、分化及IL-2產(chǎn)生[6]。Sirt1可與c-Jun相互作用，并去乙?；痗-Jun，抑制AP-1轉錄活性。然而，Sirt1與c-Jun相互作用似乎亦依賴于其C-末端，因為缺乏C-末端的Sirt1突變體不能和c-Jun相互作用。此外，Sirt1與AP-1間的作用亦在巨噬細胞中得到證實，Sirt1過度表達降低了腹膜巨噬細胞中AP-1靶基因COX-2的mRNA水平。

3 Sirt1的免疫調(diào)節(jié)功能

Sirt1的調(diào)節(jié)功能涉及多種過程，從腫瘤發(fā)生、線粒體發(fā)生、血管和神經(jīng)發(fā)生、物質(zhì)代謝到細胞分化及衰老，是免疫應答的關鍵調(diào)節(jié)器[13]。Sirt1的免疫調(diào)節(jié)作用成為近年的研究熱點，其可調(diào)節(jié)巨噬細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞等固有免疫細胞的活動，影響固有免疫分子的產(chǎn)生，還參與T細胞的活化、增殖及分化等適應性免疫應答過程。

巨噬細胞是固有免疫系統(tǒng)中最主要的組成部分，是細胞因子TNF-α、IL-1、IL-6的主要來源。對小鼠巨噬細胞的研究發(fā)現(xiàn)，Sirt1基因的缺失導致脂多糖刺激的NF-κB轉錄活性增強，進而產(chǎn)生細胞因子風暴，增強炎癥反應；Sirt1抑制巨噬細胞中AP-1的轉錄活性，減弱其下游COX-2基因的表達，抑制包括IL-2等多種炎癥因子表達，抑制炎癥反應[6]。此說明Sirt1對巨噬細胞參與的免疫應答有重要調(diào)節(jié)作用。樹突狀細胞是專職性抗原提呈細胞，不但參與固有免疫應答，還是機體適應性免疫應答的始動者。有研究表明，Sirt1的抑制劑可減弱樹突狀細胞的成熟和遷移，減弱其啟動適應性免疫應答的能力。由樹突狀細胞分泌的IL-27可抑制CD4+T細胞分化為輔助T細胞，同時IL-27促進可分泌抗炎因子IL-10的調(diào)節(jié)性T細胞產(chǎn)生。有報道稱Sirt1可抑制樹突狀細胞分泌抗炎因子IL-27[14]，Sirt1在某些情況下參與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。另有學者認為Sirt1可調(diào)節(jié)人樹突狀細胞中IL-12p70/IL-23的平衡并調(diào)節(jié)進行中的免疫應答[13]。上述發(fā)現(xiàn)揭示了Sirt1對樹突狀細胞功能調(diào)節(jié)的潛在作用。中性粒細胞產(chǎn)生快、存活時間短，有很強的趨化和吞噬能力。對白血病細胞的研究表明，Sirt1的完全缺失干擾了中性粒細胞發(fā)育所必需的自噬，抑制了中性粒細胞的終末分化，并有學者認為NAMPT/ NAD+/Sirt1通路對粒細胞集落刺激因子誘導粒細胞生成至關重要[14]。這表示Sirt1在特定背景下參與中性粒細胞的自噬與分化。

Sirt1參與固有免疫細胞活動的同時，還對固有免疫分子產(chǎn)生顯著影響。NLRP3炎癥體(NOD樣受體家族中的一員)不僅是固有免疫的關鍵效應因子，還是其他多種固有免疫分子的啟動者。Li等[15]研究支持Sirt1可抑制血管內(nèi)皮細胞NLRP3炎癥體，進而抑制其下游炎癥因子，抑制炎癥反應。此外，Yin等[16]研究發(fā)現(xiàn)Sirt1可減少IL-6和先兆子癇患者血清誘導的臍靜脈內(nèi)皮細胞高遷移率族蛋白1和熱休克蛋白70的釋放，從而抑制炎癥和應激，減少細胞死亡。目前認為Sirt1可起到抑制炎癥的作用，通過NF-κB和AP-1等通路抑制TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 、COX-2、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)等促炎因子產(chǎn)生，并有學者[17]認為Sirt1可促進抗炎蛋白IL-10、抗氧化蛋白SOD及β防御素-2水平。但Yang等[14]研究發(fā)現(xiàn)Sirt1抑制抗炎因子IL-10和IL-27表達，促進炎癥反應過程，此需進一步深入研究。

抗原提呈細胞是連接固有免疫和適應性免疫的橋梁，外源性抗原通過主要組織相容性復合體(MHC)Ⅱ類分子抗原提呈途徑將抗原提呈給特異性CD4+T細胞識別，而Sirt1可通過MHCⅡ類分子反式激活因子(CⅡTA)途徑增強T細胞的活化，調(diào)節(jié)適應性免疫應答和宿主的防御[18]。Sirt1不僅調(diào)節(jié)T細胞的活化，還調(diào)節(jié)T細胞增殖和分化。T細胞完全活化后，還有賴于多種細胞因子的作用才能使T細胞進一步增殖和分化，IL-2對T細胞的增殖至關重要；IL-1、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12等細胞因子參與T細胞的分化。Sirt1可通過NF-κB和AP-1通路抑制IL-1β、IL-2、IL-6等細胞因子的產(chǎn)生，表明Sirt1可能抑制T細胞的增殖和分化，甚至導致T細胞活化后凋亡。體外實驗發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠T細胞的增殖需TCR和CD28共刺激，但Sirt1基因缺失小鼠T細胞在單獨TCR刺激時達到了同樣的增殖水平，這說明Sirt1缺失小鼠的T細胞是過度增殖的[6]。對狼瘡小鼠的研究表明[19]，Sirt1的激活劑白藜蘆醇抑制CD4+T細胞的增殖，抑制CD4+T細胞表達CD69和CD71，降低了Th1/Th2細胞比率，此進一步說明了Sirt1抑制T細胞增殖，調(diào)節(jié)T細胞分化。此外，白藜蘆醇抑制狼瘡小鼠B細胞的增殖和抗體產(chǎn)生，提示Sirt1可能參與B細胞的免疫應答，Sirt1在調(diào)節(jié)B細胞活化和分化中的功能有待進一步研究。

4 Sirt1與免疫相關性疾病的關系

4.1 Sirt1與類風濕性關節(jié)炎 目前認為TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、COX-2等炎癥因子和多種免疫細胞均參與了類風濕性關節(jié)炎(RA)的發(fā)病機制。血管舒緩激肽(BK)是RA炎癥反應的標志物。BK可與一種分布在平滑肌上的G蛋白偶聯(lián)受體相互作用，誘導第二信使二酯酰甘油產(chǎn)生，激活蛋白激酶C通路，進而在RA中增強COX-2基因的轉錄。Sirt1可在RA滑膜成纖維細胞中抑制p65、c-Jun、c-Fos的乙?；土姿峄瑴p弱他們與COX-2啟動子的結合，抑制COX-2表達[20]。Sirt1通過NF-κB及AP-1通路對固有免疫及適應性免疫的消極調(diào)節(jié)，可能為RA提供新的治療方向[21]。

4.2 Sirt1與系統(tǒng)性紅斑狼瘡 在對狼瘡小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，Sirt1的激活劑白藜蘆醇對小鼠具有保護作用，包括降低狼瘡小鼠的蛋白尿，抑制腎免疫球蛋白沉積，減少腎小球腎炎，并且血清IgG1和IgG2a水平下降。而在體外實驗中，白藜蘆醇抑制T細胞的CD69和CD71表達，抑制CD4+T細胞增殖并導致其凋亡，進而降低Th1/Th2細胞比率，并抑制B細胞增殖及抗體產(chǎn)生[19]。此外，在狼瘡患者的CD4+T細胞中，紫外線B通過抑制Sirt1導致DNA甲基轉移酶1活性降低，表明Sirt1可能是系統(tǒng)性紅斑狼瘡潛在的治療靶標[22]。

4.3 Sirt1與系統(tǒng)性硬化癥 系統(tǒng)性硬化癥的特點是局限性或彌漫性皮膚增厚和纖維化。研究表明，雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是系統(tǒng)性硬化癥患者纖維化和皮損的促進者，免疫抑制劑雷帕霉素通過與mTOR結合抑制其活性，阻遏細胞因子驅動活化T細胞的增殖。Zhu等[23]通過小鼠模型和體外實驗證實，Sirt1可抑制mTOR的磷酸化，抑制炎癥和纖維化，達到改善硬皮病的效果，此提示Sirt1對系統(tǒng)性硬化癥存在一定的治療作用，但Sirt1是否通過去乙?；种苖TOR的磷酸化目前尚不明確。

4.4 Sirt1與多發(fā)性硬化 多發(fā)性硬化的特點是中樞神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)內(nèi)多發(fā)性炎癥性脫髓鞘改變，伴膠質(zhì)性增生，可有軸突損傷。對多發(fā)性硬化患者的研究顯示，Sirt1在損傷的腦組織中增加，多發(fā)性硬化復發(fā)時外周血單核細胞中Sirt1水平下降，說明Sirt1和多發(fā)性硬化發(fā)病存在一定關系[24]。Li等[25]研究顯示，多發(fā)性硬化患者血清Sirt1水平降低，炎癥趨化因子CCL20水平升高，提示Sirt1可能通過NF-κB通路抑制CCL20表達，且Sirt1的缺乏可能參與了多發(fā)性硬化的發(fā)病機制。另有研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性硬化患者發(fā)病期間其Sirt1 mRNA水平比治療穩(wěn)定期更低，表明Sirt1可能作為判定多發(fā)性硬化療效的標志物[26]。

4.5 Sirt1與自身免疫性腦脊髓炎 激活Sirt1可通過NF-κB等通路抑制慢性神經(jīng)炎癥，對實驗性免疫性腦脊髓炎小鼠起到保護神經(jīng)作用，醋酸格拉替雷治療實驗性免疫性腦脊髓炎小鼠后Sirt1水平上升，炎癥水平下降[24]。Sirt1在神經(jīng)元中過度表達可抑制實驗性免疫性腦脊髓炎小鼠的癥狀，改變脊髓炎癥表型，減少脫髓鞘和軸突損傷，減少脊髓細胞凋亡，增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子水平[27]，上述研究提示Sirt1激活劑可能成為自身免疫性腦脊髓炎新的治療方向。

綜上所述，Sirt1主要依賴其脫乙酰作用而發(fā)揮抗炎、抗自由基、抗衰老等作用。Sirt1的免疫調(diào)節(jié)功能主要通過NF-κB通路和AP-1通路實現(xiàn)，其在固有免疫應答及適應性免疫應答中均有重要作用，對多種免疫性疾病具有顯著影響，但免疫相關疾病與Sirt1的關系尚需進一步研究，隨著對Sirt1免疫調(diào)節(jié)功能研究的不斷深入，其激活劑及抑制劑有望成為免疫相關性疾病新的治療方向。