(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，濟(jì)寧 272067；濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，濟(jì)寧 272029)

Sirtuins家族是一類依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotimid adenosine dinucleotide,NAD+)的第III類去乙?；福瑥V泛存在于原核生物和真核生物中，是進(jìn)化過程中非常保守的蛋白酶。Sirtuins家族在心臟的心肌代謝、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、血管內(nèi)皮功能及缺血-再灌注等方面發(fā)揮著重要作用[1]。

1 Sirtuins家族分子生物學(xué)特征

1.1 Sirtuins家族分子結(jié)構(gòu)及亞細(xì)胞定位

Sirtuins家族成員根據(jù)酶活性及功能的不同分為7種類型(SIRT1-7)。SIRT1-7均由2個(gè)結(jié)構(gòu)域組成,一是由200個(gè)氨基酸組成NAD+結(jié)合的 Rossman折疊，另一是由約40個(gè)殘基組成的Zn2+結(jié)合域。Rossman折疊是由6個(gè)平行的β-折疊(β1～β3，β7～β9)形成蛋白質(zhì)的核心，在中央β-折疊的四周填充著6個(gè)α-螺旋(αF、αG、αA、αD、αE和αH)。Zn2+結(jié)合區(qū)域由3個(gè)反平行的β-折疊(β4～β6)和2個(gè)α-螺旋(αB和αC)組成。SIRT1首先在人體發(fā)現(xiàn)，位于10q21.3區(qū)域，共有9個(gè)外顯子，編碼747個(gè)氨基酸，序列長度約為33.72kb，主要分布在細(xì)胞核，具有高度保守性。SIRT2位于19q13.2，包含16個(gè)外顯子共20960個(gè)堿基對(duì)，主要分布于細(xì)胞質(zhì)，但在G2/M期會(huì)遷移到細(xì)胞核內(nèi)。SIRT3、SIRT4分別位于11p15.5染色體和12q24.31染色體上，均存在于線粒體。SIRT5基因定位于6p23,是一個(gè)含有8個(gè)外顯子的單拷貝基因,也存在于線粒體中。SIRT6位于19p13.3，有2個(gè)異構(gòu)體，分別為8個(gè)外顯子和7個(gè)外顯子編碼的355和328個(gè)氨基酸長度的蛋白。Sirt7基因位于染色體17q25.3上,基因組序列長度約6.2kb，基因編碼10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子，經(jīng)過剪接成為長度為1.7kb的mRNA，可翻譯成含400個(gè)氨基酸的蛋白，蛋白分子質(zhì)量約44.9kDa，是Sirtuins家族中唯一定位于核仁的基因。

1.2 Sirtuins家族的表達(dá)調(diào)控

Sirtuins家族蛋白轉(zhuǎn)錄后修飾主要依賴于microRNA(簡稱miRNA),這是一類長度為23個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子,能夠結(jié)合于目標(biāo)mRNA的3'UTR區(qū),介導(dǎo)其降解或翻譯阻滯[2]。p53是目前研究最為充分的SIRT1底物蛋白,該蛋白可通過miRNA調(diào)控SIRT1,該通路中p53不僅能夠直接作用于SIRT1基因啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用,還能夠促進(jìn)miRNA-34a的表達(dá)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用[3]。SIRT6也受到p53-miRNA-34a的調(diào)控,在腫瘤細(xì)胞內(nèi),p53缺失可降低miRNA-34a的轉(zhuǎn)錄水平,從而導(dǎo)致SIRT6蛋白水平顯著增加。此外，miRNA-766和miRNA-122也與SIRT6存在相互作用。SIRT7能夠?qū)iRNA-34a啟動(dòng)子H3K18去乙?；?進(jìn)而發(fā)揮表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)作用。由于SIRT2啟動(dòng)子區(qū)域含有進(jìn)化上高度保守的缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)反應(yīng)元件,在缺氧和營養(yǎng)過剩條件下,HIF-1α高表達(dá),可顯著降低SIRT2表達(dá)水平。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是AMP依賴的絲/蘇氨酸蛋白激酶,作用于包括過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)輔助激活因子-1α(PGC-1α)在內(nèi)的多種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[4]。在肝細(xì)胞中,AMPK持續(xù)激活PGC-1α可顯著增加SIRT3的活性。SIRT5也受到PGC-1α和AMPK的調(diào)控,不同的是,在該調(diào)控通路中PGC-1α協(xié)同沉默雌激素相關(guān)受體α(ERRα)和過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)促進(jìn)SIRT5的表達(dá),而AMPK則抑制了SIRT5的表達(dá)水平。

1.3 Sirtuins家族生物學(xué)活性

SIRT1-7均含有一個(gè)由約275個(gè)氨基酸組成的保守的核心催化結(jié)構(gòu)域，依賴NAD+作為輔酶，發(fā)揮去乙?；富駻DP-核糖基轉(zhuǎn)移酶的活性，調(diào)節(jié)應(yīng)激、線粒體功能及DNA損傷、修復(fù)、轉(zhuǎn)錄等多種生物過程。每個(gè)Sirtuins 亞型均有其各自的酶促反應(yīng)特點(diǎn)，在人體中發(fā)揮不同的作用。SIRT1在糖代謝、脂代謝、胰島素分泌調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，被認(rèn)為是人體最基本的代謝調(diào)節(jié)器。SIRT2在心臟、大腦和骨骼肌中高表達(dá)，在脂肪生成、脂肪酸氧化、糖異生和脂質(zhì)合成等代謝過程發(fā)揮重要作用。SIRT3主要調(diào)控氧化呼吸鏈、脂肪酸氧化、三羧酸循環(huán)和尿素循環(huán)中相關(guān)酶的活性，并降低體內(nèi)活性氧自由基(ROS)和氧化應(yīng)激的水平。SIRT4是一類依賴NAD+的酶復(fù)合物，主要包括脫乙酰酶、ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶、脂酰胺酶、脫酰基酶，分別參與體內(nèi)脂肪酸代謝、谷氨酰胺代謝、丙酮酸代謝、支鏈氨基酸代謝，可調(diào)節(jié)組織細(xì)胞新陳代謝。SIRT5 除擁有氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ的去乙酰化活性，還具有去丙二?；负腿ザ《；富钚裕求w內(nèi)主要的去琥珀?；?，在葡萄糖代謝、酮體形成、脂肪酸氧化、氨解毒等過程發(fā)揮重要作用。SIRT6除具有ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶和去乙酰化酶活性外，還具有調(diào)節(jié)端粒染色體的功能，參與調(diào)控機(jī)體壽命、癌癥、糖脂代謝、肥胖、胰島素抵抗、炎癥反應(yīng)等過程。SIRT7主要分布于心臟、骨骼肌、肝等器官，是一種高度特異性的 H3K18Ac(組蛋白H3的乙?；?8位賴氨酸殘基)去乙?；?，具有去琥珀酰化酶活性，在細(xì)胞增殖、基因組的穩(wěn)定性、代謝平衡、應(yīng)激反應(yīng)、抗凋亡和抑制腫瘤等方面發(fā)揮重要作用。

2 Sirtuins與冠心病

冠心病的病理基礎(chǔ)是動(dòng)脈粥樣硬化，其發(fā)生發(fā)展涉及多種病理過程。其中動(dòng)脈內(nèi)膜受損是動(dòng)脈粥樣硬化的始發(fā)因素，炎癥引發(fā)是發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，血脂代謝紊亂與氧化應(yīng)激是關(guān)鍵誘因，故冠心病的發(fā)生發(fā)展是與氧化應(yīng)激、糖脂代謝紊亂等相關(guān)的典型慢性炎癥過程。很多研究已經(jīng)證明脊椎動(dòng)物Sirtuins家族是一個(gè)非常重要的抗衰老蛋白因子，其具有依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的組蛋白/非組蛋白去乙?；浮⒍姿嵯佘?ADP)核糖基轉(zhuǎn)移酶、去丙二酰酶和去琥珀酰酶活性，能夠直接和間接的影響冠心病的發(fā)生發(fā)展。

2.1 SIRT1與冠心病

SIRT1在心臟高表達(dá)，其多態(tài)性與膽固醇代謝異常和脂質(zhì)代謝相關(guān)，參與調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生成和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。Nasiri等[5]發(fā)現(xiàn)SIRT1具有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，其表達(dá)增加可促使體內(nèi)脂肪分解，減少脂肪堆積，預(yù)防由脂肪代謝紊亂引起的冠心病，且SIRT1基因的多態(tài)性可降低冠心病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，與年齡相關(guān)的血流減少和NAD+依賴的SIRT1活性降低有關(guān)，通過補(bǔ)充煙酰胺單核苷酸(NMN)可增加NAD+-SIRT1的活性從而促進(jìn)新血管的形成[6]。Chan等[7]首次提出抑制SIRT1活性可引起心臟氧化應(yīng)激和炎癥進(jìn)而導(dǎo)致冠心病，而SIRT1功能的激活可逆轉(zhuǎn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化。Wang等[8]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SIRT1可通過缺血應(yīng)激期心臟中AMPK上游LKB1的去乙?；瘉砑せ預(yù)MPK信號(hào)傳導(dǎo)途徑；反之，AMPK信號(hào)通路的激活還可通過調(diào)節(jié)心臟中NAD+的水平來調(diào)節(jié)SIRT1活性，最終發(fā)現(xiàn)AMPK和SIRT1在應(yīng)對(duì)缺血性損傷方面存在協(xié)同關(guān)系，即使這種協(xié)同關(guān)系隨著衰老而減弱，使用AMPK或SIRT1激動(dòng)劑可通過AMPK信號(hào)通路調(diào)節(jié)老年人對(duì)缺血性損傷的耐受性。

2.2 SIRT2與冠心病

SIRT2具有保護(hù)內(nèi)皮血管和穩(wěn)定粥樣斑塊的作用。Zhang等[9]研究表明SIRT2過表達(dá)可通過調(diào)節(jié)p53和NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)途徑來防止高葡萄糖誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，對(duì)存在糖尿病等危險(xiǎn)因素的人群預(yù)防冠心病的發(fā)生發(fā)揮關(guān)鍵作用。Yang等[10]研究發(fā)現(xiàn)SIRT2啟動(dòng)子DNA序列變異可改變SIRT2基因的轉(zhuǎn)錄活性和表達(dá)水平，可能導(dǎo)致急性心肌梗死的發(fā)生。SIRT2過表達(dá)可顯著減少誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的表達(dá)和精氨酸酶-1(ARG-1)的水平增加，促進(jìn)巨噬細(xì)胞從促炎表型轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡妆硇鸵种苿?dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)程，并且增強(qiáng)已存在粥樣斑塊的穩(wěn)定性[11]。

2.3 SIRT3與冠心病

SIRT3可調(diào)節(jié)谷胱甘肽介導(dǎo)的氧化還原反應(yīng)從而調(diào)節(jié)ROS的生成，抑制心肌細(xì)胞缺血-再灌注損傷并減少氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。在體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞中，SIRT3表達(dá)降低會(huì)使ROS在細(xì)胞內(nèi)累積，增加體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞對(duì)缺血-再灌注損傷的易感性，而SIRT3表達(dá)增強(qiáng)可以改善再灌注后細(xì)胞產(chǎn)能和ROS清除而間接抑制細(xì)胞凋亡[12]。線粒體功能障礙在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生過程中起著重要作用。Karnewar等[13]研究發(fā)現(xiàn)新型線粒體靶向藥物Mito-Esc可通過增加體內(nèi)NO、H2O2和Ang-II的量誘導(dǎo)人內(nèi)皮細(xì)胞死亡；通過AMPK激活增強(qiáng)SIRT3表達(dá)不僅可徹底逆轉(zhuǎn)該過程，并且大大減輕了Ang-II誘導(dǎo)的內(nèi)皮周圍炎癥反應(yīng)和動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。巨噬細(xì)胞中SIRT3沉默可增加炎癥反應(yīng)、線粒體功能障礙和脂肪酸氧化增加；相反，SIRT3表達(dá)增加可減少內(nèi)皮炎癥反應(yīng)和細(xì)胞內(nèi)ROS的生成，改善線粒體功能[14]。

2.4 SIRT4與冠心病

與其它Sirtuins家族成員相比，關(guān)于SIRT4功能研究相對(duì)較少，尤其是其在心臟組織中的功能。SIRT4水平與血脂及血清胰島素樣生長因子(IGF-1)水平緊密相關(guān)，可有效反映體內(nèi)血脂和血糖情況，SIRT4水平與TG、TC均呈負(fù)相關(guān)，SIRT4表達(dá)水平越高，血脂水平越低，這與SIRT4調(diào)控線粒體的氧化功能有關(guān)[15]。Zeng等[16]研究發(fā)現(xiàn)SIRT4通過保留線粒體功能和減少心肌細(xì)胞凋亡來改善心肌缺血-再灌注損傷,在功能上，SIRT4過表達(dá)可降低心肌梗死面積和血清肌酸磷酸激酶(CPK)水平，反之，SIRT4水平降低心肌梗死面積和血清CPK水平將大大增加。由此可見SIRT4可通過調(diào)節(jié)糖脂代謝及心肌缺血-再灌注損傷等方面影響冠心病的發(fā)生發(fā)展。

2.5 SIRT5與冠心病

SIRT5在心臟中表達(dá)最高，且在線粒體內(nèi)扮演重要的抗氧化作用。Hershberger等[17]研究發(fā)現(xiàn)SIRT5缺失可使脂肪酸氧化、糖代謝明顯降低及體內(nèi)NAD+/NADH下降，這些異常表明SIRT5參與細(xì)胞代謝中的底物脫乙?；?在維持線粒體功能方面起重要作用，可預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化形成。敲除SIRT5基因可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)高水平的ROS聚積，引起異檸檬酸脫氫酶2(IDH2)和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)的活性抑制，進(jìn)而減少NADPH的產(chǎn)生，降低還原型谷胱甘肽的活性，增加細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的易感性[18]。此外,SIRT5是心肌細(xì)胞中調(diào)控H2O2誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵基因。SIRT5敲除可導(dǎo)致體內(nèi)氧化酶活性和凋亡細(xì)胞數(shù)顯著增加，降低內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)抗氧化應(yīng)激的耐受性,可增加心內(nèi)膜損傷[19]。

2.6 SIRT6與冠心病

SIRT6在調(diào)節(jié)PCSK9基因(調(diào)控低密度脂蛋白膽固醇的重要基因)表達(dá)中發(fā)揮重要作用，敲除SIRT6可使PCSK9基因表達(dá)增加，導(dǎo)致低密度脂蛋白膽固醇升高，使脂質(zhì)在冠狀動(dòng)脈內(nèi)沉積；另外,敲除SIRT6基因，可使NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性增加，導(dǎo)致下游炎癥因子如IL-1β、IL-6、細(xì)胞間黏附分子-1等表達(dá)增加,從而損傷內(nèi)皮細(xì)胞，進(jìn)而影響血管內(nèi)皮的功能[20]。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)SIRT6雜合子小鼠斑塊穩(wěn)定性降低大約50%，在巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中，SIRT6的下調(diào)增加NKG2D配體的表達(dá)，后者介導(dǎo)了雜合子的促炎作用，使血管炎癥水平增加，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生。SIRT6還可通過上調(diào)AMP/ATP激活A(yù)MPK-FOXO3a通路，啟動(dòng)下游抗氧化基因如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶的表達(dá)，降低氧化應(yīng)激的水平，從而減輕心臟損傷、左心室重構(gòu)、心肌細(xì)胞凋亡和心肌功能障礙[22]。因此，SIRT6可通過抑制低密度脂蛋白膽固醇、減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷、減輕氧化應(yīng)激等方面延緩冠心病的發(fā)生。

2.7 SIRT7與冠心病

SIRT7表達(dá)降低會(huì)引起心臟各種病變，例如心臟肥大、心肌纖維化、細(xì)胞凋亡以及抗氧化性和抗基因毒性減弱，并且病變隨著年齡的增長而進(jìn)一步加劇。SIRT7可通過羥基化作用于缺氧誘導(dǎo)因子介導(dǎo)的蛋白質(zhì)，有助于細(xì)胞逃避缺氧應(yīng)激反應(yīng)。SIRT7基因敲除小鼠體內(nèi)血乳酸水平顯著升高，可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生，導(dǎo)致心肌細(xì)胞供血不足和身體活動(dòng)的耐力下降[23]。SIRT7還可通過調(diào)控GABPβ1調(diào)節(jié)線粒體功能，抑制炎癥反應(yīng)以及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[24]。SIRT7基因敲除小鼠血液T淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞以及IL-12、IL-13均增加，小鼠更易發(fā)生炎癥反應(yīng)，并且容易引發(fā)線粒體功能障礙，引起冠狀動(dòng)脈粥樣硬化[25]。

3 結(jié)語與展望

綜上所述，Sirtuins參與體內(nèi)多種代謝過程,與冠心病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。這不僅可以讓我們從基因調(diào)控方面理解冠心病的發(fā)生發(fā)展，更為我們提供了冠心病預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)。已有研究表明體內(nèi)NAD+水平的恢復(fù)可以促進(jìn)健康并延長壽命，補(bǔ)充NAD+增加Sirtuins活性在某些疾病的治療中已取得明顯的效果。相信我們?cè)诓痪玫膶砜梢詮幕?、分子生物學(xué)水平研究出新的治療方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冠心病更加準(zhǔn)確有效地預(yù)防與診治。