SIRT1介導(dǎo)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進(jìn)展

陳倩雯，何奕坤，沈佳瑩，楊光輝

(1.上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203； 2.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，上海 201203)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種慢性進(jìn)行性自身免疫性疾病。RA病理表現(xiàn)為滑膜炎癥、滑膜血管形成，滑膜增厚及滑膜纖維化樣改變[1]。若不及時進(jìn)行干預(yù)，可逐漸出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨和骨的破壞，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能喪失，對機(jī)體造成不可逆性損傷。目前，全球的RA發(fā)病率為0.5%～1%[2]。在我國，RA的發(fā)病率為0.28%[3]，患病人數(shù)達(dá)500多萬，但緩解率僅為8.6%[4]，一旦罹患RA，則需要長期服用治療藥物，不僅使患者遭受嚴(yán)重的身體疼痛，也給患者及其家庭帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。RA的發(fā)病與免疫失調(diào)、遺傳易感性以及環(huán)境因素密切相關(guān)[5]，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及多個信號通路與細(xì)胞因子，但具體的病因及發(fā)病機(jī)制尚未闡明。沉默信息調(diào)節(jié)因子(silent information regulator type,SIRT)1是第三類去乙?；窼irtuins家族中的一員，在細(xì)胞代謝凋亡、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、衰老等的調(diào)節(jié)中具有重要作用[6]。SIRT1與RA相關(guān)的多個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路密切相關(guān)，深入研究其作用機(jī)制有望研發(fā)出新的藥物來控制RA病情的進(jìn)展?，F(xiàn)就SIRT1介導(dǎo)RA相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進(jìn)展予以綜述。

1 SIRT1概述

Sirtuins是一類在進(jìn)化上高度保守的Ⅲ類組蛋白脫乙酰酶家族，為SIRT2的直系同源物質(zhì)[7]。在哺乳動物中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的Sirtuins家族成員有7個，分別為SIRT1～SIRT7，它們在腦、心臟、肝臟、睪丸、卵巢、肌肉、肺、腎、血液和脾臟中均有不同程度的表達(dá)。Sirtuins家族成員具有相似的結(jié)構(gòu)，所有的沉默調(diào)節(jié)蛋白共享一個由275個氨基酸殘基組成的核心脫乙酰結(jié)構(gòu)域，但其亞細(xì)胞定位和生理功能的不同則由各自C端和N端的結(jié)構(gòu)域決定。其中SIRT1是與酵母染色質(zhì)SIRT2同源性最高的蛋白。SIRT1首先于1999年在人體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，該基因定位于人類染色體10q21.3，基因組序列長度(69644427～69678147)約為33.72 kb，無剪接變異，具有高度保守性?；パa(bǔ)DNA序列包含長約2.4 kb的開放讀碼框，有9個外顯子，編碼747個氨基酸，翻譯后蛋白分子量約為81 700[8]。SIRT1是一種煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴組蛋白去乙?；福哂锌寡?、抗氧化、抗凋亡等作用[9]，其生物學(xué)功能主要依賴其脫乙酰酶活性，是細(xì)胞防御和應(yīng)激反應(yīng)中生存機(jī)制的關(guān)鍵調(diào)控因子，其作用機(jī)制主要是通過去乙酰化p53、Ku70、叉頭框家族蛋白和p65來促進(jìn)細(xì)胞存活和抑制凋亡[10]。

2 SIRT1對RA相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的良性調(diào)控作用

目前SIRT1在RA中的作用機(jī)制尚不完全清楚，但SIRT1可在RA多個信號通路上發(fā)揮良性調(diào)節(jié)作用，參與RA滑膜炎發(fā)展、血管翳形成以及骨質(zhì)破壞等過程。有實驗表明，過表達(dá)SIRT1能夠抑制炎癥因子的釋放，減少血管生成介質(zhì)的分泌，提高軟骨細(xì)胞的存活率[10]。而骨髓細(xì)胞特異性缺失或低水平的SIRT1則可加劇小鼠的炎癥性關(guān)節(jié)炎、增加滑膜微血管的生成并加重骨侵蝕的程度[11]。這些重要的證據(jù)表明SIRT1參與RA的發(fā)展進(jìn)程，并在緩解疾病癥狀方面有重要作用。

2.1SIRT1抑制核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)的轉(zhuǎn)錄能減輕RA炎癥反應(yīng) NF-κB是一種重要的調(diào)控因子，提取自成熟的B淋巴細(xì)胞，是介導(dǎo)各種炎癥基因表達(dá)的主要轉(zhuǎn)錄因子[12]。NF-κB可與κ輕鏈基因增強(qiáng)子的κB序列(5-GGGACTTTCC-3)特異性結(jié)合，并促進(jìn)κ輕鏈基因蛋白的表達(dá)[13]。NF-κB以二聚體的形式廣泛存在于細(xì)胞中，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、黏附因子和免疫受體基因等表達(dá)。細(xì)胞的分化、炎癥反應(yīng)的發(fā)生和細(xì)胞凋亡等均受到NF-κB的調(diào)節(jié)[14]。NF-κB家族包含5個蛋白，分別為NF-κB1(p50/p105)、NF-κB2(p52/p100)、RelA(p65)、c-Rel、RelB，其中與RA緊密相關(guān)的NF-κB蛋白的亞基為p65。p65在多數(shù)細(xì)胞類型中表達(dá)水平較高，可與其他4個成員中的任何一個二聚體形成活躍的轉(zhuǎn)錄因子[6]。在RA中,NF-κB在滑膜組織中被激活,可以增強(qiáng)炎癥因子[如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-8]的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)黏附分子的表達(dá)和基質(zhì)金屬蛋白酶的活化，促進(jìn)成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes,FLS)的增殖、侵襲和遷移，從而增強(qiáng)RA患者的滑膜炎癥、加重骨侵蝕程度[15-16]。有研究證實，SIRT1是NF-κB信號通路的主要調(diào)節(jié)器，能夠使NF-κB的p65亞基在賴氨酸殘基K310上直接去乙?；种芅F-κB的轉(zhuǎn)錄活性，從而限制炎癥反應(yīng)的發(fā)展[9,17]。體外實驗研究表明，過表達(dá)的SIRT1通過調(diào)控NF-κB的轉(zhuǎn)錄，不僅可以減少RA患者滑膜組織中促炎因子的分泌，還能抑制FLS的增殖、侵襲和遷移，這種雙重機(jī)制能夠有效抑制RA滑膜炎癥[18]。丁永利等[15]在動物實驗中證實，過表達(dá)的SIRT1能夠下調(diào)膠原誘導(dǎo)型關(guān)節(jié)炎小鼠踝關(guān)節(jié)組織中NF-κB及p65蛋白的乙酰化水平，降低炎癥因子基質(zhì)金屬蛋白酶3表達(dá)，增加抑炎因子金屬蛋白酶組織抑制因子-1的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)炎癥因子平衡，從而緩解關(guān)節(jié)滑膜炎癥，對RA病情的發(fā)展起到積極的調(diào)控作用。

2.2SIRT1下調(diào)激活蛋白-1 (activator protein-1,AP-1)的轉(zhuǎn)錄在RA中發(fā)揮抗炎作用 AP-1是細(xì)胞核內(nèi)的重要促炎轉(zhuǎn)錄因子，普遍存在于哺乳細(xì)胞中[19]。AP-1是由含堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的多種蛋白組成的高度保守的同源或異源二聚體，在細(xì)胞的增殖、分化、凋亡中具有重要作用。AP-1的成員包括Jun家族成員、Fos家族成員、Maf家族成員、聚化伴侶和激活轉(zhuǎn)錄因子家族成員[20]。其中，Jun和Fos基因在多種同源或異源二聚體中形成的異源二聚體結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定，是AP-1的主要成分。Jun和Fos家族成員中的c-Fos和c-Jun是AP-1最常見的兩個亞單位，能夠被血清、細(xì)胞因子及炎癥因子等刺激而激活，進(jìn)而激活A(yù)P-1，啟動AP-1的轉(zhuǎn)錄活性。AP-1轉(zhuǎn)錄活性的增強(qiáng)能夠誘導(dǎo)炎癥因子的表達(dá)并因此誘發(fā)炎癥反應(yīng)，進(jìn)而對機(jī)體造成不同程度的損傷[21]。已有研究證實，RA患者滑膜組織中AP-1的DNA結(jié)合活性明顯增高，其結(jié)合活性增強(qiáng)與c-Fos和c-Jun的信使RNA原位表達(dá)有關(guān)，且AP-1的結(jié)合活性與RA疾病活性呈正相關(guān)，抑制AP-1的活性有助于緩解RA的病情[22]。有實驗證明，SIRT1對AP-1的轉(zhuǎn)錄活性有抑制作用[23],其發(fā)揮作用的機(jī)制有兩條：一是通過降低AP-1的乙?；潭葋韺崿F(xiàn)，乙酰轉(zhuǎn)移酶p300能夠激活c-Jun的271位賴氨酸而升高c-Jun、c-Fos的乙?；?，從而增強(qiáng)AP-1的轉(zhuǎn)錄活性，SIRT1能夠去乙酰化p300下調(diào)其誘導(dǎo)的c-Fos、c-Jun乙?；痆24-25]；二是通過抑制AP-1的DNA結(jié)合能力來抑制其轉(zhuǎn)錄活性，SIRT1能夠競爭性結(jié)合于c-Fos、c-Jun的堿性DNA結(jié)合區(qū)域，而減少其與AP-1的結(jié)合發(fā)揮抑制轉(zhuǎn)錄的作用[25]。在關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，下調(diào)AP-1可以抑制炎性巨噬細(xì)胞中環(huán)加氧酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)的表達(dá)，對小鼠關(guān)節(jié)炎癥和骨破壞起到改善作用[26]。在RA中，新近的研究證明上調(diào)SIRT1可以通過降低AP-1的表達(dá)抑制RA滑膜成纖維細(xì)胞中炎癥因子COX-2的轉(zhuǎn)錄，從而發(fā)揮良好的抗炎作用[27]。

2.3SIRT1去乙?；毖跽T導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)可減輕RA滑膜炎癥、阻抑滑膜微血管生成 HIF-1α是堿性螺旋-環(huán)-螺旋/PAS(Per ARNT Sim)蛋白家族的成員，由826個氨基酸組成，廣泛存在于人及其他哺乳動物體內(nèi)，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能在低氧狀態(tài)下發(fā)揮活性的特異性轉(zhuǎn)錄因子[28]。HIF-1α在低氧條件下能夠被迅速激活而與其家族的芳烴受體核轉(zhuǎn)位蛋白/HIF-1β結(jié)合形成HIF-1異二聚體復(fù)合物，繼而與其缺氧反應(yīng)元件結(jié)合誘導(dǎo)數(shù)百個基因的起始轉(zhuǎn)錄。HIF-1α能夠介導(dǎo)多條細(xì)胞通路的缺氧信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控細(xì)胞的生長、增殖、遷移和凋亡，在炎癥性疾病、血管性疾病、腫瘤等的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。研究表明，HIF-1α在RA滑膜組織中呈高表達(dá)，是造成RA滑膜增生、血管翳形成以及滑膜炎癥狀態(tài)持續(xù)的重要原因[29]?；ぱ资荝A重要的病理特征，其導(dǎo)致的低氧環(huán)境可使HIF-1α激活并迅速在細(xì)胞內(nèi)累積，繼而上調(diào)TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8等炎癥細(xì)胞因子水平，促進(jìn)RA滑膜炎癥的進(jìn)一步發(fā)展[30]。此外，過表達(dá)的HIF-1α還能上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的水平而加速RA滑膜血管翳的形成。在低氧環(huán)境下，VEGF能夠被HIF-1α誘導(dǎo)而激活轉(zhuǎn)錄直接作用于滑膜血管內(nèi)皮，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞分裂、增殖導(dǎo)致RA微血管通透性增加，促進(jìn)新生血管形成以及加重滑膜血管翳的程度[31]。Lim等[32]研究證實，SIRT1能夠在Lys674處發(fā)揮去乙?；饔茫ㄟ^阻斷p300/CBP相關(guān)因子的募集使HIF-1α失活，此外，SIRT1還可以在缺氧狀態(tài)下抑制VEGF的分泌，表明SIRT1誘導(dǎo)的去乙酰化是抑制HIF-1信號的原因。Kim等[30]的實驗證明，增強(qiáng)SIRT1的活性能夠引起HIF-1α的脫乙酰化、阻斷VEGF的表達(dá)，從而抑制RA滑膜血管生成。

2.4SIRT1降低促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)的磷酸化水平在RA中發(fā)揮抗炎和關(guān)節(jié)保護(hù)作用 MAPK是一類結(jié)構(gòu)高度保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶，廣泛存在于哺乳動物的細(xì)胞中，是信號從細(xì)胞表面轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)的重要傳遞者。MAPK家族主要包括酪氨酸磷酸蛋白激酶p38(亞型p38α、p38β、p38γ和p38δ)、c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)1/2、ERK3/4和ERK5/大絲裂原活化激酶1等。MAPK信號通路是細(xì)胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號之一，在細(xì)胞的生長、分化、發(fā)育、凋亡等一系列過程中發(fā)揮重要作用。研究證明,p38 MAPK、JNK MAPK和ERK MAPK可以由不同的細(xì)胞因子異常激活在滑膜組織中呈高表達(dá)，并在RA炎癥轉(zhuǎn)導(dǎo)和關(guān)節(jié)破壞的過程中發(fā)揮特異性作用[33]。其中，p38 MAPK信號通路介導(dǎo)的炎癥轉(zhuǎn)導(dǎo)是滑膜炎癥發(fā)生的重要機(jī)制，它能夠被炎癥因子(如TNF-α、IL-1)激活產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，加重RA滑膜炎癥[34]。JNK MAPK、ERK MAPK被激活后能夠誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)和巨噬細(xì)胞向M1表型的極化，從而促進(jìn)FLS的增殖和炎癥介質(zhì)的分泌，在RA骨關(guān)節(jié)的破壞中發(fā)揮重要作用[35-36]。研究證明，抑制MAPK通路誘導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，能夠抑制炎癥反應(yīng)和細(xì)胞增殖并引起滑膜組織中的細(xì)胞凋亡，有效緩解RA滑膜炎癥進(jìn)展和關(guān)節(jié)軟骨破壞[37]。有研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的SIRT1可以降低p38、JNK、ERK磷酸化水平[38-39]。在骨關(guān)節(jié)炎中，SIRT1過表達(dá)能夠下調(diào)MAPK誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制軟骨細(xì)胞凋亡、細(xì)胞外基質(zhì)降解和炎癥細(xì)胞浸潤[40]。Yang等[27]研究表明，在RA中激活SIRT1能夠抑制ERK1/2、p38 MAPK和JNK1/2的磷酸化而減少RA-FLS中炎癥介質(zhì)COX-2的釋放；Yang等[41]研究證明，SIRT1激動劑能夠抑制MAPK信號通路而減少Ⅱ型膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎模型大鼠滑膜細(xì)胞中IL-1β的表達(dá)，減少炎癥介質(zhì)的釋放，有效緩解滑膜的炎癥，對RA的發(fā)展起到正向調(diào)節(jié)作用。

2.5SIRT1天然激動劑白藜蘆醇通過抑制多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路延緩RA進(jìn)展 白藜蘆醇是SIRT1的小分子激動劑，是主要來源于葡萄、虎杖、花生等植物中的一種天然活性多酚類化合物。1940年，在白藜蘆的根中首次發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇，其具有抗炎、抗氧化、保護(hù)心肌及延緩衰老的作用[35]。在后續(xù)的研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇具有抗增殖、免疫調(diào)節(jié)等多重功效，這使其在骨關(guān)節(jié)疾病、免疫性疾病中具有重要的研究價值[36]。近年來，多項研究結(jié)果表明白藜蘆醇具有治療RA的潛力[42-44]。白藜蘆醇可以在多個信號通路上發(fā)揮調(diào)控作用，能夠減少RA關(guān)節(jié)軟骨的損傷、減輕滑膜的炎癥反應(yīng)、抑制滑膜血管的生成[41-43]。有研究證明，白藜蘆醇能夠通過抑制MAPK信號通路減少RA關(guān)節(jié)炎模型大鼠滑膜組織中炎癥細(xì)胞的浸潤，以及通過介導(dǎo)HIF-1α信號通路抑制滑膜血管的生成，在RA中具有抗炎、抗氧化、抗血管生成的作用[38,41]。Yang等[27]的試驗結(jié)果顯示，白藜蘆醇可以通過抑制RA滑膜成纖維細(xì)胞中AP-1和NF-κB的乙?；虴RK1/2、p38 MAPK、JNK1/2的磷酸化來抑制BK(緩激肽)誘導(dǎo)的炎癥因子COX-2轉(zhuǎn)錄，從而對RA發(fā)揮有益抗炎作用。在關(guān)節(jié)軟骨的保護(hù)方面，Lei等[10]在骨關(guān)節(jié)炎的研究中證明了白藜蘆醇通過激活SIRT1在NF-κB信號通路上直接調(diào)控p65的乙?；癄顟B(tài)抑制炎癥介質(zhì)IL-1β、IL-6、COX-2等的產(chǎn)生，從而能起到保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨的作用。由此證實，SIRT1可作用于多條與RA有關(guān)的信號通路。

3 小 結(jié)

目前RA的發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，治療仍缺乏有效的方法?，F(xiàn)有的研究已經(jīng)證明SIRT1作為細(xì)胞防御和應(yīng)激反應(yīng)中生存機(jī)制的關(guān)鍵調(diào)控因子，對多個與RA有關(guān)的信號通路有重要調(diào)節(jié)作用，能夠抑制RA炎癥發(fā)展、阻抑微血管生成、保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨、改善骨侵蝕。但SIRT1對RA疾病進(jìn)程發(fā)揮影響作用的機(jī)制復(fù)雜且尚未完全了解，未來仍需要進(jìn)行深入研究。SIRT1過表達(dá)有利于控制RA疾病的進(jìn)展，在RA發(fā)生發(fā)展中有重要的保護(hù)作用，SIRT1及其激動劑有望成為開發(fā)治療RA藥物的新靶點。在未來的研究中，可以從激活SIRT1、上調(diào)其表達(dá)入手，利用其天然的激動劑或化學(xué)合成的激活物從與RA相關(guān)的信號通路入手尋找治療RA的新靶點，研究阻斷RA病情進(jìn)展的方法。