王嬌，程庸，葉小群

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院,南昌330006)

沉默信息調(diào)節(jié)因子(Sirtuins)家族是一種NAD+依賴的Ⅲ型組蛋白去乙?；?HDAC)，共有7個成員，即Sirt1～7。Sirt1是目前研究最多且最深入的一個Sirtuins家族成員，其以許多非組蛋白和組蛋白為底物，影響多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過程。在不同類型的腫瘤中，Sirt1表現(xiàn)出“兩面性”：一方面,Sirt1作為腫瘤促進(jìn)因子抑制細(xì)胞凋亡，提高癌基因活性及促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移；另一方面,Sirt1作為腫瘤抑制因子，通過調(diào)控腫瘤形成過程中異常的炎癥信號而增加細(xì)胞基因組的穩(wěn)定性、抑制癌基因活性,從而抑制腫瘤生成。本文就Sirt1對多種惡性腫瘤干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響作一綜述。

1 Sirt1的結(jié)構(gòu)及生理功能

1.1 Sirt1的結(jié)構(gòu) 人類Sirt1基因定位于染色體10q21.3，由9個外顯子和8個內(nèi)含子構(gòu)成，基因長約33 kb，在5′及3′端各有一個分別為53 bp及1 793 bp的非翻譯區(qū)，共編碼747個氨基酸，翻譯后的蛋白質(zhì)具有NAD+依賴的脫乙?；富钚?。Sirt1主要由保守性較高的1個大結(jié)構(gòu)域(由Ross mann折疊構(gòu)成)和保守性較低的1個小結(jié)構(gòu)域(1個鋅指結(jié)構(gòu)和1個螺旋構(gòu)件)組成，這兩個結(jié)構(gòu)域之間形成一個裂隙結(jié)構(gòu)，底物與之結(jié)合并發(fā)生催化反應(yīng)。尼克酰胺、Sirtinol等是Sirt1的功能抑制劑，紅葡萄酒中的抗氧化劑白藜蘆醇、槲皮素等是Sirt1的功能激活劑。

1.2 Sirt1的生理功能 Sirt1異常表達(dá)在衰老、自噬、新陳代謝和腫瘤發(fā)生等過程中發(fā)揮重要作用。一方面，Sirt1可通過乙?；饔谜{(diào)節(jié)多種組蛋白生成，如組蛋白H1第26位賴氨酸(H1K26)、H3第56位賴氨酸(H3K56)和H4第16位點(H4K16)；此外，Sirt1作為組蛋白修飾酶的調(diào)節(jié)因子，還能與組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶P300結(jié)合，發(fā)揮抑制其活性的作用，進(jìn)而促進(jìn)組蛋白的低乙?；Ａ硪环矫?，Sirt1可通過去乙酰化作用調(diào)節(jié)非組蛋白生成，如轉(zhuǎn)錄因子(p53、FOXO)、DNA修復(fù)蛋白(Ku70、MRE11-RAD50-NBS1)和信號因子(內(nèi)皮一氧化氮合成酶)等。

2 Sirt1對腫瘤干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響

Sirt1既可以引起腫瘤促進(jìn)因子脫乙?；?而發(fā)揮抑制腫瘤作用，又可以引起腫瘤抑制因子脫乙酰化,而促進(jìn)腫瘤發(fā)生。研究表明，敲除Sirt1可促進(jìn)造血干細(xì)胞分化，導(dǎo)致其喪失自我更新能力[1]。在間充質(zhì)干細(xì)胞中，過表達(dá)的Sirt1可在腫瘤炎性微環(huán)境中招募NK細(xì)胞，從而抑制乳腺腫瘤生長[2]。Sirt1可通過調(diào)節(jié)自噬通量和促進(jìn)DNA修復(fù)來控制胚胎干細(xì)胞存活，在氧化應(yīng)激過程中保護(hù)胚胎干細(xì)胞，參與胚胎干細(xì)胞、造血干細(xì)胞及間充質(zhì)干細(xì)胞等多種正常干細(xì)胞生物學(xué)行為的調(diào)節(jié)，同時也對多種腫瘤干細(xì)胞的存活、自我更新、耐藥及轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為發(fā)揮重要作用[3]。

2.1 Sirt1對乳腺癌干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響 乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，乳腺癌干細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤異質(zhì)性是其耐藥和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的主要原因。Lei等[4]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌干細(xì)胞的Sirt1/PRRX1/KLF4/ALDH1信號通路參與調(diào)控腫瘤進(jìn)展、紫杉醇耐藥、肺轉(zhuǎn)移等過程。有研究報道，Sirt1在激活狀態(tài)下可以顯著提高乳腺癌中耐藥性及轉(zhuǎn)移性極強(qiáng)的三陰性乳腺癌干細(xì)胞的化療敏感性[5,6]。另外，miR-34a靶向Sirt1在乳腺癌干細(xì)胞的增殖及自我更新過程中發(fā)揮重要作用，而下調(diào)Sirt1不僅能抑制乳腺癌干細(xì)胞的增殖潛能，還能顯著降低干細(xì)胞標(biāo)記物ALDH1、BMI1、Nanog蛋白表達(dá)[7]。因此，Sirt1參與了乳腺癌干細(xì)胞的自我更新、耐藥及轉(zhuǎn)移等過程，有望成為乳腺癌的潛在治療靶點。

2.2 Sirt1對肝癌干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響 肝癌干細(xì)胞是一群具有較高致瘤性、轉(zhuǎn)移能力和耐藥性的細(xì)胞，在肝癌的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要角色。Sirt1是肝臟干細(xì)胞自我更新、增殖和致瘤的關(guān)鍵調(diào)控因子，參與影響肝癌進(jìn)展和患者預(yù)后[8,9]。Wei等[10]研究發(fā)現(xiàn)，肝臟干細(xì)胞依賴于線粒體功能以維持其干性，而線粒體核糖體蛋白S5(MRPS5)的乙?；苯邮躈AD+依賴的Sirt1調(diào)控，去乙?；腗RPS5定位于線粒體中，可促進(jìn)功能復(fù)合體Ⅰ和NAD+生成，從而增強(qiáng)線粒體呼吸。相反，核內(nèi)聚集的乙?；疢RPS5可以導(dǎo)致糖酵解蛋白表達(dá)升高，從而促進(jìn)Warburg效應(yīng)[11,12]。因此，Sirt1可通過參與肝癌干細(xì)胞的代謝而維持其干性。

在包括肝細(xì)胞癌在內(nèi)的多種腫瘤患者中均存在miRNA表達(dá)失調(diào)，這是導(dǎo)致癌細(xì)胞耐藥的重要原因。研究報道，在胃癌[13]、卵巢癌[14]、肺癌[15]和腎癌[16]細(xì)胞中，miR-124作為一種腫瘤抑制因子，可抑制上述腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲及相關(guān)腫瘤發(fā)生。在CD133+的肝細(xì)胞癌細(xì)胞中，miR-124可靶向Sirt1增加肝癌干細(xì)胞對順鉑的敏感性[17]。另外，肝癌組織中miR-486表達(dá)顯著下調(diào)，在體外miR-486可顯著抑制肝癌干細(xì)胞的自我更新和侵襲性，在體內(nèi)可顯著抑制腫瘤生長。在腫瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞中，miR-486-5p通過靶向Sirt1發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用[18]。

細(xì)胞質(zhì)聚腺苷酸化元件結(jié)合蛋白1(CPEB1)作為一種序列特異性RNA結(jié)合蛋白，可調(diào)控mRNA聚腺苷酸化和翻譯，與癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Xu等[19]研究證實，CPEB1可以直接靶向Sirt1的3′-UTR，控制poly(a)尾巴長度，抑制其翻譯，在體內(nèi)外介導(dǎo)肝癌干細(xì)胞的腫瘤干性及侵襲等重要生物學(xué)過程。此外，在肝癌組織中CPEB1表達(dá)下調(diào)，而上調(diào)CPEB1表達(dá)可顯著降低肝癌干細(xì)胞的干性標(biāo)記物表達(dá)，如OCT4、NANOG、SOX2、LIN28 mRNA和蛋白，同時抑制細(xì)胞遷移和腫瘤球體形成?？傊?，Sirt1在肝癌干細(xì)胞自我更新、耐藥、增殖等多方面發(fā)揮重要作用，并影響肝癌患者的預(yù)后；同時Sirt1相關(guān)信號通路因子還可以作為一種新的診斷潛在靶點，有望提高肝癌的治療效果。

2.3 Sirt1對卵巢癌干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響 鉑類和紫杉醇類化療藥物是治療晚期卵巢癌的一線標(biāo)準(zhǔn)藥物，但上皮性卵巢癌患者多對紫杉醇、順鉑等常見化療藥物產(chǎn)生耐藥性。有研究在上皮性卵巢癌患者腹水中發(fā)現(xiàn)了一種腫瘤干細(xì)胞表型(EpCAM+CD45+)，主要由卵巢癌干細(xì)胞亞群(CD133+、CD117+、CD44+)組成，經(jīng)證實該卵巢癌干細(xì)胞比普通的卵巢癌細(xì)胞具有更強(qiáng)的耐藥性和侵襲性，并與Sirt1過表達(dá)緊密相關(guān)[20]。目前關(guān)于Sirt1的作用機(jī)制尚不十分清楚，缺氧是許多惡性腫瘤的共同特征，Sirt1表達(dá)變化可能受到缺氧條件的影響。Qin等[21]發(fā)現(xiàn)，在缺氧條件下，低氧誘導(dǎo)因子1可上調(diào)Sirt1表達(dá)，從而促進(jìn)人類卵巢癌SKOV3細(xì)胞的干細(xì)胞樣特性；下調(diào)或抑制卵巢癌細(xì)胞中Sirt1表達(dá)可以顯著降低腫瘤干細(xì)胞表面標(biāo)志物CD133、CD44、Nanog等表達(dá)。因此，Sirt1可能增加卵巢癌干細(xì)胞對紫杉醇等化療藥物的敏感性,并有助于維持其干性。

2.4 Sirt1對白血病干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響 白血病干細(xì)胞在白血病發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮決定性的作用，標(biāo)記并靶向清除白血病干細(xì)胞是根治白血病的關(guān)鍵，也是治療白血病的新途徑。衰老可限制細(xì)胞的壽命和增殖能力，誘導(dǎo)衰老被認(rèn)為是預(yù)防癌癥及新型抗癌藥物抑制腫瘤細(xì)胞增殖的關(guān)鍵機(jī)制，人參皂苷Rg1具有延緩衰老、抗氧化、抗腫瘤、促進(jìn)血液細(xì)胞功能等藥理學(xué)作用，能顯著延長小鼠及細(xì)胞壽命[22]。研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rg1可通過調(diào)控Sirt1/TSC2信號通路發(fā)揮誘導(dǎo)CD34+CD38-白血病干細(xì)胞衰老的作用，敲除Sirt1可顯著減少CD150-白血病干細(xì)胞數(shù)量，并影響慢性白血病干細(xì)胞的干性[23]。Sirt1在慢性白血病干細(xì)胞中呈過表達(dá)，使用shRNA或小分子Sirt1抑制劑抑制Sirt1表達(dá)可以延緩慢性白血病干細(xì)胞的生長并抑制其存活，同時可以增加其對酪氨酸激酶的敏感性。此外，下調(diào)Sirt1表達(dá)可以提高白血病祖細(xì)胞中p53的乙?；虰ax等靶基因的轉(zhuǎn)錄活性，并與伊馬替尼聯(lián)合促進(jìn)白血病干細(xì)胞的清除。Kim等[24]首次證明，熱休克蛋白90(Hsp90)抑制劑聯(lián)合Sirt1抑制劑可能是一種更有效的治療慢性白血病干細(xì)胞的方法，Sirt1抑制劑tenovin-6可通過抑制β-catenin/Wnt信號通路而發(fā)揮誘導(dǎo)急性淋巴細(xì)胞白血病干細(xì)胞凋亡及清除急性淋巴細(xì)胞白血病干細(xì)胞的作用。因此，Sirt1既能調(diào)控白血病干細(xì)胞的生長和存活，又可能作為白血病治療的潛在靶點之一。

2.5 Sirt1對胃癌干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響 胃癌干細(xì)胞是導(dǎo)致胃癌細(xì)胞耐藥的主要原因，miRNA介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄參與了胃癌細(xì)胞的耐藥。Zhang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中miR-132表達(dá)與Sirt1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，miR-132可通過調(diào)控Sirt1/CREB/ABCG2信號通路,促進(jìn)Lgr5+胃癌干細(xì)胞對順鉑的耐藥性，并且miR-132低表達(dá)的胃癌患者生存時間明顯延長。在Lgr5+胃癌干細(xì)胞中Sirt1表達(dá)下調(diào)，Sirt1蛋白直接與環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)相互作用，并在翻譯后使CREB去乙?；痆26]。目前國內(nèi)外有關(guān)Sirt1在胃癌干細(xì)胞中的研究極少，其對胃癌干細(xì)胞其他生物學(xué)行為的影響及其作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。

2.6 Sirt1對結(jié)直腸癌干細(xì)胞生物學(xué)行為的影響 結(jié)直腸癌是臨床上最常見且病死率較高的惡性腫瘤之一，盡管結(jié)直腸癌的治療取得了許多進(jìn)展，但是傳統(tǒng)的治療方法只對癌細(xì)胞增殖和成熟的癌細(xì)胞發(fā)揮作用，而相對靜止的腫瘤干細(xì)胞卻仍能存活下來，對化療藥物產(chǎn)生耐藥性，最終導(dǎo)致腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。Sirt1在結(jié)直腸癌的類干細(xì)胞中呈過表達(dá)，通過調(diào)節(jié)干細(xì)胞的自我更新能力，在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，且Sirt1高表達(dá)與結(jié)直腸癌患者預(yù)后不良有關(guān)[27]。研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)Sirt1表達(dá)不僅可以減少CD133陽性腫瘤細(xì)胞比例,并降低其致瘤性和形成菌落、球體的能力，還可以明顯降低Oct4、Nanog和Tert等干細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)[28]。但是目前關(guān)于Sirt1調(diào)控結(jié)直腸癌干細(xì)胞相關(guān)基因的具體機(jī)制仍有待深入研究。Rotili等[28]證實，Sirt1抑制劑苯丙噻嗪類藥物可明顯抑制結(jié)直腸癌干細(xì)胞增殖。Amurensin G是一種新型的Sirt1抑制劑，可有效清除結(jié)腸間充質(zhì)干細(xì)胞，并可增強(qiáng)結(jié)腸間充質(zhì)干細(xì)胞對腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體介導(dǎo)的細(xì)胞毒性的敏感性[29]。以上研究表明，Sirt1參與調(diào)控結(jié)腸癌干細(xì)胞增殖且有助于維持其干性，有望成為抗結(jié)直腸癌干細(xì)胞治療的一個新靶點。

綜上所述，Sirt1作為一種去乙?；福ㄟ^上、下游信號通路介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，不同腫瘤中的Sirt1既有促癌因子作用，又有抑癌因子作用。Sirt1參與調(diào)節(jié)多種腫瘤干細(xì)胞(乳腺癌、肝癌、卵巢癌、白血病、胃癌、結(jié)直腸癌等干細(xì)胞)的存活、增殖、耐藥及轉(zhuǎn)移等重要生物學(xué)過程。