Sirt1與腎臟病相關研究進展

馬雷雷，樊然然，尕麗亞，汪 焱，謝冰冰，劉玉寧

(北京中醫藥大學東直門醫院，北京 100700)

Sirt1與腎臟病相關研究進展

馬雷雷，樊然然，尕麗亞，汪 焱，謝冰冰，劉玉寧

(北京中醫藥大學東直門醫院，北京 100700)

Sirt1；慢性腎臟??；腎臟纖維化；炎癥反應

沉默信息調節因子蛋白沉默信息調節因子(silent information regulator 2,Sir2)是依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的第三類組蛋白去乙?；?。這些酶負責人體內DNA修復或結合的過程、染色體的穩定以及基因的轉錄。在哺乳動物中，沉默信息調節因子包含7種類型(Sirt1～7)，他們因為位置的不同而命名，Sirt1因其通過NAD+輔酶的蛋白效應來調節細胞生理的新陳代謝而著名，一些臨床疾病的病理生理均與Sirt1的缺失或不足有關，尤其是一些應激現象，包括糖尿病、心血管疾病、神經變性的癥狀以及腎臟病。在腎臟損傷時，它能夠調節受損腎臟中細胞對不同的應激原的反應而提高細胞的存活，參與動脈血壓的控制，通過過氧化氫酶反應和觸發自我吞噬功能來對抗腎小管上皮細胞的凋亡，發揮著明顯的腎臟保護功能。Sirt1和Sirt2主要存在于細胞核和細胞質中，Sirt3主要存在于線粒體、細胞核以及細胞漿中，Sirt4和Sirt5存在于線粒體，而Sirt6以及Sirt7存在于細胞核；Sirt1大部分位于細胞核的常染色質中，Sirt6大部分位于異染色質中。Sirtuins分為4個類型，Ⅰ類包括Sirt1～3，Ⅱ類包括Sirt4，Ⅲ類包括Sirt5，Ⅳ類有Sirt6～7，然而各個類型之間的生物學功能并沒有具體的聯系，Sirtuins的特點是能夠及時調整細胞對新陳代謝以及內環境不斷改變的適應性，Sirtuins活動主要與它的翻譯后修飾以及不同蛋白的表達有關。越來越多的體內和體外實驗數據證明Sirt1具有腎臟保護的功能，因此Sirt1對于衰老相關的腎臟疾病很可能會成為一個新的治療靶點。本文就近年來Sirt1與腎臟疾病相關研究做一簡單綜述。

1 Sirt1與腎間質纖維化和細胞凋亡

細胞凋亡在腎間質纖維化的進程中發揮著重要的作用，越來越多的研究發現在腎間質纖維化模型中細胞凋亡普遍存在，而且與纖維化的程度呈正相關。在腎臟疾病的發展過程中，TGF-β1-Smad3信號通路在腎纖維化進程中發揮了重要的作用，TGF-β1激活之后，觸發腎成纖維細胞和腎小管上皮細胞的Smad3蛋白乙?；土姿峄?。Li等[1]研究表明，經TGF-β1誘導后，無論在單側輸尿管梗阻(UUO)動物模型還是體外培養的NRK49F和NRK52E細胞實驗中，Sirt1激動劑白藜蘆醇均可通過抑制smad3的乙?；?，最終減少Ⅳ型膠原以及纖維連接蛋白的沉積，而在敲除Sirt1基因的表達后，白藜蘆醇的抑制作用并沒有顯現出來，故smad3的脫乙酰過程可以認為是一種治療纖維化疾病的新手段。

Kume等[2]通過體外培養TGF-β干預的腎小球系膜細胞來觀察Sirt1與smad7蛋白的相互作用，研究結果發現，Sirt1可以直接與smad7蛋白的N基端發生作用，進一步發現Sirt1可以逆轉乙酰轉移酶介導的smad7蛋白兩個賴氨酸殘基位點的乙?；?Lys-64和Lys-70)。 在系膜細胞中發現當Sirt1過表達時smad7蛋白表達水平降低，而在Sirt1被敲除后，smad7蛋白的表達水平增加。SIRT1-mediated Sirt1介導的smad7蛋白的脫乙?；軌蛱岣遱mad泛素化蛋白調節因子1(Smurf1)降解蛋白酶體的能力。這使得當系膜細胞中

Sirt1過表達時，smad7蛋白的水平下降。然而，當smad7基因敲除后，TGF并不能介導細胞凋亡，表明smad7參與了TGF誘導細胞凋亡的機制。這個研究提示了Sirt1可能成為腎小球疾病的一個治療方向包括糖尿病腎病。

Hasegawa等[3]發現Sirt1可以通過FOXO3的脫乙?；饔脕碚T導過氧化氫酶的活性，最終減少體外培養的腎近端腎小管上皮細胞的凋亡。而且，在隨后的實驗中還證實了Sirt1轉基因小鼠的腎臟近端小管上皮細胞通過維持過氧化物酶體的數量和功能來對抗順鉑介導的上皮細胞損傷，比如細胞凋亡[4]。此外，通過白藜蘆醇干預Sirt1對p53蛋白脫乙?；?，可以降低順鉑誘導的近端腎小管上皮細胞的凋亡率[5]。也有研究發現Sirt1可以通過多種自噬因子(Atg5,Atg7 and LC3)的脫乙?；瘉硖岣呒毎麑ぴ倪m應性[6]。在體外培養的系膜細胞實驗中，Sirt1可以通過抑制p53蛋白的活性減少氧化應激誘導的細胞凋亡[7]，Sirt1的激活可使NF-κB的亞單位RelA/p65去乙?；?，從而抑制炎癥因子的產生[8]。近年研究顯示中醫藥可以提高糖尿病腎病患者抑或是糖尿病腎病大鼠腎臟組織的Sirt1表達來發揮其腎臟保護作用[9-10]，因此Sirt1被認為在某種程度上可以成為糖尿病腎病的治療方法。

2 Sirt1與炎癥反應

炎癥反應是一些衰老相關疾病啟動和進展的關鍵機制之一，比如糖尿病、心血管疾病、神經變性疾病、肺部疾病以及包括糖尿病腎病在內的腎臟病，因此控制炎癥的進程可能成為一個延緩衰老相關疾病發展的潛在治療方法。NF-κB信號通路在調節幾種炎癥相關遞質的蛋白(MCP-1，ICAM-1，VCAM-1)表達中發揮著重要的作用?，F在已知道NF-κB p65亞基的幾個賴氨酸殘基的乙?；赡茱@著調節著NF-κB的功能，其中Lys310位置的乙?；赡苁荢irt1的作用位點。通過對此位點的脫乙?；赡軐F-κB起著負向調節的作用。研究發現在脂肪細胞[11]、單核巨噬細胞[12-13]、髓樣細胞[14]、內皮細胞[15]以及小神經膠質細胞[16]中當Sirt1表達水平降低時，那么NF-κB的乙?；蜁黾?，炎癥反應也會相應的增強，而當應用Sirt1激動劑或者Sirt1基因表達上調之后可以通過對NF-κB的脫乙?；纳蒲装Y反應。

Kitada等[17]研究發現與瘦弱的非糖尿病Wistar大鼠腎臟相比，肥胖的糖尿病Wistar大鼠腎臟內乙?；腘F-κB以及與炎癥相關因子(ICAM-1,VCAM-1和MCP-1)的基因表達均明顯上升。但是通過對肥胖的糖尿病Wistar大鼠進恢復飲食限制以后，上述指標逐步下降，同時還伴隨著Sirt1水平的恢復。因此，當腎臟組織Sirt1表達降低時，NF-κB p65介導的炎癥反應就會增強。而飲食限制又可以通過恢復腎臟組織內Sirt1表達從而發揮抗炎作用。

3 Sirt1與氧化應激

在Sirt1蛋白的表達水平中，NAD+的濃度尤其發揮著相當大作用，Hao等[18]的研究表明，NAD+的補救合成途徑在Sirt1酶的活性發揮中起著關鍵的作用，它可以降低Sirt1蛋白的抑制劑NAM，同時增加sietuins家族的輔助物質NAD+。He等[19]研究發現在大鼠腎髓質的間質細胞有較大量的Sirt1，這可能提高了其對氧化應激的抵抗力。眾所周知，腎髓質由于其特殊位置，因此經常處于缺氧以及液體高滲的危險因素之中，在敲除Sirt1基因的大鼠體內，給予其單側輸尿管結扎之后發現細胞凋亡增加以及腎間質纖維化加重。在用Sirt1激動劑白藜蘆醇干預之后，可以明顯提高細胞的存活率，減少細胞凋亡以及降低缺氧對腎臟所造成的纖維化程度。除此之外，在缺少Sirt1蛋白的大鼠實驗中，腎髓質氧化應激條件下的COX2水平降低，但是給予外源性的PGE2后細胞凋亡減少，因此推測Sirt1是否通過COX2來發生一系列腎保護作用，此推測還有待進一步深入研究。

體內和體外的實驗研究都證明沉默信息調節因子家族控制著腎臟細胞的代謝途徑。Sirt1通過調節腎臟細胞對不同的應激原(氧化應激、基因毒性和缺氧)的反應來提高細胞的存活率，從而顯著延緩了衰老過程。任何衰老過程都與外界應激導致的細胞凋亡增加有關，Sirt1的活化可以減少人胚胎腎細胞的凋亡過程，在對腎小球系膜細胞的研究中，Sirt1可以減少系膜細胞對缺氧刺激的細胞凋亡，同時可以保護其對抗TGF-β1介導的細胞凋亡[20]。

Kume等[21]研究發現在衰老大鼠的腎臟上Sirt1的表達率較低，推測這可能與腎臟的氧化應激增加以及線粒體的形態學發生改變有關，比如線粒體的腫脹和線粒體嵴的崩解。在衰老腎臟中發現Sirt1的缺失可以導致線粒體的破壞，同時也發現Sirt1可以提高細胞對因為缺氧導致的自我吞噬的適應性。然后，由于細胞的自我吞噬以及惡化的腎功能使得衰老腎臟的近端腎小管上皮細胞對不同損害因素抵抗能力下降，比如藥物和蛋白尿等因素。

在腎髓質的間質細胞已經發現有較高濃度的Sirt1表達，而在腎皮質卻發現Sirt1的表達水平較低。一些體內實驗研究已經證明了Sirt1的腎皮質保護作用，藥理研究表明Sirt1通過激活了細胞的抗氧化通路，從而使腎臟髓質增加了對缺氧環境和膠體滲透壓變化的免疫力[19]。

哺乳動物和人體內細胞存在著一類介導低氧適應性反應的轉錄因子,在一定條件下可以激活許多低氧反應性基因(hypoxia responsive genes,HRG)的表達,它們是維持哺乳動物和人體在低氧條件下氧穩態的關鍵因子,稱低氧誘導因子，HIF-2就是其中的一種，是對低氧非常敏感并且能夠調節氧穩態的核心轉錄因子。HIF-2是由α和β兩個亞基組成的異源二聚體,其活性主要由HIF-α亞基決定。Sirt1可以通過與HIF-2的α亞基相互作用提高細胞對低氧的反應。同時一系列的信號分子如FOXO、p53、Ku70和Smad7等均參與到該反應中[22]。而Sirt1水平的降低不能充分激活HIF-2 a，使低氧對腎臟產生一系列損害，從而導致慢性腎衰竭。

4 Sirt1與血壓調節

研究表明Sirt1也參與了動脈血壓的控制，這個機制可能有兩條，控制血管張力和心腎的重吸收[23]。日本學者率先發現白藜蘆醇可以降低血管的AT1R表達下調，他們的研究發現白藜蘆醇是在轉錄水平抑制AT1R基因的表達而不是在轉錄后水平，因此認為白藜蘆醇不是通過血管緊張素的低表達而是通過降低AT1R的表達以及抑制AT1R的信號通路來抑制血管緊張素系統的活性[24]。Miyazaki等[23]發現Sirt1的過表達可以抑制AT1R的表達和抑制血管緊張素II介導的磷酸化作用，因此，AT1R數量的下調可能會減弱AT1R信號的傳導。反過來，Sirt1的自然抑制劑煙酰胺，經實驗證實可以增加AT1R的表達，同時可以上調AT1R mRNA水平的表達。而Sirt1的激動劑白藜蘆醇卻可以通過在不影響AT1R mRNA的穩定性前提下，減少AT1R啟動子的活性，從而下調血管壁的AT1R數量。進一步研究證明，白藜蘆醇對AT1R的抑制作用可以被煙酰胺所逆轉[23]?？傊?，作者認為白藜蘆醇至少一部分可以通過影響Sirt1的活性從而抑制AT1R的表達。

Sirt1可以促進血管內皮NO的合成，增加NO的濃度，從而促進血管舒張而降低血壓[16]。在腎臟，Sirt1通過抑制內皮細胞Na離子通道α亞單位的轉錄參與對鈉鹽代謝的控制，這已經在一些集合小管髓質細胞的體外實驗中得到證實。這個功能并不依賴于Sirt1的脫乙酰功能，而是通過Sirt1/Dot-1之間的相互作用實現的，Sirt1可以使細胞核染色質甲基化并能抑制ENaC-α亞單位的表達，并且該過程并不依賴于鹽皮質激素信號通路[25]。

5 總 結

Sirt1可以通過提高細胞氧化應激能力，降低細胞凋亡，改善腎臟局部炎癥反應從而發揮腎臟保護作用。隨著對Sirt1的進一步深入研究，其生理機制將會更加清晰，從而為腎臟病的治療提供一個新的思路和角度。

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劉玉寧，E-mail：yunin1946@sina.com

國家自然科學基金資助項目(81373829)

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.29.040

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2015-03-05