沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1分子調(diào)控機制及其在炎性疾病中的作用

馬學(xué)虎 安彥昊 竇文麗 馬燕芬

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏回族自治區(qū)反芻動物分子細胞育種重點實驗室，銀川 750021)

Sirtuin是一個高度保守的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)依賴性組蛋白去乙酰化酶家族，參與氧化應(yīng)激、細胞炎性反應(yīng)和線粒體功能平衡等多種細胞過程和生理功能。沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶(silent information regulator 2-related enzyme，SIRT)1是NAD+依賴性脫乙酰酶Sirtuin家族成員，Sirtuin通過NAD+依賴的去乙?；富钚?，可以去除許多組蛋白和非組蛋白中的乙?；M而調(diào)控相關(guān)下游轉(zhuǎn)錄因子包括腫瘤蛋白53(tumor protein 53，p53)、核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、單磷酸腺苷依賴的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α)等[1-2]。SIRT1具有多種生理功能，在哺乳動物疾病中發(fā)揮著重要的作用，且參與各種復(fù)雜的生理過程。近年來，隨著對SIRT1研究領(lǐng)域的擴展，SIRT1在體內(nèi)通過分子機制介導(dǎo)的一些代謝炎癥的發(fā)病過程也越來越受到關(guān)注，如神經(jīng)性炎癥、心血管疾病、腫瘤發(fā)生和脂肪肝等；此外，炎性疾病的發(fā)病過程還與SIRT1的活性有關(guān)，而SIRT1的活性不僅受其底物的調(diào)控，還受其表達水平的調(diào)控。因此，了解SIRT1的分子調(diào)控機制及其在炎性疾病中發(fā)揮的作用對于指導(dǎo)治療炎性疾病具有重要意義。

1 Sirtuin結(jié)構(gòu)及催化機制

1.1 Sirtuin結(jié)構(gòu)

Sirtuin家族于2000年首次在哺乳動物中被發(fā)現(xiàn)，參與調(diào)控原核與真核生物的重要代謝途徑，與許多種生物學(xué)過程有關(guān)，如細胞存活、DNA修復(fù)、衰老、增殖、凋亡、氧化應(yīng)激和細胞代謝等[3]。Sirtuin包含1個保守的NAD+結(jié)合催化結(jié)構(gòu)域，以及側(cè)面可變的氨基(NH2-)和羧基(COOH-)末端區(qū)域。Sirtuin氨基酸序列的多樣性有助于其細胞定位、催化活性和功能。Sirtuin含有的7個因子可分為Ⅳ類，其中，SIRT1、SIRT2和SIRT3屬于第Ⅰ類，與酵母沉默信息調(diào)節(jié)因子2(silence information regulator 2，Sir2)同源；SIRT4屬于第Ⅱ類；SIRT5屬于第Ⅲ類，SIRT6和SIRT7屬于第Ⅳ類；SIRT1蛋白(含有747個氨基酸)由保守催化核心(244～512個殘基)、COOH-端區(qū)(1～180個殘基)和NH2-端區(qū)(513～747個殘基)組成[4]。SIRT1是一種核蛋白，氨基酸殘基中的核定位信號(nuclear localization signal，NLS)有41～46個，SIRT1可同時位于細胞核和細胞質(zhì)中，SIRT1在一定條件下可以在細胞質(zhì)和細胞核之間穿梭，SIRT1中NH2-末端的核輸入和輸出序列被證實是SIRT1核質(zhì)穿梭的調(diào)節(jié)機制[5]。除了SIRT1，其他6種Sirtuin亞細胞定位也不同，SIRT2主要存在于細胞質(zhì)中，也可以從細胞質(zhì)穿梭至細胞核；SIRT3、SIRT4和SIRT5通常被認(rèn)為是線粒體蛋白，最近的研究發(fā)現(xiàn)SIRT3并不只存在于線粒體中，SIRT3主要定位于細胞核，并在紫外線照射或依托泊苷處理后經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯到線粒體[6]；除SIRT1外，SIRT6和SIRT7也存在核定位，SIRT6是一種染色質(zhì)結(jié)合蛋白，而SIRT7則集中于細胞核。作為Sirtuin家族中的一員，SIRT1總是通過與其他信號分子的相互作用來干預(yù)炎癥等生物學(xué)過程。

1.2 Sirtuin催化機制

作為組蛋白去乙?；福溉閯游颯irtuin具有1個保守的催化結(jié)構(gòu)域。SIRT1催化核心由2個結(jié)合域組成，其中較大的NAD+結(jié)合域由羅斯曼褶皺組成，較小的結(jié)合域由螺旋結(jié)構(gòu)(269～324個殘基)和鋅結(jié)合模(362～419個殘基)組成[7]。根據(jù)Sirtuin蛋白的三維晶體結(jié)構(gòu)，大結(jié)合域和小結(jié)合域之間的催化口袋通常分為A、B、C 3個活性位點，其中A位點參與NAD+腺嘌呤-核糖部分的結(jié)合，B位點參與煙堿酰胺-核糖部分的結(jié)合，C位點是NAD+結(jié)合口袋的深部位置。脫乙酰反應(yīng)的分子機理比較復(fù)雜，簡單來說，Sirtuin催化反應(yīng)開始于形成三元配合物，它是由NAD+和一個乙?；牡孜锝Y(jié)合到Sirtuin上，在這個脫乙酰過程中，NAD+連接的煙酰胺與二磷酸腺苷(ADP)-核糖部分的糖苷鍵被剪切，釋放出游離的煙酰胺；然后部分乙?；D(zhuǎn)移到ADP-核糖，產(chǎn)生乙酰-ADP-核糖和去乙?；鞍譡8]。雖然Sirtuin屬于組蛋白去乙酰化酶，但需要指出的是，SIRT1、SIRT2、SIRT3和SIRT7具有去乙?；富钚?，其中SIRT1通過脫乙酰組蛋白和非組蛋白，參與調(diào)節(jié)包括細胞代謝、存活和分化等許多生理過程。去乙?；富钚暂^弱的是SIRT4、SIRT5和SIRT6，SIRT4具有ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶和脂酰胺酶活性，SIRT5具有很強的去琥珀?；腿ケ；钚裕琒IRT6通過調(diào)節(jié)賴氨酸殘基的脂肪?；舛哂忻摷谆钚訹9]。

2 SIRT1參與主要信號通路的分子調(diào)控機制

2.1 SIRT1與p53

SIRT1是一種蛋白質(zhì)去乙酰化酶，是關(guān)鍵的表觀遺傳調(diào)控因子和腫瘤抑制因子，可調(diào)控包括p53在內(nèi)的多種靶標(biāo)底物的轉(zhuǎn)錄。p53是一種具有多模結(jié)構(gòu)的腫瘤抑制基因(tumor suppressor gene)，可發(fā)生乙?；?、甲基化、磷酸化、泛素化等多種共價修飾作用。p53被激活后可誘導(dǎo)許多基因的表達，而這些基因控制著如細胞周期停滯、DNA修復(fù)、細胞凋亡、衰老或自噬等不同的細胞過程。作為一種腫瘤抑制因子，p53的功能和轉(zhuǎn)錄活性會被SIRT1的脫乙?；钄郲10]，SIRT1對p53的脫乙?；瘜?dǎo)致DNA損傷和應(yīng)變介導(dǎo)的細胞衰老的抑制。因此，SIRT1在DNA損傷后提供了一種生存反應(yīng)，如SIRT1使p53脫乙?；琾53響應(yīng)DNA損傷而減弱轉(zhuǎn)錄活性并抑制p53依賴性的凋亡反應(yīng)。實際上，SIRT1主要通過作為p53的表觀遺傳調(diào)節(jié)因子和主要調(diào)控因子來調(diào)控細胞反應(yīng)過程。SIRT1的關(guān)鍵作用是通過NAD+依賴的方式，經(jīng)p53在C端賴氨酸-382殘基上去乙?；笈cp53特異性相互作用。SIRT1和p53都需要NAD+作為輔助因子，其中NAD+與p53結(jié)合并改變構(gòu)象以阻止其與DNA的結(jié)合，這種作用降低了p53介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性，并降低了其下游蛋白如細胞周期抑制因子p21(cell cycle inhibitor p21，p21)和p53凋亡調(diào)節(jié)因子的表達。p21是p53的已知靶標(biāo)，p53刺激p21后使細胞周期蛋白依賴性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinase，CDK)活性受到抑制，且在細胞衰老期間發(fā)揮調(diào)節(jié)細胞周期停滯的作用，p53乙?；龠M了許多控制細胞周期停滯和細胞凋亡基因的激活，因此，SIRT1通過在C末端賴氨酸-382處將p53脫乙?；瘉硪种苝53轉(zhuǎn)錄，然后降低p21的表達[11]。p53和p21的表達可被SIRT1直接降低來促進米色脂肪細胞分化，從而抑制細胞衰老[12]。因此，SIRT1可以抑制p53依賴的細胞周期阻滯和凋亡，同時增強DNA修復(fù)機制，促進基因組完整性的維護和細胞存活，有利于細胞增殖。SIRT1-p53軸與代謝疾病、衰老相關(guān)疾病、細胞應(yīng)激等相關(guān)，如當(dāng)細胞受到應(yīng)激時，SIRT1通過使p53脫乙?；?，抑制p53活性，起到調(diào)控細胞凋亡的作用[13]，同時SIRT1也與表觀遺傳失調(diào)相關(guān)?？傊琒IRT1-p53軸在細胞水平上參與多種復(fù)雜的分子調(diào)控，未來還需要不斷深入研究探索SIRT1-p53軸的具體調(diào)控機制。

2.2 SIRT1與NF-κB

NF-κB是一類可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，存在于多種細胞類型中，由NF-κB1(p105和p50)、NF-κB2(p100和p52)、RelA(p65)、RelB和c-Rel 7個成員組成，形成二聚體(同源和異源)。NF-κB是調(diào)控炎癥反應(yīng)的主要因子，因為它能夠調(diào)節(jié)參與免疫和炎癥反應(yīng)建立的基因的轉(zhuǎn)錄[14]。NF-κB有多種水平的調(diào)控方式，NF-κB亞基的翻譯后修飾是其中之一，翻譯后修飾包括磷酸化、乙?；?、泛素化和脯氨酸異構(gòu)化等過程，這些過程通過調(diào)節(jié)NF-κB的核易位、DNA結(jié)合、反轉(zhuǎn)錄激活以及與CREB結(jié)合蛋白(CREB-binding protein，CBP)/p300相互作用的反轉(zhuǎn)錄激活因子1的相互作用來調(diào)節(jié)NF-κB的活性[15]。當(dāng)細胞靜止時，NF-κB位于細胞質(zhì)中，此時NF-κB不會發(fā)生磷酸化反應(yīng)；而當(dāng)細胞被刺激時，NF-κB經(jīng)磷酸化、泛素化和其抑制蛋白的降解，釋放出NF-κB，隨即轉(zhuǎn)位到細胞核中，在細胞核里通過激活基因轉(zhuǎn)錄發(fā)揮作用[16]。

NF-κB和SIRT1信號通路都是維持體內(nèi)平衡的進化保守機制，NF-κB與SIRT1的相互作用使能量平衡與免疫/炎癥反應(yīng)耦合[17]。然而，NF-κB與SIRT1是拮抗關(guān)系，即NF-κB信號通路可以被SIRT1的激活來抑制，反之亦然。NF-κB與SIRT1產(chǎn)生拮抗作用的原因是當(dāng)機體受到有害刺激時，機體需要使新陳代謝適應(yīng)快速的能量生成系統(tǒng)，使其能夠?qū)τ泻Υ碳と绺腥净蚪M織損傷作出快速反應(yīng)，當(dāng)有害刺激消失后，機體就必須重新建立內(nèi)穩(wěn)態(tài)維持機體正常運行[17]。此外，SIRT1與NF-κB的RelA/p65亞基之間存在直接聯(lián)系，p65經(jīng)乙?；梢哉{(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，能夠使RelA/p65亞基的賴氨酸-310位點脫乙?；?，賴氨酸-310位點的脫乙酰化抑制了RelA/p65亞基的轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，從而抑制了NF-κB依賴性基因表達的轉(zhuǎn)錄[17]。此外，RelA/p65賴氨酸-310位點的去乙?；龠M了賴氨酸-314和賴氨酸-315位點的甲基化，這對RelA/p65的泛素化和降解非常重要[18]。RelA/p65不同的乙?；?去乙酰化對NF-κB的調(diào)控有不同的影響，尤其是SIRT1對RelA/p65的去乙酰化有利于p65/p50復(fù)合物(NF-κB最豐富的異源二聚體)與核因子-κB抑制蛋白-α(inhibitor of nuclear factor-κB-α，IκB-α)的結(jié)合，這種關(guān)聯(lián)觸發(fā)了NF-κB復(fù)合物從細胞核運輸回細胞質(zhì)，導(dǎo)致NF-κB失活。此外，AMPK和SIRT1的激活誘導(dǎo)的細胞能量代謝的變化可抑制NF-κB信號傳導(dǎo)的激活[17]。

2.3 SIRT1與AMPK

AMPK存在于真核生物組織和細胞中，是生物體內(nèi)重要的信號通路，也是調(diào)節(jié)生物能量平衡和穩(wěn)定的重要因子。AMPK主要受到單磷酸腺苷(AMP)調(diào)控，進而參與到能量代謝調(diào)控中，起到阻礙合成代謝或加快分解代謝的作用，細胞能量儲存通過激活A(yù)MPK后打開分解代謝途徑和關(guān)閉合成代謝途徑來維持。AMPK含有眾多的下游靶分子，包含SIRT1、p53和叉頭框(forkhead box，F(xiàn)ox)蛋白家族等，這些下游靶分子主要參與能量代謝和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。其中SIRT1與AMPK的關(guān)系最為密切相關(guān)，AMPK通過增加NAD+的產(chǎn)生激活SIRT1并抑制SIRT1與核受體如NF-κB相互作用的能力[19]，而SIRT1可以通過激活肝激酶(liver kinase B1，LKB1)去乙酰化反過來激活A(yù)MPK[20]。過表達SIRT1會促進乙酰輔酶A羧化酶和AMPK的磷酸化，而干擾SIRT1則會降低AMPK及其靶基因的磷酸化，進一步說明SIRT1與AMPK呈顯著正相關(guān)。SIRT1激活A(yù)MPK在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用，并對高糖誘導(dǎo)的肝細胞脂質(zhì)積聚起到保護作用，這對調(diào)控糖尿病動脈粥樣硬化和衰老相關(guān)疾病等具有重要意義[21]。此外，Chang等[22]在研究饑餓誘導(dǎo)的SIRT1激活以啟動自噬的機制時，發(fā)現(xiàn)SIRT1參與了AMPK誘發(fā)的快速翻譯后過程，在這個過程中，AMPK激活的SIRT1直接由甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPDH)介導(dǎo)，與NAD+升高無關(guān)，并與AMPK-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)-unc-51樣激酶1(unc-51-like kinase 1，ULK1)途徑協(xié)同作用，GAPDH介導(dǎo)的SIRT1的激活確保了自噬的快速啟動，為AMPK增強急性分解代謝提供了另一種途徑。

2.4 SIRT1與PGC-1α

PGC-1α是一種轉(zhuǎn)錄共激活劑，是線粒體發(fā)生和功能激活的主要調(diào)節(jié)劑，其中包括活性氧解毒和氧化磷酸化，PGC-1α高度表達于高能量需求的組織中。PGC-1α、過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1β(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1β，PGC-1β)和PGC相關(guān)共激活因子(PGC-related coactivator，PRC)3個成員構(gòu)成了過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助活化因子-1(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1，PGC-1)家族，它們與參與多種生物學(xué)功能的一系列轉(zhuǎn)錄因子相互作用，而在其相互作用過程中，這些因子的轉(zhuǎn)錄活性和與它們相關(guān)的生物反應(yīng)最終受到PGC-1α的調(diào)節(jié)[23]。PRC充當(dāng)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，但沒有DNA結(jié)合域，它們與識別靶基因中特定序列的各種轉(zhuǎn)錄因子和核受體結(jié)合。雖然其他轉(zhuǎn)錄共激活因子具有促進染色質(zhì)重塑和基因轉(zhuǎn)錄的內(nèi)在組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性，但PGC-1家族的成員缺乏酶活性。因此，PGC-1共激活因子觸發(fā)基因轉(zhuǎn)錄，是因為充當(dāng)其他具有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性的蛋白質(zhì)的錨定平臺并通過促進轉(zhuǎn)錄機制的組裝，從而對基因轉(zhuǎn)錄發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。

SIRT1通過去乙?；せ頟GC-1α的基因轉(zhuǎn)錄，并通過調(diào)節(jié)核受體過氧化物酶體增殖物激活受體(nuclear receptor peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)、核呼吸因子(nuclear respiratory factor，NRF)和線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(mitochondrial transcription factor A，TFAM)等因子的轉(zhuǎn)錄來防御氧化應(yīng)激，參與調(diào)節(jié)線粒體生物發(fā)生和線粒體功能[24]。SIRT1的活性會影響PGC-1α的去乙?；?，當(dāng)SIRT1激活時可增加PGC-1α的轉(zhuǎn)錄活性[25]。SIRT1可以在多個賴氨酸位點與PGC-1α發(fā)生相互作用并使其脫乙?；鰪奝GC-1α的活性誘導(dǎo)肝臟糖異生基因轉(zhuǎn)錄。在不同組織中SIRT1介導(dǎo)的PGC-1α對能量的適應(yīng)性起重要作用，SIRT1通過去乙?；疨GC-1α和AMPK或通過磷酸化激活PGC-1α均可改善線粒體功能[26]；SIRT1翻譯后修飾也可調(diào)節(jié)PGC-1α的活性，如SIRT1使PGC-1α中的多個賴氨酸殘基脫乙?；せ頟GC-1α，從而促進線粒體脂肪酸代謝以響應(yīng)低葡萄糖效應(yīng)[27]。雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SIRT1/PGC-1α軸可轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)細胞能量代謝，但在所有的組織中SIRT1/PGC-1α軸能否對能量應(yīng)激都做出相類似的調(diào)控尚不完全清楚[28]。另外，SIRT1激活后在非組蛋白底物特異性水平上如何調(diào)控PGC-1α及在能量應(yīng)激時如何與PGC-1α相互作用，都是有待解決的主要問題。

3 SIRT1在炎性疾病中的作用

目前，SIRT1在炎性疾病中的應(yīng)用主要集中在醫(yī)學(xué)上，大多數(shù)以小鼠為試驗動物，在牛、羊等大動物上的研究較少。SIRT1在炎性疾病中的作用主要集中于神經(jīng)性炎癥、心血管炎癥、腫瘤以及脂肪肝等。

3.1 SIRT1與神經(jīng)性炎癥

炎癥是免疫系統(tǒng)對有害的傳染性和非傳染性刺激的生理反應(yīng)。為響應(yīng)炎性刺激，巨噬細胞、免疫細胞和血管細胞會協(xié)同反應(yīng)以維持或恢復(fù)組織的完整性。然而，持續(xù)的炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致應(yīng)激產(chǎn)生，其中氧化應(yīng)激是主要的一種應(yīng)激，主要是通過超氧化物與一氧化氮(nitric oxide，NO)的直接化學(xué)反應(yīng)降低NO生物利用度，導(dǎo)致過氧亞硝酸鹽的形成，過氧亞硝酸鹽的形成可能導(dǎo)致NO水平的進一步受損，并通過氧化四氫生物蝶呤來抑制內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)活性而增強氧化應(yīng)激。過量活性氧(reactive oxygen species，ROS)的水平也會通過與DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用來誘導(dǎo)細胞損傷，這可能進一步加劇炎癥反應(yīng)。此外，氧化應(yīng)激也可以通過激活NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子來促進炎癥過程[29]。

集中在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)的炎癥反應(yīng)被稱為神經(jīng)炎癥[30]。神經(jīng)炎癥被認(rèn)為是多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機制，包括創(chuàng)傷性腦損傷、缺血性中風(fēng)、細菌感染、抑郁癥和神經(jīng)退行性疾病等。SIRT1與神經(jīng)炎癥密切相關(guān)[31]。SIRT1可以減少氧化應(yīng)激，保護神經(jīng)元，并幫助保存記憶功能[32]。Khan等[33]發(fā)現(xiàn)SIRT1激活劑可增加線粒體酶琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase，SDH)的表達，促進PGC-1α的脫乙?；f明SIRT1激活劑可通過減少氧化應(yīng)激和促進神經(jīng)元細胞系中的線粒體功能來防止細胞損傷，進而達到保護線粒體氧化應(yīng)激中神經(jīng)元的功效。白藜蘆醇是SIRT1的激活劑，白藜蘆醇通過增加SIRT1的表達和p53的去乙?；?，抑制脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)的小膠質(zhì)BV-2細胞的炎癥，保護神經(jīng)元PC12細胞免受半胱天冬蛋白酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3，Caspase-3)依賴的凋亡[34]。在神經(jīng)退行性疾病方面，SIRT1是阿爾茲海默癥(alzheimer’s disease，AD)疾病的一個重要靶點[32]。此外，SIRT1功能與慢性應(yīng)激引起的抑郁行為和神經(jīng)元萎縮有關(guān)，Abe-Higuchi等[35]發(fā)現(xiàn)，增加海馬神經(jīng)SIRT1功能可以阻止由慢性應(yīng)激引起的抑郁行為，從而導(dǎo)致應(yīng)激彈性狀態(tài)；而SIRT1功能的抑制則會導(dǎo)致抑郁行為。與之結(jié)果相反的一項研究發(fā)現(xiàn)大腦特異性SIRT1基因敲除小鼠降低了焦慮，并對社交失敗誘導(dǎo)的抑郁產(chǎn)生了恢復(fù)力，而過表達SIRT1基因的小鼠則增加了焦慮，并表現(xiàn)出對抑郁的易感性[36]。這2項研究之間存在差異的原因尚不清楚。

3.2 SIRT1與心血管疾病

心血管疾病是一種進行性疾病，依賴于膽固醇生物合成、免疫系統(tǒng)和血管內(nèi)皮細胞功能之間復(fù)雜的相互作用[37]。SIRT1可調(diào)節(jié)細胞凋亡、代謝、能量平衡和抗逆性等重要的代謝和生理過程，還可以逆轉(zhuǎn)膽固醇轉(zhuǎn)運并降低動脈粥樣硬化和心血管疾病發(fā)生的風(fēng)險。SIRT1的激活保護作用已在血管緊張素Ⅱ加速動脈粥樣硬化模型中得到證實，在該模型中，服用SIRT1激動劑SRT1720可顯著減弱血管緊張素Ⅱ加速動脈粥樣硬化，這與抑制炎癥因子和動脈粥樣硬化基因在動脈中的表達有關(guān)[38]。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1及其下游通路對于正常的體內(nèi)平衡和保護機體免受心血管疾病誘導(dǎo)的損傷至關(guān)重要[37]，如SIRT1通過去乙?；{(diào)節(jié)p53的活性，并抑制p53的促凋亡活性對于心肌細胞的存活情況有著重要影響，SIRT1通過賴氨酸-141和賴氨酸-143殘基上的真核翻譯起始因子2α(eukaryotic translation initiation factor 2α，eIF2α)之間的物理作用和脫乙?；Ｗo心肌細胞免受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)的應(yīng)激[39]。SIRT1還可防止應(yīng)激誘發(fā)的內(nèi)皮損傷導(dǎo)致的過早衰老，從而調(diào)節(jié)心血管疾病中的內(nèi)皮功能障礙[40]。此外，SIRT1與心電活動的調(diào)節(jié)以及心力衰竭的發(fā)病機制密切相關(guān)，現(xiàn)已經(jīng)把SIRT1作為心肌梗死發(fā)病率預(yù)測的靶標(biāo)[41-42]。心臟中的SIRT1可以激活Fox進而正調(diào)節(jié)抗凋亡蛋白B細胞超大淋巴瘤的表達，并負(fù)調(diào)節(jié)促凋亡蛋白B細胞淋巴瘤/白血病-2相關(guān)X蛋白(B-cell lymphoma/leukaemia-2-associated X protein，Bax)，SIRT1可以特異性控制心肌細胞中p53的乙?；娃D(zhuǎn)錄活性進而在心臟中發(fā)揮保護作用[43]。SIRT1的表達水平也會影響心臟功能，如SIRT1的低、中度表達(內(nèi)源表達水平的2.5、7.5倍)可防止心臟肥大、細胞凋亡和心臟功能障礙，而SIRT1的高度表達(內(nèi)源表達水平的12.5倍)則會導(dǎo)致心臟擴張、肥大和心力衰竭[44]；若敲除近交小鼠的SIRT1基因則會表現(xiàn)出嚴(yán)重的心臟發(fā)育缺陷，并且它們大多在出生后死亡。SIRT1的表達水平也與年齡變化有著密切關(guān)系，如從12～82歲的供體的人動脈中分離出的血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell，VSMC)中發(fā)現(xiàn)SIRT1的表達與年齡呈負(fù)相關(guān)[45]。

3.3 SIRT1與腫瘤

越來越多的證據(jù)表明SIRT1可抑制腫瘤因子并在抑制癌癥中發(fā)揮作用。過表達SIRT1可通過間接激活細胞周期相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子E2F轉(zhuǎn)錄因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)誘導(dǎo)的細胞周期阻滯，E2F1進一步誘導(dǎo)細胞周期蛋白和視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白，并抑制結(jié)腸癌細胞增殖和腫瘤形成[46]。SIRT1通過與許多其他癌癥類型中已知的腫瘤抑制因子和癌基因相互作用，在腫瘤進展中具有雙重功能作用。盡管SIRT1發(fā)揮雙重功能作用相關(guān)的機制尚不清楚，但最近的一項研究發(fā)現(xiàn)SIRT1對腫瘤代謝和凋亡的劑量依賴性調(diào)節(jié)在機制上有助于SIRT1在大腸癌進展中發(fā)揮雙重作用[47]，如腸道特異性SIRT1雜合子小鼠增強了腸道腫瘤的形成，而腸道特異性SIRT1純合子敲除小鼠則降低了結(jié)腸癌的發(fā)生。不同途徑對SIRT1劑量的不同敏感性區(qū)分了癌細胞增殖和生長的結(jié)果有助于解釋SIRT1在腫瘤發(fā)生中的雙重功能。綜上所述，目前的研究發(fā)現(xiàn)SIRT1在調(diào)節(jié)癌細胞代謝、抗壓性和增殖方面具有雙重作用，這些發(fā)現(xiàn)進一步指出了維持合適的SIRT1劑量對機體代謝和組織穩(wěn)態(tài)的重要性，并表明有效的SIRT1抑制劑和適度的SIRT1激活劑將有益于治療癌癥。SIRT1也已被證明在促進腫瘤轉(zhuǎn)移中起主要作用，在三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)中，SIRT1與上皮-間充質(zhì)蛋白相互作用，從而預(yù)測腫瘤的侵襲性。過表達SIRT1可抑制腫瘤侵襲，同時修正與上皮-間充質(zhì)相關(guān)的蛋白表達模式[48]。一些非上皮-間充質(zhì)相關(guān)蛋白也被證明在乳腺癌中受SIRT1的調(diào)控，如SIRT1轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)frizzle家族的表達，該家族是一種促進細胞增殖的因子，在乳腺癌轉(zhuǎn)移期間響應(yīng)Wnt信號[49]，抑制SIRT1表達可降低β-連環(huán)蛋白(β-catenin)和原癌基因c-Jun表達水平，從而降低frizzle家族的表達并抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移[49]。

3.4 SIRT1與脂肪肝

肝臟對于維持機體健康至關(guān)重要，并且在代謝調(diào)節(jié)受損的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。脂肪肝主要是由于脂肪在肝臟堆積，脂肪酸氧化受損以及脂質(zhì)合成增加引起的。大量研究發(fā)現(xiàn)SIRT1可作為一種信號分子，通過影響控制脂肪酸合成、脂肪酸氧化和脂質(zhì)轉(zhuǎn)運基因的表達來促進脂質(zhì)代謝[50]。過表達肝細胞中的SIRT1會減弱非酯化脂肪酸(nonestesterified fatty acid，NEFA)誘導(dǎo)的胰島素抵抗、葡萄糖代謝紊亂和脂質(zhì)積累。脂肪肝主要通過甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)信號通路上調(diào)脂肪生成通路基因，通過SIRT1/PGC-1α信號通路下調(diào)脂質(zhì)氧化通路基因，從而促進肝臟脂肪變性的發(fā)生[51]。此外，通過去乙?；土姿峄{(diào)節(jié)PPAR或SREBP-1c活性來激活肝臟中SIRT1-AMPK通路，可以增加脂肪酸氧化的速率和抑制脂肪生成[52]。肝臟脂肪變性降低了SIRT1的活性，從而抑制了脂質(zhì)轉(zhuǎn)運和脂肪酸氧化促進了肝臟脂肪酸合成，在動物生產(chǎn)中會顯著降低奶牛干物質(zhì)采食量、奶產(chǎn)量、乳蛋白，并顯著增加牛奶中的體細胞數(shù)[54]。另外，敲除小鼠和牛肝細胞中的SIRT1基因會損害葡萄糖和胰島素敏感性，降低糖原含量，并增加脂質(zhì)積累，增加脂肪肝的發(fā)生[53]。因此，SIRT1主要通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但肝臟脂肪變性對SIRT1基因表達和蛋白表達的影響以及下游脂質(zhì)代謝相關(guān)蛋白和關(guān)鍵酶的表達和活性的潛在分子機制尚未完全闡明。

4 小 結(jié)

SIRT1通過去乙?；瘜ζ湎掠味喾N非組蛋白質(zhì)的表達進行調(diào)控，在動物的諸多生理、病理過程中都發(fā)揮著重要作用。其主要通過與p53、NF-κB、PGC-1α、Fox及AMPK等不同的底物相互作用，參與糖脂代謝、神經(jīng)保護、心血管保護、腫瘤發(fā)生、脂肪肝等發(fā)病過程，發(fā)揮其對基因功能的調(diào)控。目前，雖然已有大量的SIRT1研究，但其在某些方面的作用仍未明確，如其在腫瘤中的作用。因此，通過深入挖掘SIRT1通路調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，進一步解析SIRT1對心血管疾病、脂肪肝、腫瘤和神經(jīng)退行性等各種代謝和炎性疾病發(fā)病機制的調(diào)控，將為SIRT1信號通路的靶向治療提供新的策略。