沉默信息調(diào)節(jié)因子1對腎間質(zhì)保護作用的研究進展

王 心綜述，陳 鋮審校

0 引 言

沉默信息調(diào)節(jié)因子基因家族2(silent information regulator 2，Sir2)最初是在酵母菌中發(fā)現(xiàn)的一種依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)的組蛋白去乙?；福瑢ρ娱L酵母菌壽命和延緩衰老有重要作用[1]。Sirtuins家族是后續(xù)發(fā)現(xiàn)的與Sir2高度同源的蛋白質(zhì)家族。哺乳動物sirtuins家族共7個成員，定位于不同的細胞器，沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1,SIRT1)、6、7主要在細胞核，SIRT4、5主要在線粒體，而SIRT2在細胞質(zhì)。目前，SIRT1是研究最深入，與Sir2同源性最高的一個蛋白質(zhì)[2]，參與調(diào)節(jié)代謝性、腫瘤性及神經(jīng)退行性病變[3-5]。隊列研究表明，中國2型糖尿病患者是否出現(xiàn)腎并發(fā)癥以及尿蛋白均與SIRT1基因多態(tài)性相關(guān)[6]。中醫(yī)中藥益氣養(yǎng)陰通絡(luò)法上調(diào)2型糖尿病腎病患者腎小管上皮細胞中SIRT1的表達，顯著改善患者的內(nèi)生肌酐及尿蛋白排泄率[7]?？梢姡嘘P(guān)SIRT1的基礎(chǔ)研究已取得一定的進展。通過作用于SIRT1信號通路，最終使SIRT1上調(diào)，可顯著緩解腎間質(zhì)病變，對腎小管間質(zhì)起到保護作用。本文將系統(tǒng)闡述SIRT1信號通路在腎間質(zhì)疾病中的保護作用，為以SIRT1為靶點的藥物治療在臨床上的應(yīng)用提供更有利的依據(jù)。

1 SIRT1概述

人SIRT1的編碼基因位于10號染色體的q21.3，總長度為33kb，由747個氨基酸組成，分子量為120kDa，第363位組氨酸是去乙?；钚园l(fā)揮的必須基團。在腎中，SIRT1富表達于腎髓質(zhì)內(nèi)部，在系膜細胞、足細胞也有一定程度的表達[8]，其亞細胞定位主要在細胞核[9]，可在細胞質(zhì)和細胞核中穿梭，且這種穿梭可能是SIRT1一種新的調(diào)節(jié)機制[10]。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1可作用于組蛋白發(fā)生脫乙酰化影響基因的轉(zhuǎn)錄，還作用于其他下游信號如p53、叉頭轉(zhuǎn)錄因子O亞型(fork head box-O，F(xiàn)OXO)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、核因子(nuclear factor，NF-κB)等對細胞增殖、分化、衰老、凋亡進行調(diào)節(jié)。SIRT1除受體內(nèi)多種激素和細胞因子的調(diào)節(jié)外，還受到體外一些化學(xué)物質(zhì)如白藜蘆醇、SRT1720、SRT1460、sirtinol、Nicotinamide、EX527等的調(diào)節(jié)。

2 SIRT1在急性腎小管間質(zhì)疾病的作用

典型的急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)是腎小管上皮細胞壞死、凋亡，并從基底膜上脫落形成管型，引起小管管腔堵塞導(dǎo)致腎功能急劇下降。目前研究的機制主要涉及腎毒性藥物、缺血再灌注及膿毒血癥腎損傷[11-13]。

2.1SIRT1在腎毒性藥物致AKI中的作用順鉑、慶大霉素及對比劑等腎毒性藥物主要通過氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)引起AKI。順鉑誘導(dǎo)小鼠AKI模型中，SIRT1表達下降，腎局部活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生增加，過氧化物酶數(shù)量和功能明顯下降，miR-449、乙?；痯53和BAX水平增高，細胞凋亡增加[14]。而在近端腎小管上皮細胞特異性過表達SIRT1的轉(zhuǎn)基因小鼠中檢測到腎局部過氧化物酶產(chǎn)生增加，同時腎小管上皮細胞的凋亡的減少[15]，表明SIRT1通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激起到保護腎小管上皮細胞的作用。在阻斷前列腺素合成聯(lián)合抑制NO合成的基礎(chǔ)上給予碘海醇建立對比劑AKI大鼠模型中，SIRT1水平下降，腎小管間質(zhì)充血，上皮細胞刷狀緣脫落、細胞凋亡增加，而改善SIRT1下降可減輕超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的下降，腎小管結(jié)構(gòu)破壞、髓質(zhì)充血及空泡變性減少[16]，腎小管上皮細胞凋亡減少。慶大霉素誘導(dǎo)的SD大鼠AKI模型中給予姜黃素治療，SIRT1的表達上調(diào)，激活下游的核因子紅系2相關(guān)因子2(nuclea factor erythroid-2 related factor 2，Nrf2)/血紅素加氧酶-1(heme oxygenase，HO-1)信號通路，減輕氧化應(yīng)激，減少腎小管上皮細胞凋亡及壞死[17]。

2.2SIRT1在缺血再灌注AKI中的作用缺血再灌注損傷是AKI的病理生理機制之一，缺血再灌注損傷引起的炎癥、氧化應(yīng)激、自噬導(dǎo)致腎小管上皮細胞壞死、凋亡。NF-κB亞型p65(NF-κBp65)/過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(PGC-1α)信號通路的激活會加重炎癥及氧化應(yīng)激，是缺血再灌注損傷的重要通路。兩腎蒂夾閉的小鼠AKI中，SIRT1激動劑白藜蘆醇腹腔注射7d即觀察到NF-κBp65的乙?；陆?，下游PGC-1α水平升高、SOD水平升高[18],炎性細胞浸潤減輕。Fan等[19]在成年缺血再灌注小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，SRT1720激動SIRT1，p53乙?；较陆担鲋臣毎丝乖磉_增加，腎小管上皮細胞凋亡減少，而敲除SIRT1基因后，caspase-3水平升高，腎小管上皮細胞凋亡增加，認為SIRT1對缺血再灌注損傷的保護作用與對p53的去乙?；饔孟嚓P(guān)。利用熱量限制上調(diào)SIRT1表達，觀察到在Wistar大鼠腎間質(zhì)細胞自噬增加，急性腎小管上皮細胞壞死評分下降，表明SIRT1通過增加腎小管上皮細胞自噬減輕缺血再灌注損傷所致AKI[20]。

2.3SIRT1在膿毒血癥AKI中的作用流行病學(xué)調(diào)查顯示，感染導(dǎo)致的膿毒血癥是AKI的另一重要機制，內(nèi)毒素誘發(fā)的腎小管上皮細胞凋亡、炎癥反應(yīng)是膿毒癥AKI中的關(guān)鍵。利用盲腸結(jié)扎穿孔術(shù)制備的膿毒癥AKI小鼠模型早期即有SIRT1的mRNA和蛋白表達升高，注射SIRT1拮抗劑EX527后，腎小管上皮細胞的caspase-3表達較假手術(shù)組明顯增多，凋亡率明顯升高，且兩者成正相關(guān)，表明SIRT1是通過下調(diào)caspase-3來抑制腎組織細胞凋亡[21]。此外，白藜蘆醇治療組大鼠中炎癥相關(guān)指標NF-κBp65及下游的腫瘤壞死因子-α，白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)，IL-6、IL-10較對照組顯著下降，且生存率較對照組明顯升高。體外研究同時表明，轉(zhuǎn)染SIRT1的si-RNA后，NF-κB p65的去乙酰化水平下降，SIRT1上調(diào)后可促使NF-κBp65去乙酰化從而抑制炎癥因子釋放，在膿毒癥AKI中發(fā)揮保護作用[22]。

3 SIRT1在慢性腎間質(zhì)病變的作用

腎纖維化是慢性腎疾病進展的共同特征，包括腎間質(zhì)纖維化和腎小球硬化。間質(zhì)纖維化涉及多個信號通路，與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress，ERS)、線粒體動力學(xué)改變等過程密切相關(guān)[23-28]。

3.1SIRT1通過EMT調(diào)節(jié)腎間質(zhì)纖維化EMT是纖維化的重要過程，阻斷EMT可顯著減輕組織纖維化[29]。Smad4/MMP7是EMT的關(guān)鍵信號通路之一。在馬兜鈴酸誘導(dǎo)的HK-2細胞中觀察到，激動SIRT1后，Smad4乙?；瘻p少，MMP7的表達下調(diào)，而轉(zhuǎn)染SIRT1的shRNA后，Smad4乙酰化水平升高，MMP7及纖維化相關(guān)分子表達上調(diào)，表明SIRT1通過抑制Smad4乙酰化而抑制Smad4/MMP7信號通路從而起到改善EMT的作用[26]。此外，在醛固酮誘導(dǎo)的HK-2細胞EMT中，SIRT1過表達或使用白藜蘆醇可上調(diào)PGC-1α的乙?；?，而使用PGC-1α的sh-RNA則可消除SIRT1抑制EMT的效應(yīng)，表明SIRT1抑制醛固酮誘導(dǎo)的EMT可能是通過調(diào)節(jié)PGC-1α乙?；瘜崿F(xiàn)的[30]。

3.2SIRT1通過改善ERS減輕腎纖維化葡萄糖相關(guān)蛋白-87是ERS過程中的標志性分子，在ERS發(fā)生時明顯上調(diào)。HO-1及硫氧還蛋白是ERS過程中的關(guān)鍵酶，可減輕ROS所致?lián)p傷[31]。有研究發(fā)現(xiàn)在依霉素誘導(dǎo)的HK-2細胞中使用氯沙坦和SRT1720上調(diào)腎小管上皮細胞中SIRT1的表達后激活下游的HO-1/硫氧還蛋白途徑，GRP78分子表達下降，ERS及腎間質(zhì)纖維化減輕[27-28]，而Sirtinol預(yù)處理則可減輕這種抗纖維化，表明SIRT1通過調(diào)節(jié)ERS發(fā)揮腎間質(zhì)保護作用。

3.3SIRT1通過調(diào)控線粒體功能調(diào)節(jié)腎間質(zhì)纖維化線粒體動力學(xué)改變及ROS的過量產(chǎn)生是腎小管細胞的氧化損傷和凋亡的關(guān)鍵。研究表明，高糖條件下體外培養(yǎng)的HK-2細胞中銜接蛋白P66Shc表達升高，且與腎間質(zhì)損糖誘導(dǎo)的傷呈正相關(guān)，SIRT1的表達下調(diào)，且與腎間質(zhì)損傷成負相關(guān)，使用選擇性SIRT1抑制劑EX-527預(yù)處理后，P66Shc的表達增加，免疫共沉淀證實了SIRT1通過下調(diào)P66Shc啟動子-535bp至-276bp區(qū)域的組蛋白乙酰化程度，下調(diào)P66Shc基因表達，減少ROS的產(chǎn)生[25]。Kim等[32]通過非諾貝特喂養(yǎng)C57BL/6大鼠，發(fā)現(xiàn)SIRT1表達上調(diào)，進而PGC-1α及ERR-1α表達上調(diào)，線粒體穩(wěn)定性增加，小管間質(zhì)纖維化減輕。

3.4SIRT1通過調(diào)節(jié)腎素-血管緊張素系統(tǒng)調(diào)節(jié)腎間質(zhì)纖維化血管緊張素II(AngII)及其受體(AT1R)是病理生理條件下引起腎間質(zhì)炎癥及纖維化的重要因素，主要機制是激活下游的JAK2/STAT3信號通路，使纖維化相關(guān)基因水平升高。STAT3是該通路中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，受乙?；土姿峄{(diào)節(jié)，磷酸化的作用位點在第705位酪氨酸(Tyr705)和第727位絲氨酸(Tyr727)，乙?；稽c在第685位賴氨酸(Lys685)。AngII刺激的大鼠腎小管上皮NRK-52E細胞中觀察到STAT3-Tyr705的磷酸化顯著升高，SIRT1催化Lys685發(fā)生去乙酰化的同時觀察到Tyr705磷酸化水平升高,且顯著抑制Ang II引起的纖維化相關(guān)基因表達上調(diào)，表明SIRT1通過介導(dǎo)STAT3去乙酰化而減輕AngII所致的腎間質(zhì)纖維化[33]。在NRK-49F細胞中，敲除SIRT1基因或使用SIRT1拮抗劑sirtinol使AT1R、MCP-1表達上調(diào)，結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)及NF-κB表達增加，反之，特異性過表達SIRT1及使用SIRT1激動劑白藜蘆醇可顯著下調(diào)AT1R、炎癥及纖維化相關(guān)指標如單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、NF-κB、CTGF表達減少[34]。這些研究均證明了SIRT1在腎素-血管緊張素系統(tǒng)所致腎間質(zhì)纖維化中的保護作用。

3.5SIRT1通過TGF-β信號通路調(diào)節(jié)腎間質(zhì)纖維化TGF-β是腎間質(zhì)纖維化的關(guān)鍵因子[35-36]。多項研究均證明TGF-β1刺激腎小管上皮細胞誘導(dǎo)CTGF表達上調(diào)，下游α-SMA蛋白、細胞外基質(zhì)增加，腎纖維化加速，還可降低Bcl-2、增加Bax的表達增加腎小管上皮細胞凋亡，而SIRT1過表達及使用SIRT1激動劑則顯著上調(diào)TGF-β1誘導(dǎo)的Bcl-2減少，降低TGF-β1誘導(dǎo)的Bax、CTGF的增多，起到抑制腎小管上皮細胞凋亡及腎間質(zhì)纖維化的作用[37-38]。TGF-β/Smad3是纖維化過程另一重要通路，免疫共沉淀顯示，在小鼠單側(cè)輸尿管結(jié)扎模型中，Sirt1和Smad3直接相互作用，SIRT1活性顯著下降時Smad3乙酰化增加，激動SIRT1受體顯著抑制了Smad3乙?；瑴p輕腎間質(zhì)纖維化[39]。

4 結(jié) 語

綜上所述，SIRT1對腎間質(zhì)的保護作用是通過減少細胞凋亡、減輕腎炎癥反應(yīng)、改善線粒體功能、抗氧化應(yīng)激反應(yīng)、改善上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等多條通路實現(xiàn)的。SIRT1及其信號通路在急、慢性腎病進程中起著非常重要的作用。SIRT1激動劑如白藜蘆醇、SRT1720在腎疾病中的保護作用也逐漸被證實。隨著對SIRT1的進一步深入研究，其生理機制將會更加清晰，也為腎病的治療提供一個新的思路和角度。

[1] Sinclair DA, Guarente L. Extrachromosomal rDNA circles-a cause of aging in yeast[J]. Cell,1997,91(7):1033-1042.

[2] Michan S, Sinclair D. Sirtuins in mammals: insights into their biological function[J]. Biochem J,2007,404(1):1-13.

[3] 趙靜姝，王 蓉. 沉默信息調(diào)節(jié)因子2同源體1及其激動劑的神經(jīng)生物學(xué)作用[J]. 醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2011,24(12):1324-1328.

[4] 鄧展?jié)?，趙云龍，陳 爍，等. Stat3基因和 SirT1基因參與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎發(fā)病機制的研究進展[J]. 醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2015，28(9):1001-1003.

[5] 熊禹真，汪亞君，張海濤. SIRT1抑制高良姜素誘導(dǎo)的HepG2細胞凋亡的研究[J]. 醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2017,30(3):233-239.

[6] Tang K, Sun M, Shen J,etal. Transcriptional Coactivator p300 and Silent Information Regulator 1 (SIRT1) Gene Polymorphism Associated with Diabetic Kidney Disease in a Chinese Cohort[J]. Exp Clin Endocrinol Diabetes,2017,125(8):530-537.

[7] 劉偉敬，梁碧嬋，胡海瀅，等. “益氣養(yǎng)陰通絡(luò)法”通過調(diào)控SIRT1延緩糖尿病腎病進展的研究[J]. 中國中西醫(yī)結(jié)合腎病雜志,2013，14(3):198-202.

[8] 黃新忠，郝傳明. 沉默信息調(diào)節(jié)因子T1與腎臟疾病的研究進展[J]. 中華腎臟病雜志,2011,27(8):625-628.

[9] Gotta M, Strahl-Bolsinger S, Renauld H,etal. Localization of Sir2p: the nucleolus as a compartment for silent information regulators[J]. EMBO J,1997,16(11):3243-3255.

[10] Houtkooper RH, Pirinen E, Auwerx J. Sirtuins as regulators of metabolism and healthspan[J]. Nat Rev Mol Cell Biol,2012,13(4):225-238.

[11] Fan H, Yang HC, You L,etal. The histone deacetylase, SIRT1, contributes to the resistance of young mice to ischemia/reperfusion-induced acute kidney injury[J]. Kidney Int,2013,83(3):404-413.

[12] Simic P, Williams EO, Bell EL,etal. SIRT1 suppresses the epithelial-to-mesenchymal transition in cancer metastasis and organ fibrosis[J]. Cell Rep,2013,3(4):1175-1186.

[13] Gao R, Chen J, Hu Y,etal. Sirt1 deletion leads to enhanced inflammation and aggravates endotoxin-induced acute kidney injury[J]. PLoS One,2014,9(6):e98909.

[14] Qin W, Xie W, Yang X,etal. Inhibiting microRNA-449 Attenuates Cisplatin-Induced Injury in NRK-52E Cells Possibly via Regulating the SIRT1/P53/BAX Pathway[J]. Med Sci Monit,2016,22:818-823.

[15] Hasegawa K, Wakino S, Yoshioka K,etal. Kidney-specific overexpression of Sirt1 protects against acute kidney injury by retaining peroxisome function[J]. J Biol Chem,2010,285(17):13045-13056.

[16] 張德兵，李文華，劉娜娜，等. 姜黃素上調(diào)Sirt1表達預(yù)防對比劑急性腎損傷的實驗研究[J]. 醫(yī)學(xué)研究雜志,2016,45(12):133-137, 156.

[17] He L, Peng X, Zhu J,etal. Protective effects of curcumin on acute gentamicin-induced nephrotoxicity in rats[J]. Can J Physiol Pharmacol,2015,93(4):275-282.

[18] 李 璐，楊 晶，張 穎，等. SIRT1在小鼠腎缺血再灌注損傷中的作用及其對NF-κBp65-PGC-1α信號通路的影響[J]. 中華腎臟病雜志,2015,31(2):133-139.

[19] Fan H, Yang HC, You L,etal. The histone deacetylase, SIRT1, contributes to the resistance of young mice to ischemia/reperfusion-induced acute kidney injury[J]. Kidney Int,2013,83(3):404-413.

[20] Lempiainen J, Finckenberg P, Mervaala EE,etal. Caloric restriction ameliorates kidney ischaemia/reperfusion injury through PGC-1alpha-eNOS pathway and enhanced autophagy[J]. Acta Physiol (Oxf),2013,208(4):410-421.

[21] 楊向紅.Sirt1對膿毒癥致急性腎損傷保護作用及機制的實驗研究[D].杭州:浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2014.

[22] 甘燕子.白藜蘆醇對膿毒癥大鼠急性腎損傷的保護作用及其對NF-κB p65表達的影響[D].廣州:南方醫(yī)科大學(xué)博士學(xué)位論文，2016.

[23] Ivanova L, Butt MJ, Matsell DG. Mesenchymal transition in kidney collecting duct epithelial cells[J].Am J Physiol Renal Physiol,2008,294(5):F1238-F1248.

[24] Xiao Z, Chen C, Meng T,etal.Resveratrol attenuates renal injury and fibrosis by inhibiting transforming growth factor-beta pathway on matrix metalloproteinase 7[J]. Exp Biol Med,2016,241(2):140-146.

[25] 陽石坤.普羅布考通過P66Shc保護糖尿病腎病腎小管間質(zhì)損傷的作用及機制研究[D].長沙:中南大學(xué)博士學(xué)位論文，2014.

[26] Matsui F, Rhee A, Hile KL,etal. IL-18 induces profibrotic renal tubular cell injury via STAT3 activation[J]. Am J Physiol Renal Physiol,2013,305(7):F1014-F1021.

[27] Kim H, Baek CH, Lee RB,etal. Anti-Fibrotic Effect of Losartan, an Angiotensin II Receptor Blocker, Is Mediated through Inhibition of ER Stress via Up-Regulation of SIRT1, Followed by Induction of HO-1 and Thioredoxin[J]. Int J Mol Sci,2017,18(2).

[28] Chang JW, Kim H, Baek CH,etal. Up-Regulation of SIRT1 Reduces Endoplasmic Reticulum Stress and Renal Fibrosis[J]. Nephron,2016,133(2):116-128.

[29] Wu S,Sun G, Hsu C,etal. Tumor necrosis factor-alpha induces epithelial-mesenchymal transition of renal cell carcinoma cells via a nuclear factor kappa B-independent mechanism[J].Exp Biol Med,2011,236(9):1022-1029.

[30] Yuan Y, Chen Y, Zhang P,etal. Mitochondrial dysfunction accounts for aldosterone-induced epithelial-to-mesenchymal transition of renal proximal tubular epithelial cells[J]. Free Radic Biol Med,2012,53(1):30-43.

[31] Zeng XS, Jia JJ, Kwon Y,etal. The role of thioredoxin-1 in suppression of endoplasmic reticulum stress in Parkinson disease[J]. Free Radic Biol Med,2014,67:10-18.

[32] Kim EN, Lim JH, Kim MY,etal. PPARalpha agonist, fenofibrate, ameliorates age-related renal injury[J]. Exp Gerontol,2016,81:42-50.

[33] 倪 珺.STAT3乙?；谀I小管上皮細胞功能改變及腎臟纖維化中作用機制的研究[D]. 上海:復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文，2014.

[34] Yang SY, Lin SL, Chen YM,etal. Downregulation of angiotensin type 1 receptor and nuclear factor-kappaB by sirtuin 1 contributes to renoprotection in unilateral ureteral obstruction[J]. Sci Rep,2016,6:33705.

[35] Meng XM, Chung AC, Lan HY. Role of the TGF-beta/BMP-7/Smad pathways in renal diseases[J]. Clin Sci (Lond),2013,124(4):243-254.

[36] Wu CF, Chiang WC, Lai CF,etal. Transforming growth factor beta-1 stimulates profibrotic epithelial signaling to activate pericyte-myofibroblast transition in obstructive kidney fibrosis[J]. Am J Pathol,2013,182(1):118-131.

[37] 董 莉.Sirt1過表達對TGF-β1誘導(dǎo)人腎小管上皮細胞株凋亡的影響及機制研究[D]. 石家莊: 河北醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.

[38] Ren Y, Du C, Shi Y,etal. The Sirt1 activator, SRT1720, attenuates renal fibrosis by inhibiting CTGF and oxidative stress[J]. Int J Mol Med,2017,39(5):1317-1324.

[39] 梁 瑾.白藜蘆醇對腎臟纖維化的保護作用及相關(guān)機制研究[D].蘇州:蘇州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.