沉默信息調(diào)節(jié)蛋白1與心肌缺血/再灌注損傷的研究進(jìn)展

陽徐良，梁貴友

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 心血管外科,貴州 遵義 563099)

目前，體外循環(huán)(Cardio-pulmonary Bypass，CPB)技術(shù)是心臟外科心內(nèi)直視手術(shù)所必需的技術(shù)手段，但是CPB術(shù)后心肌存在缺血再灌注損傷(myocardial ischemia/reperfusion injury ,MIRI)卻不容忽視。MIRI是指心肌經(jīng)過一段時(shí)間的缺血缺氧再恢復(fù)血供時(shí)，心肌損傷非但沒有減輕或恢復(fù)，反而發(fā)生更為嚴(yán)重的心肌損傷。缺血預(yù)處理(IPC)、熱量限制、白藜蘆醇可以預(yù)防MIRI，以達(dá)到保護(hù)心肌的作用。這些心肌保護(hù)作用的機(jī)制是由一種依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的第Ⅲ類組蛋白/非組蛋白去乙酰化酶控制的，這種去乙?；副环Q為沉默信息調(diào)節(jié)蛋白1(silence information regulator protein 1，SIRT1)[1-4]。SIRT1在心肌細(xì)胞內(nèi)可使許多轉(zhuǎn)錄因子去乙?；?，包括叉頭蛋白(FOXO)轉(zhuǎn)錄因子、P53、核因子NF-κB、過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1-α(PGC1-α)、過氧化物酶體增殖劑激活受體-γ(PPAR-γ)、一氧化氮合酶(eNOS)等[5]，通過增強(qiáng)心肌細(xì)胞抗氧化應(yīng)激能力、減輕炎癥反應(yīng)、抑制心肌細(xì)胞凋亡與壞死、調(diào)節(jié)能量代謝、調(diào)節(jié)自噬、增強(qiáng)心肌舒縮功能，從而在MIRI中發(fā)揮重要作用，保護(hù)受損的心肌細(xì)胞。因此深入研究和挖掘SIRT1在MIRI中的保護(hù)機(jī)制十分必要，開發(fā)新的有效的SIRT1激動(dòng)劑對(duì)于臨床預(yù)防和治療MIRI有著巨大作用。

1 MIRI的發(fā)生機(jī)制

隨著大量關(guān)于MIRI的發(fā)生機(jī)制的研究，目前一般認(rèn)為是以下因素參與了MIRI的發(fā)生：①氧自由基(ROS)爆發(fā)：MIRI中ROS產(chǎn)生的主要來源有線粒體呼吸鏈途徑、黃嘌呤氧化酶途徑和花生四烯酸代謝途徑[6]，其中，線粒體被普遍認(rèn)為是MIRI中ROS產(chǎn)生最主要的場(chǎng)所[7]。ROS的大量堆積使得心肌細(xì)胞膜上的脂質(zhì)發(fā)生過氧化，心肌細(xì)胞的膜蛋白、酶功能以及活性進(jìn)一步降低，心肌細(xì)胞的核酸和蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)、變形，最終心肌出現(xiàn)可逆性損傷。②鈣超載：再灌注后，心肌細(xì)胞膜通透性增加，大量胞外Ca2+順濃度梯度內(nèi)流(心肌細(xì)胞膜鈣漏)；缺血(缺氧)時(shí)心肌細(xì)胞能量代謝主要依靠糖酵解產(chǎn)生乳酸供能，Na+-K+ATP酶在缺血時(shí)停止轉(zhuǎn)運(yùn)，因此MIRI后心肌細(xì)胞內(nèi)乳酸堆積，細(xì)胞內(nèi)酸中毒，胞內(nèi)H+濃度驟增激活H+/Na+交換，使大量的Na+內(nèi)流進(jìn)而激活Na+/Ca2+交換，導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)Ca2+積聚。Ca2+超載對(duì)心肌的損傷主要是導(dǎo)致線粒體的功能障礙，Ca2+能在線粒體內(nèi)形成磷酸鈣鹽并沉積破壞線粒體結(jié)構(gòu)和功能，抑制線粒體內(nèi)的氧化磷酸化，導(dǎo)致ATP生成減少，并引起鈣依賴性的線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)持久性改變[8]。同時(shí)，鈣超載引起的線粒體損傷加劇ROS對(duì)心肌細(xì)胞的損傷。③線粒體損傷：線粒體已經(jīng)成為缺血再灌注期間心肌損傷的關(guān)鍵靶點(diǎn)和組織損傷的根源。電子傳遞鏈(ETC)的損傷主要發(fā)生在心肌缺血期[7]。心肌I/R產(chǎn)生的ROS爆發(fā)、Ca2+超載導(dǎo)致早期線粒體驅(qū)動(dòng)損傷，引起線粒體的異常滲透，線粒體膜電位喪失，抑制mPTP開放導(dǎo)致線粒體的腫脹和破壞，能量供應(yīng)不足而壞死[9]。④炎癥：MIRI后中性粒細(xì)胞的粘附、激活，可釋放許多促炎因子，如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)以及彈性蛋白酶、黏附因子、膠原酶等幾十種蛋白水解酶與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附，損傷心肌血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致無復(fù)流現(xiàn)象并介導(dǎo)該區(qū)域心肌細(xì)胞出現(xiàn)自噬、凋亡、壞死等[10]。⑤能量代謝異常：心肌細(xì)胞離子轉(zhuǎn)運(yùn)、心肌收縮與舒張等過程皆需要消耗能量，依賴ATP的充足供應(yīng)。而在心肌I/R期間，心肌能量來源從線粒體氧化代謝到糖酵解代謝的改變，以及糖酵解和葡萄糖氧化的解偶聯(lián)，導(dǎo)致心臟在I/R后出現(xiàn)低效率工作。同時(shí)，在心肌的I/R過程中，心肌出現(xiàn)胰島素抵抗現(xiàn)象(insulin resistance，IR)[11]，作為調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)通路的經(jīng)典途徑磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)[12]也被證實(shí)在I/R心肌IR中發(fā)揮重要作用，因此IR可能是MIRI發(fā)生的另一重要原因。

2 SIRT1的結(jié)構(gòu)與分布、活性與調(diào)節(jié)

組蛋白的乙?；?去乙?；揎椩诨虮磉_(dá)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用，隨著近年來對(duì)組蛋白乙?；揎椀纳钊胙芯?，已經(jīng)證明了組蛋白去乙酰化與糖尿病、缺血性心肌病、先天性心臟病、肥胖等疾病密切相關(guān)，目前已知的組蛋白去乙?；?histone deacetylases，HDACs)主要有四大類(見表1)，特別是其中的Ⅲ型HDACs(又稱sirtuins)更是受到了廣泛研究。哺乳動(dòng)物的sirtuins家族蛋白分為7個(gè)亞型，SIRT1～7。Sirtuins作為細(xì)胞能量和代謝的傳感器，是一類依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的第Ⅲ類組蛋白/非組蛋白去乙?；浮Ｔ谶^去的幾十年間，通過使用sirtuins激動(dòng)劑、NAD+前體或過表達(dá)sirtuins，均發(fā)現(xiàn)了小鼠的器官功能得到改善并延長(zhǎng)了壽命，Sirtuins的抗衰老作用越來越引起人們重視，其中的SIRT1仍然是研究熱點(diǎn)。人類SIRT1由500個(gè)氨基酸殘基組成，編碼基因位于染色體10q21.3(全長(zhǎng)33660bp)，為單基因位點(diǎn)。SIRT1 mRNA(全長(zhǎng)4101bp)包含8個(gè)內(nèi)含子和9個(gè)外顯子，5’及3’端各有一個(gè)為53bp及1793bp的非翻譯區(qū)，編碼747個(gè)氨基酸(翻譯后蛋白質(zhì)量為81.7KDa)[13]。SIRT1的催化結(jié)構(gòu)域具有典型的Sirtuins折疊，正如Min發(fā)現(xiàn)的SIR2-Af1/NAD+復(fù)合結(jié)構(gòu)一樣。催化核心由277個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，由一大一小結(jié)構(gòu)域組成，大小結(jié)構(gòu)域之間形成一個(gè)裂隙，NAD+就結(jié)合在此并發(fā)生催化反應(yīng)[14]。SIRT1在大范圍的組織和器官中表達(dá)，在人和小鼠的心臟、腦、肝臟、胰臟、肌肉和脂肪組織中檢測(cè)到，其中在腦組織、心臟中高水平表達(dá)[15]。

表1 HDACs分類及主要作用

分類 組成 主要作用ⅠHDAC1、2、3、8調(diào)節(jié)細(xì)胞膜表明酪氨酸激酶活性維持細(xì)胞表面環(huán)境相對(duì)平衡[16]ⅡHDAC4、5、6、7、9、10調(diào)節(jié)細(xì)胞病理性變化、抗氧化應(yīng)激、抗炎癥[17]ⅢSirt1～7介導(dǎo)ADP核糖基化,可能在調(diào)節(jié)腫瘤、心血管病的發(fā)生中起作用[18]ⅣHDAC11可能具有獨(dú)特的細(xì)胞生化功能,與Ⅰ型類似[19]

從酵母到人類，細(xì)胞能量代謝的原理幾乎相同，都使用高度同源的途徑產(chǎn)生和消耗能量，并且使用通用的“能量貨幣”(ATP和NADH)來儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移能量。AMP激活蛋白激酶(AMPK)感測(cè)細(xì)胞低ATP水平；Sirtuins感測(cè)NAD+/NADH水平[20]。Sirtuins家族是保守的NAD+依賴性去乙酰化酶，作為細(xì)胞傳感器來檢測(cè)能量可用性和調(diào)節(jié)代謝過程，在多種細(xì)胞過程中起重要作用。對(duì)于代謝控制過程而言有兩種Sirtuin至關(guān)重要，其中最重要的是位于細(xì)胞核中的SIRT1，其具有乙?；富钚院虯DP-核酸轉(zhuǎn)移酶活性，依賴SIRT1的去乙?；磻?yīng)將蛋白質(zhì)底物中賴氨酸上的乙?；D(zhuǎn)移給NAD+的ADP-核糖基部分，生成尼克酰胺(NAM)和2’-O-乙?；鵄DP-核糖，NAD+/NADPH和NAD+/尼克酰胺比例是調(diào)節(jié)SIRT1活性的主要機(jī)制。在小鼠缺血再灌注模型上通過外源性的靜脈給藥NAD+[21]，發(fā)現(xiàn)心肌梗死面積減少約85%，且NAD+保護(hù)作用呈劑量依賴性。而上述NAD+保護(hù)心肌的作用正是通過激活SIRT1實(shí)現(xiàn)的，但關(guān)于NAD+如何激動(dòng)SIRT1發(fā)揮保護(hù)作用的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。在迄今為止的大多數(shù)研究中，白藜蘆醇[22]已被用做SIRT1的有效激活劑。

3 SIRT1在MIRI中的作用機(jī)制

3.1 抗氧化應(yīng)激 氧自由基(ROS)的爆發(fā)是MIRI的重要因素，提高ROS清除劑如錳超氧化物(MnSOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)能有效減輕氧化損傷。調(diào)控MnSOD、CAT、GPX表達(dá)的基因受叉形頭轉(zhuǎn)錄因子(FoxOs)調(diào)控，F(xiàn)oxOs轉(zhuǎn)錄因子在心肌細(xì)胞中高度保守，主要位于胞質(zhì)中，在應(yīng)激情況下，從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中調(diào)控靶基因的表達(dá)。在哺乳動(dòng)物中，F(xiàn)oxOs有四種成員：FoxO1、FoxO2、FoxO3a、和FoxO4，它們控制各種細(xì)胞過程，如細(xì)胞周期停滯、活性氧產(chǎn)生、DNA修復(fù)和細(xì)胞凋亡。越來越多的證據(jù)表明SIRT1去乙?；疐oxOs后上調(diào)FoxOs的轉(zhuǎn)錄活性，增加ROS清除劑的表達(dá)，減輕心肌細(xì)胞I/R的氧化應(yīng)激損傷。小檗堿(Berberine，BBR)[23]和褪黑素受體[24]可通過激活SIRT1，上調(diào)心肌超氧化物歧化酶(SOD)水平，降低心肌超氧化物、NADPH氧化酶(Gp91PHOX)、丙二醛的表達(dá)，而這些保護(hù)作用可被SIRT1抑制劑(Stnl)抑制。與此同時(shí)，在H9C2細(xì)胞的I/R模型中，SIRT1通過去乙?；疐oxO1和FoxO3，誘導(dǎo)FoxOs的核易位，促進(jìn)ROS清除劑的表達(dá)增加，從而達(dá)到清除ROS的作用，減輕心肌細(xì)胞的氧化損傷[25]。Mingge等[26]利用SIRT1腺病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)過表達(dá)SIRT1，調(diào)節(jié)I/R大鼠的eNOS活性來減少心肌I/R損傷。亦有報(bào)道[27]指出，SIRT1還可通過激活PGC-1α減輕氧化損傷，同時(shí)上調(diào)雷帕霉素不敏感伴侶(RICTOU)的轉(zhuǎn)錄，觸發(fā)Akt/FOXO磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，激活雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體2(mTORC2)信號(hào)。相反，SIRT1缺乏的小鼠中表現(xiàn)出mTORC2信號(hào)傳導(dǎo)受損，ROS產(chǎn)生增加。此外在糖尿病大鼠中進(jìn)行MI/R手術(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)SIRT1的活化上調(diào)核因子E-2-相關(guān)因子 (nuclearfactor erythroid-2-related factor,Nrf)- 血紅素加氧酶-1 (hemeoxygenase-1，HO-1)介導(dǎo)的抗氧化信號(hào)通路減輕心肌損傷[28]。以上證據(jù)表明，SIRT1在保護(hù)心肌免受氧化應(yīng)激損傷的過程中作用顯著，為我們提供了潛在的治療靶點(diǎn)。

3.2 抑制凋亡 P53是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和凋亡中的關(guān)鍵調(diào)控因子，在心肌細(xì)胞核中SIRT1將P53蛋白第382位賴氨酸殘基去乙?；痆29]，降低其與DNA順式作用元件的結(jié)合能力來抑制其轉(zhuǎn)錄活性，減弱對(duì)下游信號(hào)通路的激活作用，抑制促凋亡蛋白Bax、caspase-3的表達(dá)[35]，同時(shí)上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，以此減少心肌細(xì)胞凋亡[30]。小鼠I/R模型[24]的研究結(jié)果表明，SIRT1的抗凋亡作用還能通過FoxO1的去乙?；瘜?shí)現(xiàn)，而這些抗凋亡作用可被SIRT1的特異性抑制劑EX527或SIRT1 siRNA抑制而消除。SIRT1對(duì)FoxO1的去乙?；饔糜兄p向性：一方面，F(xiàn)oxO1的去乙?；T導(dǎo)細(xì)胞周期基因表達(dá)，如DNA修復(fù)基因(GADD45)、p27KIP、氧化應(yīng)激抵抗基因(MnSOD)；另一方面，抑制誘導(dǎo)凋亡基因的活性，包括BIM和Fas，這種雙面影響促使心肌細(xì)胞在應(yīng)激情況下存活率增高。由此可見，通過SIRT1-FoxO1信號(hào)通路減輕MIRI具有多種調(diào)節(jié)方式，而絕非僅僅是增強(qiáng)或者減弱FoxO1活性。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在缺血、缺氧等不良刺激的影響下，可出現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白的堆積，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)凋亡已被證參與了MIRI的形成，并且其不同于傳統(tǒng)的死亡受體凋亡途徑和線粒體凋亡途徑，它是一種新的細(xì)胞凋亡途徑。在基因敲除小鼠(SIRT1-/-)[31]中發(fā)現(xiàn)PDI和CHOP(ER水平的標(biāo)志蛋白)蛋白水平分別增加了1.6倍和1.5倍；同時(shí)，在用SIRT1抑制劑處理的H9C2心肌細(xì)胞中，出現(xiàn)較高的ERS和心肌細(xì)胞凋亡，通過添加SIRT1激活劑可以改善這些作用。有研究發(fā)現(xiàn)大蒜素[28]在糖尿病小鼠I/R模型中通過激活SIRT1，能抑制由蛋白激酶類RNA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)/真核起始因子2α(eIF2α)/轉(zhuǎn)錄激活因子4(ATF4) / CHOP介導(dǎo)的ERS，而這種保護(hù)作用同樣能被EX527抑制。有趣的是，當(dāng)SIRT1被抑制或遺傳缺失時(shí)，不僅eIF2α乙?；酱蟠笤黾樱琫IF2α的磷酸化水平也在ERS時(shí)增加，表明這兩種翻譯后修飾調(diào)節(jié)方式之間存在動(dòng)態(tài)的相互作用[32]，但其相互作用的機(jī)制還未見報(bào)道。但也有人通過小劑量的衣霉素(經(jīng)典ERS誘導(dǎo)劑)上調(diào)心肌組織的熱休克蛋白(GRP78，可反映ERS水平)的表達(dá)，激活適度的ERS反而能減輕MIRI。因此，如何控制ERS的激活水平，以及選用合適的激動(dòng)靶點(diǎn)及藥物是研究難點(diǎn)。

3.3 減輕炎癥反應(yīng) 炎癥與MIRI密切相關(guān)，心肌缺血再灌注過程中大量的白細(xì)胞浸潤(rùn)在心肌組織中，釋放多種細(xì)胞因子加劇心肌損傷，但其調(diào)控機(jī)制不甚清楚，最新的研究[33]顯示，NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域3(NLRP3)炎性體作為人類固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在MIRI的炎癥損失機(jī)制中扮演者重要角色，它能激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶1(Caspase1)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-18加工和分泌。有研究報(bào)道[34]，白藜蘆醇預(yù)處理能顯著降低大鼠I/R梗死面積和心肌纖維化，下調(diào)NLRP3和Csapase1的表達(dá)和IL-1β、IL-18的活化。同時(shí)，Li等[35]認(rèn)為血管內(nèi)皮細(xì)胞不僅是血液與血管壁之間的屏障，而且也可以作為先天免疫細(xì)胞。他們觀察到脂多糖(LPS)和ATP觸發(fā)了人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞NLRP3的激活，同時(shí)出現(xiàn)SIRT1表達(dá)降低；而SIRT1激活劑可抑制NLRP3炎性小體的活化，SIRT1敲除明顯增強(qiáng)NLRP3的活化。最重要的是，SIRT1基因沉默消除了SIRT1激動(dòng)劑對(duì)NLRP3活化和Caspase1分泌的抑制。這些表明NLRP3炎性小體的激活有可能受SIRT1調(diào)節(jié)。但是對(duì)于NLRP3的激活機(jī)制一直是眾說紛紜，有文獻(xiàn)[36]認(rèn)為炎癥小體由SIRT1-TLR4/NF-κB途徑激活，還有文獻(xiàn)報(bào)道ROS、Ca2+、ESR都能作為第一激活條件。最有趣的是，Jong等[37]在NLPR3基因敲除小鼠I/R模型中發(fā)現(xiàn)，心肌梗死面積較野生型無明顯差異。并且Sandanger等[38]發(fā)現(xiàn)下調(diào)NLRP3的表達(dá)，心肌梗死面積反而擴(kuò)大。這些結(jié)果的不同，可能與動(dòng)物模型之間炎癥反應(yīng)程度不同以及心肌損傷的指標(biāo)存在差異有關(guān)。因而尚不能排除NLRP3炎性小體在MIRI中有雙面性，這種作用是否依心肌損傷程度和細(xì)胞類型的不同而不同，亟待進(jìn)一步探討。

3.4 與自噬的關(guān)系 在心肌I/R過程中除了引起心肌的凋亡和壞死外，還出現(xiàn)心肌細(xì)胞的自噬現(xiàn)象。當(dāng)葡萄糖剝奪時(shí)，胞質(zhì)內(nèi)甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)的Ser122位點(diǎn)被活化的AMPK磷酸化后轉(zhuǎn)移入核內(nèi)，與SIRT1發(fā)生直接相互作用引發(fā)自噬。為了評(píng)估SIRT1在介導(dǎo)自噬中的作用，用Ad-SIRT1、Ad-sh-SIRT1和Ad-FoxO1、Ad-sh-FoxO1轉(zhuǎn)染心肌細(xì)胞，證實(shí)SIRT1和FoxO1協(xié)同作用是誘導(dǎo)自噬必需的[39]。FoxO1被抑制或敲除后[40]，許多自噬相關(guān)基因(如：Atg4b、Atg12、Pik3c3、Becnl、Mapllc3b)下調(diào)，同時(shí)通過升高SESN3/Sesns3的表達(dá)水平抑制雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的活性，抑制自噬。然而目前關(guān)于自噬對(duì)MIRI影響仍有不清楚和爭(zhēng)議，主要是有以下兩個(gè)方面：①心肌細(xì)胞I/R存在自噬的階段性，缺血期，增強(qiáng)自噬可促進(jìn)細(xì)胞存活；而在再灌注時(shí)，自噬進(jìn)一步增強(qiáng)卻對(duì)細(xì)胞有害？②心肌缺血誘發(fā)的自噬是依賴AMPK的，而在再灌注時(shí)卻是由Beclin1調(diào)控。而另一觀點(diǎn)則認(rèn)為缺血抑制mTOR誘發(fā)自噬，再灌注期是由于自噬對(duì)mTOR具有負(fù)反饋調(diào)節(jié)，防止自噬過度引起細(xì)胞死亡。正是由于自噬調(diào)節(jié)機(jī)制的復(fù)雜性以及自噬在MIRI中作用的不確定性，未來要確定的是激活自噬在MIRI中到底是起損傷還是保護(hù)作用？深入研究缺血和再灌注期兩個(gè)階段的靶點(diǎn)及藥物選擇，這樣才能更好的發(fā)揮心肌內(nèi)源性的保護(hù)作用。

3.5 改善能量代謝 正常情況下，心肌細(xì)胞的能量供應(yīng)來源于脂肪酸(60%～90%)和葡萄糖(10%～40%)。在缺血缺氧時(shí)，心肌為了適應(yīng)有限的氧氣供應(yīng)，優(yōu)化能量供應(yīng)比例以保證細(xì)胞存活。因此，缺血上調(diào)葡萄糖的攝取和糖原分解，下調(diào)線粒體的脂酸氧化。同時(shí)，細(xì)胞對(duì)改變能量底物供應(yīng)作出的調(diào)節(jié)是促使葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT-4)表達(dá)和轉(zhuǎn)位，脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(FAT/CD36)則相反[41]，因此增加心肌葡萄糖的利用可改善能量供應(yīng)，有助于心肌功能恢復(fù)。心肌I/R后，出現(xiàn)胰島素抵抗現(xiàn)象，伴有GLUT-4表達(dá)下降和轉(zhuǎn)位障礙，導(dǎo)致細(xì)胞外的葡糖糖不能很好的進(jìn)入胞內(nèi)被利用，胰島素生理作用降低。正因如此，作為治療糖尿病的經(jīng)典藥物羅格列酮，在心肌缺血再灌注損傷中能明顯改善胰島素抵抗現(xiàn)象[42]。同時(shí)，通過si-RNA沉默缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)[43]和PPARγ[44]，均發(fā)現(xiàn)沉默組較之模型組，GLUT-4表達(dá)及轉(zhuǎn)位障礙更加明顯，胰島素抵抗程度加重，心肌細(xì)胞死亡率增高；而SIRT1可以通過脫乙?；疕IF-1α[45]和PPARγ[27]來改善缺血缺氧損傷。那么心肌I/R后SIRT1是否通過PPARγ或者HIF-1α來調(diào)控GLUT-4的表達(dá)和轉(zhuǎn)位？以及如何調(diào)控？這些都尚未見報(bào)道，值得進(jìn)一步研究。

同時(shí)，線粒體作為心肌細(xì)胞能量底物氧化代謝的場(chǎng)所，在調(diào)節(jié)能量代謝方面也相當(dāng)重要。Ma等[46]觀察到在糖尿病小鼠體內(nèi)出現(xiàn)胰島素抵抗、葡萄糖代謝異常、線粒體受損，而這些改變可被白藜蘆醇逆轉(zhuǎn)；隨后，在慢病毒轉(zhuǎn)染的小鼠和特異性SIRT1敲除(SIRTKO)小鼠中均發(fā)現(xiàn)H9c2心肌細(xì)胞凋亡比例增高、線粒體膜電位降低、線粒體復(fù)合物Ⅳ酶活性降低、ATP生成減少，而這些似乎都與SIRT1通過PGC-1α的去乙?；?、調(diào)節(jié)下游蛋白NRF-1、NRF-2、ERR-α和TFAM來改善線粒體動(dòng)力學(xué)有關(guān)。同時(shí)在其他人的研究[22，47]中也證實(shí)了這一結(jié)果，還有報(bào)道發(fā)現(xiàn)SIRT1能抑制線粒體自噬保護(hù)心臟免受I/R損傷[48]，這也印證了MIRI各發(fā)生機(jī)制之間相互聯(lián)系，牽一發(fā)而動(dòng)全身。上述機(jī)制總結(jié)見圖。

圖1 SIRT1在心肌缺血再灌注中的作用通路

4 展望

越來越多的證據(jù)表明SIRT1可以保護(hù)心臟免受衰老和缺血性損傷，刺激內(nèi)源性SIRT1表達(dá)似乎有希望成為降低I/R損傷水平的治療方向。然而，SIRT1在心臟中的作用仍有許多未解決的問題，主要有以下幾個(gè)方面：①SIRT1的保護(hù)作用是呈劑量依賴性，輕度/過度表達(dá)均不能有效保護(hù)心臟免受I/R損傷，高水平的表達(dá)甚至是有害的[5]。因此，必須確定SIRT1的最佳表達(dá)水平，以達(dá)到最大的治療效果。②NAD+/NADH在心臟中的調(diào)節(jié)機(jī)制尚未完全了解。Sirtuins和NAD+之間的偶聯(lián)以及SIRT1與心臟線粒體和其他NAD+消耗酶(如Poly[ADP-核糖]聚合酶1)之間的相互作用還需進(jìn)一步研究。③SIRT1通過對(duì)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子如PPARγ和PGC-1α的脫乙?；挠绊懸约癝IRT1介導(dǎo)的葡萄糖和脂肪酸代謝變化對(duì)I/R損傷的影響還有待闡明。④闡明SIRT1相關(guān)的下游靶點(diǎn)有助于開發(fā)更有效的藥物來保護(hù)心臟免受I/R損傷?？梢姡胍油笍氐牧私釹IRT1在心臟細(xì)胞生物學(xué)中的作用，將其轉(zhuǎn)化為治療心肌缺血性損傷有價(jià)值的靶點(diǎn)，還有很長(zhǎng)的路要走。