桑甜甜 劉芳

冠心病在中國(guó)老年人中的發(fā)病率和死亡率迅速上升，其關(guān)鍵因素之一就是以血管內(nèi)皮受損為基礎(chǔ)的病理生理改變，內(nèi)皮功能失調(diào)可導(dǎo)致血管收縮、血栓形成以及動(dòng)脈粥樣硬化。近年來(lái)，內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cells，EPCs)移植促血管新生療法作為一種重要的冠心病治療手段開(kāi)始應(yīng)用于臨床試驗(yàn)，并取得了一定的效果。

血液循環(huán)中低水平或受損的EPCs功能可增加冠狀動(dòng)脈疾病的發(fā)病危險(xiǎn)，改善冠心病患者EPCs功能以增強(qiáng)其促血管新生作用已成為臨床上亟待解決的問(wèn)題。調(diào)控細(xì)胞衰老的沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1(silent information regulator 2 homolog 1，SIRT1/sirtuin 1)參與了EPCs的損傷和衰老過(guò)程，在心血管疾病中發(fā)揮著積極的作用?，F(xiàn)就EPCs的研究進(jìn)展及其與SIRT1基因在心血管疾病中的作用作簡(jiǎn)要綜述。

1 EPCs概述

1.1 EPCs的來(lái)源

EPCs是由 Asahara等［1］首次從人類(lèi)外周血中作為CD34+單個(gè)核細(xì)胞分離出來(lái)的未成熟前體細(xì)胞。它主要來(lái)源于人臍靜脈血［2］、外周血［3］、骨髓。外周血中 EPCs數(shù)量占血細(xì)胞總數(shù)的0.0001% ～0.0500%，其比例差異源于抗體親和力及個(gè)體健康狀況的差異。機(jī)體出生后，EPCs大部分定居于骨髓，在某些生理、病理狀態(tài)下，由骨髓釋放入外周血分化為功能成熟的內(nèi)皮細(xì)胞。

1.2 EPCs的鑒定方法

EPCs和造血干細(xì)胞有共有抗原，不同時(shí)期EPCs表面標(biāo)志也隨之變化。因此，EPCs的鑒定需要通過(guò)表面抗原與流式細(xì)胞術(shù)相結(jié)合或者集落形成實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒定。經(jīng)流式細(xì)胞術(shù)來(lái)鑒定EPCs的精確標(biāo)準(zhǔn)尚有爭(zhēng)議，但如果結(jié)合了CD133、CD34等表面抗原表達(dá)方法，便可作為鑒定EPCs的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。CD144等個(gè)別抗原表達(dá)也已經(jīng)被使用，但對(duì)EPCs特異度較差［4］。EPCs可特異地?cái)z取乙酰化低密度脂蛋白(ac-LDL)和荊豆凝集素1(UEA-1)［5］，實(shí)驗(yàn)室通常采用雙熒光染色鑒定EPCs，但仍須結(jié)合其他相關(guān)檢測(cè)方可確定EPCs。

1.3 EPCs在心血管方面的生物學(xué)功能

活性氧(ROS)和氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)等在終末期慢性心力衰竭患者體內(nèi)具有較高的濃度，可阻礙EPCs的釋放，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)，直接引起內(nèi)皮損傷。這種血管損傷也導(dǎo)致了冠心病患者外周血循環(huán)中或骨髓中功能性EPCs的耗竭和損傷，尤其老年患者往往有EPCs的數(shù)量減少和功能障礙。因此，循環(huán)中EPCs的數(shù)量與血管內(nèi)皮功能相關(guān)，與某些心血管疾病危險(xiǎn)因素呈負(fù)相關(guān)，可作為血管功能的替代指標(biāo)。Wassmann等［6］靜脈注射EPCs和單核細(xì)胞治療大鼠內(nèi)皮功能障礙，1周后發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮依賴(lài)性血管舒張功能明顯改善;45 d后受損內(nèi)皮功能明顯改善。

EPCs可從骨髓動(dòng)員入外周血，能遷移至組織缺血或內(nèi)皮損傷部位，替代病變內(nèi)皮細(xì)胞，分化為功能成熟的內(nèi)皮細(xì)胞，參與血管新生和維持內(nèi)皮細(xì)胞完整性［7］。因此，增加循環(huán)中EPCs數(shù)量，增強(qiáng)其增殖、遷移、分化的能力可使EPCs更好地發(fā)揮促血管新生療法的治療作用。Chen等［8］發(fā)現(xiàn)慢性心肌缺血的小型豬冠狀動(dòng)脈移植的轉(zhuǎn)基因EPCs遷移、存活和血管生成能力明顯增強(qiáng)，表明轉(zhuǎn)基因移植在治療缺血性疾病上的潛能。

2 SIRT1概述

沉默信息調(diào)節(jié)因子2(silent information regulator 2，Sir2)最初發(fā)現(xiàn)于酵母中，其表達(dá)隨酵母衰老而降低，高表達(dá)能不同程度地延長(zhǎng)酵母壽命。SIRT1廣泛分布于各種物種，均有高度保守型，統(tǒng)稱(chēng)為Sirtuins家族［9］。哺乳動(dòng)物Sirtuin家族有7個(gè)同源基因，其中SIRT1與Sir2同源性最高，對(duì)其結(jié)構(gòu)功能研究最為深入。

2.1 SIRT1的結(jié)構(gòu)

SIRT1是一種進(jìn)化上保守的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔酶(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)依賴(lài)的Ⅲ型組蛋白去乙?；?。SIRT1蛋白質(zhì)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成:大的保守性較高，主要由Rossmann折疊構(gòu)成;小的結(jié)構(gòu)域保守性較低，由鋅帶結(jié)構(gòu)和一個(gè)螺旋構(gòu)件組成。底物結(jié)合在大、小結(jié)構(gòu)域之間的裂隙發(fā)生催化反應(yīng)。SIRT1依賴(lài)NAD+發(fā)揮去乙?；妥陨砑せ畹淖饔?，蛋白底物每脫去一個(gè)乙?；蜁?huì)消耗一個(gè)NAD+，產(chǎn)生尼克酰胺［10］。

2.2 SIRT1的分布與核漿穿梭

SIRT1幾乎在所有器官都有表達(dá)，而不同組織細(xì)胞、不同生長(zhǎng)階段的亞細(xì)胞定位各有不同。SIRT1起初被認(rèn)為是一種核蛋白，而近來(lái)研究顯示它在某些組織中定位于細(xì)胞漿，還有一些在漿核內(nèi)均有表達(dá)，有核漿之間的穿梭運(yùn)動(dòng)。SIRT1在心肌細(xì)胞胚胎期主要定位于細(xì)胞核內(nèi)，而在成熟嚙齒類(lèi)動(dòng)物心肌細(xì)胞內(nèi)主要在細(xì)胞漿內(nèi)表達(dá)［11］。SIRT1在線粒體中也已經(jīng)被檢測(cè)到［12］。病理狀態(tài)下，SIRT1穿梭于核漿之間，以調(diào)節(jié)一些細(xì)胞信號(hào)和應(yīng)激損傷造成的結(jié)果。SIRT1的兩個(gè)核內(nèi)定位信號(hào)和兩個(gè)核內(nèi)輸出信號(hào)是核漿定位的調(diào)節(jié)子，SIRT1的轉(zhuǎn)運(yùn)依靠一種介導(dǎo)蛋白質(zhì)核漿穿梭的重要轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白——CRM-1蛋白，Tanno等［13］發(fā)現(xiàn)應(yīng)用CRM-1抑制劑雷帕霉素B(LMB)可以抑制核漿穿梭。

SIRT1在細(xì)胞核內(nèi)主要起到抗凋亡作用。Shinmura等［14］證實(shí)SIRT1對(duì)大鼠心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用與一氧化氮依賴(lài)性的核內(nèi)SIRT1增加有關(guān)。而SIRT1胞漿定位增加了細(xì)胞對(duì)凋亡信號(hào)的敏感度［15］。核內(nèi)SIRT1轉(zhuǎn)出至胞漿或許可促進(jìn)核內(nèi)靶蛋白的乙酰化，同時(shí)發(fā)生活性的變化。但是SIRT1去乙酰化酶活性在胞漿內(nèi)可能也是有效的，因?yàn)橐阎腟IRT1作用底物包括p53和NF-κB等也穿梭于核漿之間發(fā)揮生物學(xué)作用。

3 SIRT1對(duì)EPCs的保護(hù)作用

SIRT1除了使組蛋白去乙?；c心血管系統(tǒng)相關(guān)的SIRT1底物還包括 p53、叉頭轉(zhuǎn)錄因子(forkheadbox o，F(xiàn)oxO)、核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor-kappa B，NF-κB)、內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)、過(guò)氧化物酶體增生物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR-γ)等。SIRT1通過(guò)影響基因轉(zhuǎn)錄和對(duì)下游靶基因去乙酰化來(lái)使EPCs抵抗氧化應(yīng)激、抑制炎癥、調(diào)控能量代謝、延緩衰老等，影響細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)。

3.1 抗氧化應(yīng)激、抑制炎癥

氧化應(yīng)激與心血管系統(tǒng)疾病密切相關(guān)，SIRT1可抑制血糖過(guò)多引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞衰老，這種作用部分是通過(guò)減少氧化應(yīng)激實(shí)現(xiàn)的，其過(guò)程與多種因子相關(guān)。高濃度葡萄糖引起了EPCs中活性氧的增多，損害煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(NAMPT)的功能，其本身可降低SIRT1水平，SIRT1下調(diào)引起了p53高表達(dá)和氨基末端激酶的活性，從而活化了單核細(xì)胞引起炎癥［16］。高糖處理EPCs 3 d發(fā)現(xiàn)吞噬DiLDL/凝集素染色陽(yáng)性的EPCs降低，伴有SIRT1表達(dá)減少、酶活性降低和乙?；?FoxO1升高［17］。Balestrieri等［18］發(fā)現(xiàn) 2 型糖尿病患者與對(duì)照組相比EPCs細(xì)胞內(nèi)SIRT1蛋白水平降低，同時(shí)上調(diào)了血小板活化因子(PAF)，表明高糖血癥對(duì)糖尿病和外周血管并發(fā)癥患者中EPCs功能特性造成的影響可通過(guò)PAF和SIRT1途徑產(chǎn)生。

3.2 延緩衰老

SIRT1通過(guò)對(duì)其靶蛋白去乙?；瘉?lái)延緩機(jī)體衰老。人衰老EPCs中eNOS降低，伴隨一氧化氮的減少。SIRT1使eNOS上496和506位點(diǎn)賴(lài)氨酸殘基去乙酰化，增加eNOS活性，促進(jìn)內(nèi)皮NO產(chǎn)生，抵抗動(dòng)脈粥樣硬化形成，延緩衰老。亞甲基四氫葉酸還原酶缺乏損害EPCs的形成，增加EPCs衰老，這種作用與eNOS和SIRT1解耦聯(lián)以及SIRT1水平的下降有關(guān)［19］。Ferrara等［20］發(fā)現(xiàn)衰老使大鼠心臟內(nèi)SIRT1活性明顯降低，同時(shí)錳超氧化物歧化酶(MnSOD)和過(guò)氧化氫酶表達(dá)也降低，而體育鍛煉能顯著增加SIRT1的活性，此變化抵消了年齡引起的各個(gè)系統(tǒng)的損害。另外，MicroRNA-34a對(duì)EPC的血管抑制作用是通過(guò)衰老和抑制SIRT1-FoxO1信號(hào)通路介導(dǎo)的;老齡小鼠EPCs血管新生功能減弱與MicroRNA-34a水平升高及其靶蛋白SIRT1的表達(dá)下降相關(guān)［21］。

3.3 促進(jìn)增殖分化、減輕凋亡

SIRT1可通過(guò)某些物理作用和抗氧化應(yīng)激來(lái)促進(jìn)EPCs分化和減輕凋亡。血液流動(dòng)引起的剪切應(yīng)力明顯活化了EPCs中Akt的磷酸化，促進(jìn)了SIRT1的表達(dá)以及乙?；M蛋白H3的下降并促進(jìn)EPCs的分化［22］。氧化應(yīng)激發(fā)生時(shí)，SIRT1能去乙?；疐oxO3并與其結(jié)合抵抗氧化應(yīng)激。而SIRT1對(duì)FoxO3功能有雙向作用:SIRT1能促進(jìn)FoxO3誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和抵抗氧化應(yīng)激的能力，也損傷了FoxO3誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的能力［23-24］。SIRT1增加了FoxO的抗氧化應(yīng)激靶蛋白(如MnSOD)的表達(dá)，同時(shí)也削弱了FoxO的促凋亡靶蛋白(如Bim)的表達(dá)。反之，F(xiàn)oxO以正向反饋機(jī)制調(diào)節(jié)SIRT1的表達(dá)。在營(yíng)養(yǎng)緊急缺乏的情況下，F(xiàn)oxO3a可通過(guò)占據(jù)SIRT1啟動(dòng)子內(nèi)的兩個(gè)p53結(jié)合位點(diǎn)來(lái)誘導(dǎo)SIRT1轉(zhuǎn)錄［25］。

4 SIRT1激活劑在心血管疾病方面的治療潛能

SIRT1能促進(jìn)EPCs增殖分化，幫助EPCs修復(fù)損傷的內(nèi)皮細(xì)胞，而SIRT1激活劑可使SIRT1表達(dá)增加、活性增強(qiáng)，更好地促進(jìn)血管新生，增強(qiáng)EPCs移植促血管新生療法的治療效果。因此，SIRT1激活劑在心血管疾病方面是一種有前景的治療途徑。白藜蘆醇(Resveratrol)是一種植物抗毒素的多酚類(lèi)抗氧化劑，存在于葡萄表皮、紅酒等中，從2003年Howitz等［26］發(fā)現(xiàn)它能激活體外sirtuin和延長(zhǎng)酵母菌自我復(fù)制壽命之后便成為了研究熱點(diǎn)。

白藜蘆醇可模擬外源性SIRT1過(guò)表達(dá)效應(yīng)。在人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中，白藜蘆醇降低了穩(wěn)態(tài)時(shí)線粒體ROS的產(chǎn)生，上調(diào)了MnSOD表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽水平;對(duì)冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞編碼質(zhì)粒轉(zhuǎn)染全長(zhǎng)SIRT1可模仿白藜蘆醇的抗氧化作用［27］;白藜蘆醇可逆轉(zhuǎn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞H2O2導(dǎo)致的SIRT1 mRNA水平的降低，并誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)源性SIRT1的表達(dá)［28］。它還可直接促進(jìn)SIRT1去乙?；傅幕钚?，然而這種作用僅于體外試驗(yàn)中熒光團(tuán)與SIRT1底物共軛時(shí)發(fā)現(xiàn)。熒光團(tuán)一旦移除SIRT1底物，體外試驗(yàn)中白藜蘆醇對(duì)SIRT1去乙?；富钚缘拇龠M(jìn)作用便檢測(cè)不到［29］。目前對(duì)白藜蘆醇直接在細(xì)胞內(nèi)增強(qiáng)SIRT1去乙?；富钚缘恼f(shuō)法仍無(wú)定論。

隨著研究不斷深入，一些小分子激活物逐漸被發(fā)現(xiàn)，它們對(duì)SIRT1的活化效率比白藜蘆醇高出1000倍，并對(duì)易患代謝性疾病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物具有代謝功能上的益處［30］。一些復(fù)合物已經(jīng)運(yùn)用到了第二階段臨床試驗(yàn)，新的復(fù)合物也一直在被鑒定和開(kāi)發(fā)。SIRT1的激活對(duì)整個(gè)個(gè)體的健康和年齡相關(guān)疾病的影響在一定程度上是有益的，以這種朝著SIRT1激活劑方向發(fā)展的穩(wěn)定步伐，研制出對(duì)SIRT1高特異度和高生物利用率的治療心血管疾病的新型藥物近在咫尺。

［1］Asahara T，Murohara T，Sullivan A，et al.Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis.Science，1997，275:964-967.

［2］Kim J，Jeon YJ，Kim HE，et al.Comparative proteomic analysis of endothelial cells progenitor cells derived from cord blood-and peripheral blood for cell therapy.Biomaterials，2013，34:1669-1685.

［3］Werner N，Kosiol S，Schiegl T，et al.Circulating endothelial progenitor cells and cardiovascular outcomes.N Engl J Med，2005，353:999-1007.

［4］Yoder MC.Defining human endothelialprogenitorcells. J Thromb Haemost，2009，7 Suppl 1:49-52.

［5］Hirschi KK，Ingram DA， YoderMC. Assessing identity，phenotype，and fate of endothelial progenitor cells.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28:1584-1595.

［6］Wassmann S，Werner N，Czech T，et al.Improvement of endothelial function by systemic transfusion of vascular progenitor cells.Circ Res，2006，99:e74-83.

［7］Krenning G，van Luyn MJ，Harmsen MC.Endothelial progenitor cell-based neovascularization:implications for therapy.Trends Mol Med，2009，15:180-189.

［8］Chen SY，Wang F，Yan XY，et al.Autologous transplantation of EPCs encoding FGF1 gene promotes neovascularization in a porcine model of chronic myocardial ischemia.Int J Cardiol，2009，135:223-232.

［9］Dali-Youcef N，Lagouge M，F(xiàn)roelich S，et al.Sirtuins:the'magnificent seven'，function，metabolism and longevity.Ann Med，2007，39:335-345.

［10］Bitterman KJ，Anderson RM，Cohen HY，et al.Inhibition of silencing and accelerated aging by nicotinamide，a putative negative regulator of yeast sir2 and human SIRT1.J Biol Chem，2002，277:45099-45107.

［11］Tanno M，Kuno A，Yano T，et al.Induction of manganese superoxide dismutase by nuclear translocation and activation of SIRT1 promotes cell survival in chronic heart failure.J Biol Chem，2010，285:8375-8382.

［12］Aquilano K，Vigilanza P， BaldelliS， etal. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1alpha(PGC-1alpha)and sirtuin 1(SIRT1)reside in mitochondria:possible direct function in mitochondrial biogenesis.J Biol Chem，2010，285:21590-21599.

［13］Tanno M，Sakamoto J， Miura T， et al. Nucleocytoplasmic shuttling of the NAD+-dependent histone deacetylase SIRT1.J Biol Chem，2007，282:6823-6832.

［14］Shinmura K，Tamaki K， Bolli R.Impact of 6-mocaloric restriction on myocardial ischemic tolerance:possible involvement of nitric oxide-dependent increase in nuclear Sirt1.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2008，295:H2348-2355.

［15］Jin Q，Yan T，Ge X，et al.Cytoplasm-localized SIRT1 enhances apoptosis.J Cell Physiol，2007，213:88-97.

［16］de Kreutzenberg SV， Ceolotto G， Papparella I， et al.Downregulation of the longevity-associated protein sirtuin 1 in insulin resistance and metabolic syndrome:potential biochemical mechanisms.Diabetes，2010，59:1006-1015.

［17］Balestrieri ML，Rienzo M， Felice F， et al. High glucose downregulates endothelial progenitor cell number via SIRT1.Biochim Biophys Acta，2008，1784:936-945.

［18］Balestrieri ML，Servillo L，Esposito A，et al.Poor glycaemic control in type 2 diabetes patients reduces endothelial progenitor cell number by influencing SIRT1 signalling via platelet-activating factor receptor activation.Diabetologia，2013，56:162-172.

［19］Lemarie CA，Shbat L，Marchesi C，et al.Mthfr deficiency induces endothelial progenitor cell senescence via uncoupling of eNOS and downregulation of SIRT1.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2011，300:H745-753.

［20］Ferrara N，Rinaldi B，Corbi G，et al.Exercise training promotes SIRT1 activity in aged rats.Rejuvenation Res，2008，11:139-150.

［21］Zhao T，Li J，Chen AF.MicroRNA-34a induces endothelial progenitor cell senescence and impedes its angiogenesis via suppressing silentinformation regulator1.Am J Physiol Endocrinol Metab，2010，299:E110-116.

［22］Cheng BB，Yan ZQ，Yao QP，et al.Association of SIRT1 expression with shear stress induced endothelial progenitor cell differentiation.J Cell Biochem，2012，113:3663-3671.

［23］Maiese K，Chong ZZ，Shang YC，et al.Rogue proliferation versus restorative protection:where do we draw the line for Wnt and forkhead signaling?Expert Opin Ther Targets，2008，12:905-916.

［24］Storz P.Forkhead homeobox type O transcription factors in the responses to oxidative stress.Antioxid Redox Signal，2011，14:593-605.

［25］Nemoto S，F(xiàn)ergusson MM， FinkelT. Nutrientavailability regulates SIRT1 through a forkhead-dependent pathway.Science，2004，306:2105-2108.

［26］Howitz KT，Bitterman KJ，Cohen HY，et al.Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan.Nature，2003，425:191-196.

［27］Ungvari Z，Labinskyy N，Mukhopadhyay P，et al.Resveratrol attenuates mitochondrial oxidative stress in coronary arterial endothelial cells.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2009，297:H1876-1881.

［28］Kao CL，Chen LK，Chang YL，et al.Resveratrol protects human endothelium from H(2)O(2)-induced oxidative stress and senescence via SirT1 activation.J Atheroscler Thromb，2010，17:970-979.

［29］Borra MT，Smith BC，Denu JM.Mechanism of human SIRT1 activation by resveratrol.J Biol Chem，2005，280:17187-17195.

［30］Milne JC，Lambert PD， Schenk S， et al. Small molecule activators of SIRT1 as therapeutics for the treatment of type 2 diabetes.Nature，2007，450:712-716.