SIRT1在慢性腎臟病中的研究進(jìn)展*

蘇 洪，高電薩 綜述，左 中 審校

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科，重慶 400016

慢性腎臟病(CKD)已成為世界范圍公認(rèn)的主要公共衛(wèi)生問(wèn)題，其發(fā)病率隨著年齡的增加而增加。糖尿病、高血壓是CKD的重要病因，且影響CKD的進(jìn)展，增加心血管疾病患病風(fēng)險(xiǎn)；終末期腎病及CKD并發(fā)的心血管疾病增加了住院率和病死率[1]。沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)是一種去乙酰化酶，在腎臟、心臟、肝臟等重要臟器都有所表達(dá)。SIRT1參與細(xì)胞凋亡、器官代謝功能和腫瘤發(fā)生等過(guò)程。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究關(guān)注SIRT1的腎臟保護(hù)作用，但SIRT1在CKD中的作用機(jī)制尚不明確，本文就SIRT1及其在CKD中作用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 SIRT1基因及其蛋白概述

1986年，IVY等[2]在發(fā)芽酵母中發(fā)現(xiàn)了沉默信息調(diào)節(jié)因子Sir2基因，過(guò)表達(dá)Sir2可延長(zhǎng)酵母壽命[3]。人類(lèi)sirtuin家族是酵母Sir2基因的同源物，其中SIRT1序列與釀酒酵母Sir2蛋白的同源性最接近[4]。人類(lèi)SIRT1基因定位于第10號(hào)染色體q21.3區(qū)，該基因編碼煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴(lài)性蛋白脫乙酰酶sirtuin-1蛋白，其屬于Ⅲ類(lèi)組蛋白脫乙?；?。SIRT1蛋白主要表達(dá)于細(xì)胞核、線粒體和細(xì)胞質(zhì)溶膠，可將轉(zhuǎn)錄調(diào)控直接與細(xì)胞內(nèi)能量相關(guān)聯(lián)，并參與多種細(xì)胞功能的調(diào)控，如細(xì)胞周期、對(duì)DNA損傷的反應(yīng)、代謝、細(xì)胞凋亡和自噬等。

2 SIRT1在腎臟疾病中的腎臟保護(hù)作用

近期研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1可通過(guò)多種方式發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，當(dāng)腎臟疾病發(fā)生時(shí)，上調(diào)或激活SIRT1的表達(dá)及活性，有助于延緩疾病進(jìn)程。(1)SIRT1與腎臟氧化應(yīng)激：親代雌鼠孕期肥胖及高脂飲食導(dǎo)致后代SIRT1活性受到抑制，進(jìn)而引發(fā)后代腎臟脂質(zhì)代謝紊亂，誘發(fā)氧化應(yīng)激，而過(guò)表達(dá)SIRT1后代小鼠的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)及環(huán)氧合酶2(COX2)較野生型后代降低，細(xì)胞氧化應(yīng)激標(biāo)志物8-羥基脫氧鳥(niǎo)苷(8-OHdG)積累受到抑制，巨噬細(xì)胞標(biāo)志物F4/80表達(dá)減少，腎臟氧化應(yīng)激及炎癥減輕，應(yīng)用SIRT1激動(dòng)劑于過(guò)表達(dá)SIRT1后代小鼠及野生型后代也得到同樣的效應(yīng)[5]。(2)SIRT1與急性腎損傷：自噬在急性腎損傷發(fā)生時(shí)具有保護(hù)性作用[6]，對(duì)于缺血/再灌注誘導(dǎo)的大鼠急性腎損傷，腎臟SIRT1代償性上調(diào)，降低血尿素氮(BUN)和血肌酐(Scr)，借助于增加自噬相關(guān)蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和beclin1表達(dá)水平來(lái)發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，激活SIRT1表達(dá)能減少急性腎損傷造成的腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞(TECs)及缺氧/復(fù)氧引發(fā)的人近端小管上皮細(xì)胞(HK-2細(xì)胞)凋亡[7]；(3)SIRT1與水鈉失調(diào)：腎臟局部可能存在Ghrelin/SIRT1/AQP1/AQP2 途徑參與水鈉平衡，上調(diào)或激活SIRT1能夠增加水平衡失調(diào)相關(guān)疾病有關(guān)的水通道蛋白2(AQP2)表達(dá)，抑制水平衡紊亂[8-9]。然而，對(duì)于狼瘡性腎炎來(lái)說(shuō)，SIRT1 rs3758391 T等位基因是其發(fā)展的危險(xiǎn)因素[10]，并且SIRT1能夠增加腎移植小鼠T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫排斥反應(yīng)，不利于移植腎的存活[11]。因此，SIRT1對(duì)于腎臟的作用還有待進(jìn)一步研究。

3 SIRT1在CKD中的作用機(jī)制

3.1SIRT1與腎小球損傷 衰老是增加CKD發(fā)病率與患病率的重要因素。CHUANG等[12]研究發(fā)現(xiàn)，老年小鼠足細(xì)胞數(shù)量伴隨著SIRT1陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量減少而減少，而足細(xì)胞SIRT1表達(dá)降低，加重了腎小球硬化與蛋白尿，使得腎小球衰老標(biāo)志物p19ARF和p16INK4表達(dá)顯著升高，腎小球過(guò)氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α(PGC-1α)、叉頭框轉(zhuǎn)錄因子3(FOXO3)、叉頭框轉(zhuǎn)錄因子4(FOXO4)和核因子-κB(NF-κB)乙?；缴撸?-OHdG表達(dá)增加，足細(xì)胞標(biāo)志物 synaptopodin、podocin、nephrin和WT1表達(dá)顯著降低。

晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)是糖尿病腎病的重要因素，能夠抑制足細(xì)胞SIRT1的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致糖尿病db/db小鼠腎小球及人足細(xì)胞p65和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)乙?；皆黾?，足細(xì)胞特異性SIRT1基因缺陷糖尿病小鼠出現(xiàn)了更為嚴(yán)重的蛋白尿、腎小球系膜擴(kuò)張和足細(xì)胞丟失[13]。

這些研究提示衰老及糖尿病可引發(fā)SIRT1的減少，而這種減少又加劇了腎小球與足細(xì)胞損傷，進(jìn)一步加重了腎小球硬化及腎臟衰老,導(dǎo)致整體腎小球功能的降低，加重了CKD的進(jìn)展。

3.2SIRT1與腎小管損傷 腎臟缺氧是CKD的常見(jiàn)特征，缺氧作為獨(dú)立因素可引發(fā)腎臟疾病[14]。缺氧誘導(dǎo)因子-1α (HIF-1α)主要表達(dá)于腎小管上皮，在急性腎損傷發(fā)生時(shí)發(fā)揮腎臟保護(hù)的作用，然而HIF-1α的慢性持續(xù)性活化將會(huì)促進(jìn)腎小管損傷[15]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，腎小管細(xì)胞特異性HIF-1α過(guò)表達(dá)的年輕及老年小鼠，HIF-1α靶基因Bnip3的表達(dá)增加，腎皮質(zhì)中Ⅰ/Ⅳ型膠原和纖維粘連蛋白增多，腎小管間質(zhì)區(qū)的膠原沉積和TUNEL陽(yáng)性凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯高于野生型小鼠[16]。SIRT1可以直接調(diào)節(jié)HIF-1α的功能：免疫共沉淀觀察到，在HEK293T細(xì)胞[17]及缺氧的HK-2細(xì)胞[16]中，SIRT1與HIF-1α結(jié)合。隨著SIRT1的表達(dá)降低，HIF-1α乙酰化水平增加，Ⅰ/Ⅳ型膠原蛋白和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)表達(dá)上調(diào)，利用SIRT1抑制劑及靶向敲除SIRT1基因也得到同樣的結(jié)果；SIRT1激活劑與SIRT1過(guò)表達(dá)能夠降低缺氧條件下HIF-1α乙酰化水平，降低HIF-1α靶基因的轉(zhuǎn)錄活性，減弱線粒體腫脹，增加線粒體密度及呼吸鏈相關(guān)蛋白的表達(dá)，減少活性氧(ROS)生成[16]。由此可見(jiàn)，SIRT1 與 HIF-1α在CKD中的相互作用成為腎小管損傷的關(guān)鍵因素。

3.3SIRT1與腎臟纖維化 纖維化是CKD的最終共同途徑和組織學(xué)表現(xiàn)[18]。腎小管周毛細(xì)血管(PTC)的稀疏以及間質(zhì)纖維化是CKD的主要標(biāo)志之一，PTC密度與腎臟纖維化的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)[19]。SIRT1在內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)較高，其去乙?；富钚杂兄诰S持內(nèi)皮細(xì)胞血管生成[20]。內(nèi)皮SIRT1缺陷型小鼠基質(zhì)金屬蛋白酶14(MMP-14)的表達(dá)及活性降低，表現(xiàn)出受損的內(nèi)皮依賴(lài)性血管舒張和血管生成，并且在早期就自發(fā)低水平的纖維化[21]。

通過(guò)CKD小鼠模型發(fā)現(xiàn)，小鼠內(nèi)皮SIRT1的功能喪失加重了單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)誘導(dǎo)腎損傷的PTC密度降低，導(dǎo)致腎微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖能力下降和凋亡增加，血小板源性生長(zhǎng)因子受體β(PDGFRβ)、周細(xì)胞群增多，腎臟α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(αSMA)、由瘢痕形成肌成纖維細(xì)胞占據(jù)形成的區(qū)域和膠原沉積增加，Notch1信號(hào)通路激活，Notch1及其配體Delta樣配體4 (DLL4 ) mRNA表達(dá)升高，Notch靶基因Hey1和Hes1也在腎微血管內(nèi)皮細(xì)胞中上調(diào)[22]。內(nèi)皮細(xì)胞SIRT1功能受損導(dǎo)致Notch1信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)，加重了PTC稀疏與腎臟纖維化。

4 SIRT1激動(dòng)劑在CKD中潛在藥用價(jià)值

越來(lái)越多的研究證實(shí)了SIRT1激動(dòng)劑應(yīng)用于治療CKD的藥用價(jià)值：二甲雙胍同時(shí)激活SIRT1和AMPK可改善足細(xì)胞的胰島素抵抗[23]；甘草酸通過(guò)激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC-1α途徑減少了腎臟脂質(zhì)積累，減輕了腎損傷及腎臟纖維化[24]；Rikkunshito通過(guò)Ghrelin/SIRT1途徑改善了AngⅡ誘導(dǎo)的腎臟SIRT1表達(dá)下降及腎臟纖維化，減少腎臟氧化應(yīng)激及炎性反應(yīng)[25]。

也有研究證實(shí)，SIRT1激動(dòng)劑具有改善CKD并發(fā)心血管疾病的作用。CKD患者血清Klotho水平下降，增加了動(dòng)脈硬化和高血壓的患病率[26]。SIRT1激動(dòng)劑SRT1720能夠減弱了KL+/-小鼠的動(dòng)脈硬化和高血壓，改善主動(dòng)脈管腔狹窄[27]。此外，SIRT1激動(dòng)劑SRT2104能抑制糖尿病大鼠心肌梗死，減少心肌損傷，改善血管功能[28]。SIRT1激動(dòng)劑的應(yīng)用，對(duì)于治療并發(fā)心血管疾病的CKD患者具有重要意義。

然而，對(duì)SIRT1激動(dòng)劑的不良反應(yīng)也應(yīng)當(dāng)予以重視。白藜蘆醇是SIRT1的經(jīng)典激動(dòng)劑，但高劑量白藜蘆醇加重了UUO小鼠腎臟纖維化，減少HK-2細(xì)胞線粒體長(zhǎng)度與密度，促進(jìn)HK-2細(xì)胞凋亡[29]。不良反應(yīng)較少的SIRT1激動(dòng)劑的研發(fā)或?qū)⒊蔀檠芯繜狳c(diǎn)。

5 小 結(jié)

慢性腎臟病由于其病因復(fù)雜、病程較長(zhǎng)，在治療上缺乏有效手段。多種分子機(jī)制參與了慢性腎臟病的發(fā)生與發(fā)展，這些分子機(jī)制在其他重要臟器也發(fā)揮著作用，SIRT1就是其中具有代表性的分子。慢性腎臟病能夠?qū)е耂IRT1表達(dá)減少，SIRT1缺乏亦可引發(fā)腎臟疾病。SIRT1具有腎臟保護(hù)作用，圍繞SIRT1及其參與的信號(hào)通路進(jìn)行研究，有助于進(jìn)一步闡明慢性腎臟病的發(fā)病機(jī)制，提供新的預(yù)防與治療思路。SIRT1激動(dòng)劑的應(yīng)用，將改善慢性腎臟病患者腎臟損害及心血管并發(fā)癥，在治療腎臟疾病的同時(shí)保護(hù)心血管健康。因此，SIRT1與CKD發(fā)病機(jī)制、SIRT1激動(dòng)劑潛在的藥物不良反應(yīng)及合理開(kāi)發(fā)將是值得深入研究的方向。