趙娟 尚文斌 于希忠

摘要：Sirtl是哺乳動物長壽基因Sir2的同源蛋白，越來越多研究表明Sirtl在糖脂代謝和胰島素敏感性調(diào)節(jié)中起重要作用、Sirtl具有NAD依賴的去乙?；傅淖饔?，可通過一系列底物去乙?；瑓⑴c調(diào)節(jié)胰島素敏感性。它通過影響胰島素敏感性密切相關(guān)的信號蛋白，包括PGC-lα、PPARγ、PTP1B、NFκB/JNK等，影響其下游信號分子的表達或活性，調(diào)節(jié)糖脂代謝，抑制脂肪組織低級炎癥，進而對胰島素敏感性起著重要的調(diào)節(jié)作用。Sirtl還通過NAD+水平與AMPK相互調(diào)節(jié)，維持細(xì)胞的能量平衡。Sirtl可能成為改善胰島素抵抗?jié)撛诘乃幬镒饔冒悬c。

關(guān)鍵詞：Sirtl；胰島素抵抗；信號通路

中圖分類號：R-l； R589

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-7847（2014）04-0372-05

胰島素抵抗是2型糖尿病、肥胖等代謝紊亂綜合征及衰老的重要病理基礎(chǔ)和特征，近年來的研究表明sirtuin1蛋白（sirtuinl，Sirtl）的表達或活性降低可能是胰島素抵抗發(fā)生的原因。Sirtl是哺乳動物中長壽基因Sir2族同源蛋白，可通過調(diào)節(jié)熱量限制延長壽命。Sirtl具有炯酰胺腺嘌呤二核苷酸（picotinamide adenine dinucleotide， NAD）依賴的去乙?；缸饔?，它可以使一系列底物蛋白去乙?；ㄟ^氧化物酶體激動受體共激活子lα（peroxisome proliferator aCtivator receptor gammacoactivator-lalpha，PGC-lα），蛋白酪氨酸磷酸化酶1B（protein tyrosine phosphatase lB， PTP1B）、核轉(zhuǎn)錄因子κB （nuclear factor-κB，NFκB）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun-amino-terminal kinase，JNK）等蛋白，進而通過這些信號通路蛋白影響下游信號分子，對胰島素敏感性和葡萄糖代謝進行調(diào)節(jié)；同時Sirtl也是真核生物體內(nèi)重要的能量監(jiān)測器，通過NAD水平與AMP蛋白激酶（AMP-activatedkinase，AMPK）相互調(diào)節(jié)活性，維持細(xì)胞內(nèi)的能量平衡。本文對Sirtl及其相關(guān)的信號通路蛋白對胰島素敏感性的調(diào)節(jié)作用進行了分析和總結(jié)。

1Sirtl與PGC-lα

PGC-lα是一種代謝共激活因子，它與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，誘導(dǎo)線粒體的生物合成和呼吸作用。在入骨骼肌細(xì)胞和小鼠胰島素抵抗模型中，PGC-Iα的基因表達降低，同時線粒體基因CoX1表達降低，這表明其線粒體功能已受損，這可能是胰島素抵抗形成的原因；PGC-lα的表達降低直接影響了胰島素的活性。因而提高PGC-lα活性，使線粒體效率提高，即可改善胰島素抵抗。這可能成為治療2型糖尿病的新策略。

Sirt1使PGC-lα的賴氨酸殘基去乙酰化使PGC-lα被激活，進而促進線粒體合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)線粒體功能。Sirtl可能作為PGC-lα上游調(diào)控蛋白成為調(diào)節(jié)胰島素敏感性的藥物靶點。白藜蘆醇是Sirtl激活劑，可通過激活Sirt1調(diào)節(jié)胰島素敏感性。肥胖模型小鼠和骨骼肌細(xì)胞經(jīng)白藜蘆醇處理，Sirtl和PGC-lα表達均提高，同時肌細(xì)胞中線粒體的數(shù)量增加，胰島素抵抗顯著改善；白藜蘆醇還可通過激活Sirtl-PGC-lα通路，抑制糖尿病腎病鼠腎臟中由于脂毒性引起的細(xì)胞凋亡和氧化脅迫；而通過RNA干擾抑制Sirtl表達，PGC-lα對線粒體基因表達的促進作用即被抑制。這進一步驗證了Sirtl作為上游調(diào)節(jié)因子對PGC-lα的調(diào)節(jié)作用。

2Sirtl與FoxOl/FoxO3a

叉頭轉(zhuǎn)錄因子（forkhead box O，F(xiàn)oxO）家族蛋白參與多種生理活動，包括對細(xì)胞周期、凋亡的調(diào)節(jié)和維持葡萄糖內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，其中FoxO1和FoxO3a蛋白在胰島素抵抗和2型糖尿病發(fā)病機制中起到重要的作用。

FoxO1是參與調(diào)節(jié)糖異生的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，它可以結(jié)合到糖異生基因啟動子的胰島素響應(yīng)元件（IRES）上；FoxO1可在翻譯后水平上被乙?；揎棧鳩oxO1的乙?；瘯苯痈淖兯cDNA的結(jié)合能力和對磷酸化的敏感性，從而影響它的下游因子的表達；因此Sirtl對FoxO1的去乙?；揎楅g接調(diào)控FoxO1下游的相關(guān)基因的表達，包括肝臟糖異生的兩個關(guān)鍵酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase， PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶的活性，間接影響糖代謝。白藜蘆醇通過激活Sirtl，使FoxO1去乙酰化，促進糖異生相關(guān)基因的表達。值得注意的是，白藜蘆醇在胞質(zhì)中對胰島素信號通路的抑制是與Sirtl無關(guān)的，它會干擾胰島素受體底物（insulin recep-tor substrate，IRS）與它的下游蛋白間的相互作用，抑制蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）的磷酸化。

除了在翻譯后水平上Sirtl對FoxO1的修飾作用，也有研究認(rèn)為FoxO1和FoxO3a在胰島素抵抗和糖尿病狀態(tài)下表達量顯著增加。目前雖有研究認(rèn)為FoxO3a與糖脂代謝和胰島素抵抗密切相關(guān)，但還缺乏Sirtl通過直接調(diào)節(jié)FoxO3a改善胰島素抵抗的證據(jù)；另外有證據(jù)表明Sirtl在其他組織中對FoxO3a具有調(diào)節(jié)作用，如促進肌肉發(fā)育，促進骨生成等。因此推測在胰島素靶組織中Sirtl對FoxO3a的調(diào)控與其改善胰島素抵抗具有一定的相關(guān)性，但還需要做進一步深入研究。

3Sirtl與PPARγ

過氧化物酶體激動受體（peroxisome prolifera-tor-actlvated receptors，PPARs）是核受體超家族的成員，PPARa主要在與脂肪酸氧化相關(guān)的組織和器官中表達，例如肝臟、腎臟和骨骼肌，在脂肪組織中也有表達。PPARγ在脂肪組織中大量表達，它可被噻唑烷二酮（thiazolidinediones，TZDs）類化合物激活，可調(diào)節(jié)脂肪利用和儲存、脂蛋白代謝相關(guān)的基因表達，調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化及胰島素的活性。PPARγ由于對多個代謝過程的具有重要的調(diào)節(jié)作用，已成為篩選治療代謝紊亂類疾病的藥物的靶點?，F(xiàn)在已有的研究表明，PPARγ作為Sirtl的靶蛋白受Sirt1調(diào)控，在代謝類疾病的調(diào)節(jié)中具有重要作用。

Sirtl對PPARγ的調(diào)控在不同組織中有差異。肥胖小鼠在熱量限制（禁食）狀態(tài)下體內(nèi)脂肪動員與Sirtl有關(guān)。其白色脂肪組織中Sirtl通過結(jié)合PPARγ的輔因子抑制PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性，抑制脂肪組織的分化和儲存，并促進脂解以釋放脂肪酸；白藜蘆醇促進高度分化成熟的3T3-L1脂肪細(xì)胞中Sirtl表達，抑制PPARγ，抑制脂肪合成，同時促進細(xì)胞脂解，使脂肪含量降低；RNA干擾實驗證明抑制Sirtl表達即增加脂肪生成。熱量限制下Sirtl對脂肪組織中的PPARγ具有抑制作用，這可能是節(jié)食延長壽命的分子機制。

而在肝細(xì)胞中，Sirtl通過促進PPARγ的表達調(diào)節(jié)糖脂代謝。體外培養(yǎng)的HepG2細(xì)胞中，迷迭香提取物可顯著提高葡萄糖消耗量，同時激活Sirt1、PPARγ、PGC-1α基因的表達，AMPK及其底物乙酰輔酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxy-lase，ACC）的磷酸化程度顯著提高。而PPARγ的抑制劑GW9662處理細(xì)胞，迷迭香提取物對葡萄糖消耗的刺激作用消失，這說明它對葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)作用至少部分與PPARγ-AMPK和Sirtl通路有關(guān)。另外，有研究認(rèn)為降壓藥替米沙坦以配體激活的方式激活PPARγ，提高Sirt1的基因表達.同時使AMPK磷酸化激活，表明替米沙坦至少部分通過PPARy/Sirtl通路，改善了胰島素抵抗。

4Sirtl與PTP1B

在肥胖和2型糖尿病中，蛋白酪氨酸磷酸化酶1B （protein tyrosine phosphatase lB， PTP1B）是近幾年中被鑒定的胰島素信號通路的負(fù)調(diào)節(jié)子，可導(dǎo)致胰島素抵抗。PTP1B是廣泛表達的磷酸酶，可在體內(nèi)調(diào)節(jié)多種生長因子信號通路。

PTP1B作為胰島素受體磷酸酶直接抑制胰島素作用，也可通過瘦素促進肥胖，間接地負(fù)調(diào)節(jié)胰島素作用。小鼠骨骼肌中PTP1B表達的稍提高即足夠?qū)е乱葝u素抵抗。相反的，在胰島素受體（insulin receptor，IR）雜合和IRS-1缺陷小鼠中，PTP1B缺陷可改善胰島素和糖尿病。因此，PTP1B涉及體內(nèi)胰島素抵抗的發(fā)病機理，并成為治療如2型糖尿病等代謝疾病的潛在靶點。

Sirtl和PTP1B表達可能是相互調(diào)節(jié)的，這種相互調(diào)節(jié)作用類似于蹺蹺板。發(fā)生胰島素抵抗時，Sirt1的表達下調(diào)，PTP1B基因表達上調(diào)，胰島素靶組織中胰島素受體磷酸化受損，是胰島素敏感性下降的原因。雖然現(xiàn)在還缺乏不同組織中Sirtl直接調(diào)節(jié)PTP1B表達的證據(jù)，但Sirtl在骨骼肌、肝臟、脂肪組織、胰腺等組織中表達與調(diào)節(jié)胰島素信號或PTP1B的表達具有密切相關(guān)性。在動物實驗和體外實驗中，白藜蘆醇都可活化Sirtl，抑制PTPlB基因的表達，使胰島素受體磷酸化和胰島素信號均增強，胰島素敏感性提高。若敲除或抑制Sirtl基因表達即誘導(dǎo)胰島素抵抗。因此Sirtl通過抑制PTP1B的表達至少可部分改善胰島素敏感性。

5Sirtl與炎癥信號通路NFκB、JNK

最近的研究報道表明，在胰島素抵抗等代謝綜合征的發(fā)展過程中，炎癥及相關(guān)的炎癥因子起到非常關(guān)鍵的作用，脂肪組織對于肥胖引發(fā)的炎癥反應(yīng)具有重要激發(fā)作用。Sirtl可能通過調(diào)節(jié)NFκB、JNK等炎癥信號通路蛋白抑制炎癥，改善胰島素抵抗。

脂肪組織間的免疫細(xì)胞是炎癥細(xì)胞因子的主要來源，多種炎癥因子如細(xì)胞粘附分子一1和腫瘤壞死因子α（TNF-α）在炎癥狀態(tài)表達均上調(diào)，并以內(nèi)分泌的方式降低胰島素的敏感性。而研究表明門藜蘆醇使Sirtl活化，NFκB的皿基p65被去乙?；揎棧梢种七@些炎癥因子的表達。抑制脂肪細(xì)胞Sirtl的表達，即可增加NFκB的乙?；潭?，導(dǎo)致NFκB調(diào)控的炎癥基因表達上調(diào)。不管是活化Sirtl或抑制NFκB表達都能降低這些炎癥基因的表達，抑制TNF-α誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。這表明NFκB介導(dǎo)的炎癥基因是Sirtl調(diào)節(jié)胰島素活性的下游調(diào)控蛋白，Sirt1可通過調(diào)節(jié)NFκB去乙?；种蒲装Y，提高胰島素敏感性。

除慢性低級炎癥是肥胖相關(guān)的代謝紊亂的發(fā)病原因，巨噬細(xì)胞浸潤是引起脂肪組織炎癥的根源。研究表明抑制小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7細(xì)胞系及腹腔巨噬細(xì)胞中Sirtl的表達激活了JNK和IκB激酶（IκB kinase，IKK）炎癥通路，促進了TNF-α的分泌，同時基因表達圖譜顯示抑制Sirt1的表達導(dǎo)致多個炎癥基因的表達。Sirtl的激活劑可抑制脂多糖誘導(dǎo)的炎癥因子TNF-α的分泌。在動物實驗中也表明白藜蘆醇可抑制炎癥因子的表達，降低脂肪組織中巨噬細(xì)胞的數(shù)量，顯著改善胰島素抵抗，提高胰島素敏感性。總之，這些結(jié)果表明Sirtl可通過調(diào)節(jié)胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)，改善胰島素抵抗。以Sirtl為靶點抑制脂肪組織間炎癥，將成為治療代謝性疾病的另一研究熱點。

6Sirtl與AMPK

能量代謝的有效調(diào)節(jié)對細(xì)胞的代謝平衡狀態(tài)具有非常重要的意義。AMPK是真核生物進化上保守的代謝“燃油表”，它可感受到細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP的比值，維持代謝和能量的平衡。AMPK現(xiàn)在被認(rèn)為是Sirtl的上游激活因子之一，AMPK可通過提高細(xì)胞內(nèi)NAD+的水平提高Sirtl的活性，導(dǎo)致包括轉(zhuǎn)錄因子PGC-lα等Sirtl的靶蛋白去乙?；⒒罨?，調(diào)節(jié)線粒體功能，促進線粒體相關(guān)基因表達，維持細(xì)胞的能量平衡。

多項研究表明AMPK與Sirtl在炎癥與肥胖狀態(tài)下均相互調(diào)節(jié)。在炎癥狀態(tài)及肥胖狀態(tài)下AMPK主要的亞基α在脂肪組織和巨噬細(xì)胞中的表達均下調(diào)，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞的胰島素信號通路被抑制，葡萄糖攝取量下降；而NAD+含量升高后，Sirtl活化，AMPK同時被活化，使胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)得到改善，。這表明AMPK對炎癥的抑制作用是通過Sirtl實現(xiàn)的。

Sirtl還可通過調(diào)節(jié)AMPK活性改善小鼠的線粒體功能。白藜蘆醇使小鼠Sirtl活化，線粒體功能提高，AMPK同時活化；而Sirtl基因敲除的模式小鼠體內(nèi)無上述現(xiàn)象。這表明白藜蘆醇激活A(yù)MPK是以Sirtl依賴的方式進行的，Sirtl在AMPK激活過程中都起到重要的作用。

總之，AMPK與Sirtl通過相互作用，直接或間接調(diào)控更多能量和代謝相關(guān)蛋白的表達，這將成為胰島素抵抗相關(guān)的代謝紊亂綜合征的研究熱點。

7問題與展望

目前越來越多的研究表明Sirtl的表達或活性降低，均會導(dǎo)致胰島素抵抗的病理狀態(tài)。以Sirt1為藥物靶點，通過激活Sirtl或提高其表達，改善胰島素抵抗，將成為治療2型糖尿病的新手段。

白藜蘆醇是目前已知的天然Sirt1基因的強效激動劑。白藜蘆醇是一種天然的多酚類化合物，存在于多種中草藥和其他植物中。近年來研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇具有降低血糖，改善胰島素抵抗的作用；其作用正是通過調(diào)節(jié)Sirt1基因的表達對上述多個細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)實現(xiàn)的。白藜蘆醇可能成為治療2型糖尿病及其代謝紊亂相關(guān)綜合征的新型藥物。除白藜蘆醇外，多種人工合成的小分子Sirtl激動劑在臨床和科研中受到關(guān)注，如SRT1720、SRT2183、SRT1460。SRT1720可激活非酒精性脂肪肝小鼠的Sirt1表達，改善脂肪生成的基因表達，改善脂肪肝。尋找天然藥物中的Sirtl激動劑或人工合成小分子Sirtl激動劑，將成為改善機體的糖脂代謝、治療2型糖尿病的新研究方向。

此外，Sirtl雖已被證實可通過調(diào)節(jié)多種蛋白的活性在代謝類疾病中起重要作用，但其在細(xì)胞內(nèi)的精細(xì)調(diào)控遠未清晰，Sirtl還可能通過細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的信號通路網(wǎng)絡(luò)與其他蛋白相互調(diào)節(jié)，Sirtl參與的信號通路調(diào)節(jié)也有待進一步地研究。

綜上所述，Sirtl及其相關(guān)的信號通路蛋白可能在胰島素抵抗相關(guān)的疾病研究中作為新的治療靶點受到更多關(guān)注。研究多種不同的中藥有效成分對Sirtl及其相關(guān)信號通路的調(diào)節(jié)作用，對研究中藥多靶點、多藥效治療糖尿病、肥胖、動脈粥樣硬化等以糖脂代謝紊亂為特點的代謝疾病，具有臨床指導(dǎo)意義，同時也為進一步開展中醫(yī)藥治療2型糖尿病及其相關(guān)疾病的研究提供了思路和方法。