任昌振，劉科衛(wèi)

心血管疾病是一組心臟和血管功能障礙引起的疾病，包括高血壓、冠心病、心力衰竭、腦血管疾病等，嚴(yán)重威脅人類健康，并已成為導(dǎo)致人類死亡的頭號(hào)殺手［1］。心血管疾病涉及膽固醇生物合成，免疫系統(tǒng)以及血管內(nèi)皮細(xì)胞功能等多方面相互作用的心血管漸進(jìn)性功能紊亂的過程。SIRT1是一種高度保守且依賴煙堿胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的Ⅲ類組蛋白去乙?；?，與酵母菌中發(fā)現(xiàn)的沉默信息調(diào)節(jié)因子 2 （silent information regulator－2，Sir2）高度同源［2］。SIRT1通過對(duì)組蛋白以及多種非組蛋白底物的去乙酰化作用，調(diào)控細(xì)胞代謝、衰老、凋亡及氧化應(yīng)激等眾多生理過程［3］。最近研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1及其下游的調(diào)節(jié)通路參與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展過程，并起到保護(hù)作用［4］。SIRT1在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有重要意義，可能成為心血管疾病防治的新策略和潛在靶點(diǎn)。

1 SIRT1的基本生物學(xué)特性

沉默信息調(diào)節(jié)因子復(fù)合體是在酵母菌屬中發(fā)現(xiàn)的一類在進(jìn)化中高度保有NAD+依賴的去乙?；负拖佘斩姿岷颂腔D(zhuǎn)移酶作用的蛋白復(fù)合體，其在調(diào)控基因沉默、轉(zhuǎn)錄抑制和DNA重組等過程中具有重要作用，并與延長(zhǎng)酵母菌的壽命密切相關(guān)［5］。在酵母菌中共有四種Sir蛋白復(fù)合體 （Sir1－Sir4），其中Sir2從細(xì)菌到真核細(xì)胞中廣泛存在。

在哺乳動(dòng)物中，目前發(fā)現(xiàn)存在7個(gè)Sir2的同源基因，分別命名為SIRT1－SIRT7，統(tǒng)稱為Sirtuins家族。哺乳動(dòng)物Sirtuins家族位于不同的細(xì)胞亞區(qū)域內(nèi)，其中SIRT1、SIRT6和SIRT7主要位于細(xì)胞核內(nèi)并分別與常染色質(zhì)、異染色質(zhì)和核仁結(jié)合［6］。

SIRT1與酵母菌中的Sir2同源性最高，因在哺乳動(dòng)物Sirtuins家族中發(fā)現(xiàn)最早，對(duì)其研究也最為深入。研究發(fā)現(xiàn)人類SIRT1基因位于染色體10q21.3，基因長(zhǎng)度為33715 bp，編碼蛋白分子量與鼠科動(dòng)物中SIRT1蛋白的分子量相同，均為120kDa。SIRT1包含747個(gè)氨基酸殘基，由一個(gè)控制酶活性的保守核心催化結(jié)構(gòu)域和位于該區(qū)域側(cè)面的一個(gè)COOH－末端及一個(gè) NH2末端構(gòu)成［7］。以往認(rèn)為SIRT1位于細(xì)胞核中，但是新近研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)中也存在 SIRT1［8］。SIRT1不但可以使組蛋白的賴氨酸殘基去乙?；?（如組蛋白H4的第16位賴氨酸，H3的第9位賴氨酸和H1的第26位賴氨酸等），還可以去乙?；恍┺D(zhuǎn)錄因子和輔因子等非組蛋白底物，如抑癌基因p53，頭蛋白核轉(zhuǎn)錄因子（FOXOs），核因子 κB （NF－κB），過氧化物酶體激活物受體 γ（PPARγ），內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）等［9］。SIRT1廣泛參與體內(nèi)眾多生命活動(dòng)并發(fā)揮多種生物學(xué)功能，包括調(diào)節(jié)代謝、促進(jìn)或抑制腫瘤發(fā)生、控制壽命、抵抗衰老和氧化應(yīng)激等。

2 SIRT1在心血管疾病中的主要保護(hù)作用

衰老及其他一些因素可導(dǎo)致心血管系統(tǒng)發(fā)生一系列改變，包括氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激水平增強(qiáng)，以及自噬清除能力下降，這些改變將引發(fā)炎癥反應(yīng)。由于SIRT1能夠使多種不同底物去乙酰化，因此在減少心肌細(xì)胞凋亡，抑制心肌重塑，抵抗心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激，減輕炎癥反應(yīng)及促進(jìn)自噬清除等方面發(fā)揮著重要的心血管保護(hù)作用。

2.1 減少心肌細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡機(jī)制十分復(fù)雜，SIRT1與凋亡因子之間的相互作用可能與亞細(xì)胞定位有關(guān)。位于細(xì)胞核中的SIRT1主要通過對(duì)p53、Ku70和FOXOs等轉(zhuǎn)錄因子的去乙酰化作用阻斷凋亡反應(yīng)的下游通路從而抑制凋亡。Ku70在DNA損傷修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用，而SIRT1可通過促使Ku70去乙?；鴾p少細(xì)胞凋亡［10］。SIRT1對(duì)細(xì)胞功能的調(diào)控還可能與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的SIRT1含量相關(guān)，目前還有待于進(jìn)一步研究。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)將轉(zhuǎn)基因小鼠心臟中的SIRT1濃度提升2.5～7.5倍后可抑制年齡依賴性的心肌肥厚、細(xì)胞凋亡和心力衰竭［11］。SIRT1對(duì)p53的調(diào)控在心肌細(xì)胞生存中起到至關(guān)重要的作用，SIRT1通過去乙?；饔每梢猿聊琾53的促凋亡活性，從而減少心肌細(xì)胞凋亡。相反，抑制SIRT1可以提高p53的乙?；胶突钚?，從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡［12］。以上研究表明，當(dāng)細(xì)胞遭遇氧化應(yīng)激損傷介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡時(shí)，SIRT1將表達(dá)增多從而起到抑制細(xì)胞凋亡和保護(hù)心肌細(xì)胞的作用。

2.2 抑制心臟重塑效應(yīng)心臟大小和心臟功能都取決于心臟血管的生成，而打破心肌纖維生長(zhǎng)與同等程度血管生成之間的平衡導(dǎo)致了心臟由適應(yīng)性肥大發(fā)展為心力衰竭?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）家族在心臟重塑的過程中發(fā)揮了重要作用?；|(zhì)金屬蛋白酶的過度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)代謝紊亂，從而引起心室重構(gòu)［13］。有研究發(fā)現(xiàn)，用RNA干擾技術(shù)使SIRT1基因表達(dá)沉默后，MMP－1的表達(dá)增加，而SIRT1的激動(dòng)劑可以抑制MMP－1的表達(dá)升高［14］。研究發(fā)現(xiàn)肥厚的心肌組織中SIRT1的表達(dá)增加，暗示SIRT1可能對(duì)心肌肥厚有一定的保護(hù)作用［15］。在新生大鼠的心肌細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn)，SIRT1過表達(dá)可以組織異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心肌肥厚，但在PPARα基因敲除小鼠中并未觀察到這一現(xiàn)象，并由此推測(cè)SIRT1可能是通過PPAR的乙?；l(fā)揮其抗心肌重塑效應(yīng)的［16］。

2.3 抵抗心血管氧化應(yīng)激氧化應(yīng)激損傷與多種心血管疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。目前，關(guān)于氧化應(yīng)激條件下，SIRT1對(duì)心肌細(xì)胞生長(zhǎng)和生存調(diào)控機(jī)制的研究還尚未明確，科學(xué)家推測(cè)可能與SIRT1對(duì)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控有關(guān)。胰島素樣生長(zhǎng)因子－1（IGF－1）和SIRT1是心肌細(xì)胞代謝和心臟應(yīng)激的兩個(gè)主要調(diào)控者。研究發(fā)現(xiàn)，mIGF－1通過SIRT1發(fā)揮抵抗心臟氧化應(yīng)激的作用，并且mIGF－1/SIRT1信號(hào)通路在mIGF－1轉(zhuǎn)基因小鼠中表現(xiàn)出強(qiáng)大的心臟保護(hù)效應(yīng)［17］。氧化應(yīng)激能夠造成DNA損傷并導(dǎo)致腫瘤抑制基因p53的激活，而SIRT1則通過去乙?；饔谜{(diào)控p53的活性從而減少細(xì)胞凋亡［18］。

體外實(shí)驗(yàn)研究表明，在氧化應(yīng)激增強(qiáng)的情況下，白藜蘆醇可以增加內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的SIRT1表達(dá)。白藜蘆醇預(yù)處理內(nèi)皮細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)可以抑制SIRT1表達(dá)水平和活性的衰減并減少一氧化氮合酶的乙?；剑?9］。其他實(shí)驗(yàn)也報(bào)道了白藜蘆醇的血管內(nèi)皮保護(hù)效應(yīng)［20］，且在體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇還具有下調(diào)血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)血管緊張素Ⅱ1型受體的作用。白藜蘆醇能夠增加SIRT1的表達(dá)，以此削減血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓敏感性［21］。在心臟特異性SIRT1過表達(dá)2.5～7.5倍的轉(zhuǎn)基因小鼠中發(fā)現(xiàn)，SIRT1可以通過誘導(dǎo)過氧化氫酶發(fā)揮抗氧化應(yīng)激保護(hù)作用，并發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)基因小鼠心肌肥厚、心肌細(xì)胞凋亡/纖維化和心功能不全發(fā)生率下降［22］。因此，SIRT1的抗氧化應(yīng)激效應(yīng)在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中起到重要的保護(hù)作用。

2.4 減輕心血管炎癥反應(yīng)SIRT1是調(diào)控細(xì)胞衰老和炎癥的新興蛋白，參與介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、早衰、端粒損耗和NDA損傷應(yīng)答。在氧化應(yīng)激導(dǎo)致的肺部炎癥中發(fā)現(xiàn)，通過某種敏感的氧化還原機(jī)制能夠使SIRT1的表達(dá)水平下降［23］。某些微小的多酚類分子和藥物（激動(dòng)劑）可以非特異性的調(diào)控SIRT1，從而阻斷炎癥相關(guān)心血管疾病的發(fā)展過程［24］。體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)已證實(shí)SIRT1能夠減輕心肌肥厚、吸煙及心力衰竭所導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)［25］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明基因敲除 SIRT1 與白介素－1β （interleukin－1β，IL－1β）、腫瘤壞死因子－α（tumor necrosis factor－α，TNF－α）和白介素－6 （IL－6）等炎癥因子密切相關(guān)［26］。 因此SIRT1可以調(diào)控心血管疾病中的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。

2.5 增強(qiáng)細(xì)胞自噬清除功能目前，自噬被認(rèn)為是心血管及長(zhǎng)壽研究中一個(gè)新興且充滿前景的領(lǐng)域［27］。自噬是細(xì)胞在進(jìn)化上保有的一個(gè)自我溶解而非自我破壞的過程。這是細(xì)胞通過溶酶體途徑對(duì)自身?yè)p傷和衰老的細(xì)胞器進(jìn)行降解和回收的過程。自噬是心肌細(xì)胞保持其結(jié)構(gòu)和功能完整所必不可少的。一定程度的自噬也是心臟保持其正常結(jié)構(gòu)和功能所需的［28］。有效的自噬清除功能和增強(qiáng)的抗應(yīng)激能力可以防止心血管疾病的發(fā)生，但是心血管疾病中自噬的機(jī)制目前還尚不明確。心臟中的自噬水平在禁食、心臟重塑、心力衰竭和缺血再灌注損傷等病理情況下明顯加強(qiáng)［29］。Hariharan 等［30］發(fā)現(xiàn) SIRT1 參與了饑餓誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞自噬，且SIRT1介導(dǎo)的FOXO1去乙?；半S之對(duì)下游Rab7的激活在這一過程中發(fā)揮了重要作用。其中Rab7作為小分子GTP結(jié)合蛋白能夠調(diào)節(jié)晚期自噬體－溶酶體融合并最終起到維持心臟功能的作用。

自噬小體的形成受自噬相關(guān)基因（Atg）的調(diào)節(jié)［31］。 SIRT1 通過與自噬相關(guān)蛋白 Atg5，Atg7 和Atg8相互作用并使其去乙?；瘉碚{(diào)節(jié)自噬活動(dòng)［32］。在心臟組織中，研究認(rèn)為自噬發(fā)揮了重要的保護(hù)作用［33］。在三苯氧胺誘導(dǎo)的條件性心臟特異性Atg5基因敲除小鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)，Atg5缺失可導(dǎo)致左心室擴(kuò)張和心肌收縮功能障礙伴隨線粒體聚集和功能失調(diào)［34］。小鼠Akt過表達(dá)可抑制自噬，并與心肌肥厚、間質(zhì)纖維化和收縮功能障礙相關(guān)［35］。以上研究結(jié)果表明，SIRT1能夠通過增強(qiáng)細(xì)胞自噬功能發(fā)揮心血管保護(hù)作用。

綜上所述，SIRT1在哺乳動(dòng)物中發(fā)揮著多種多樣的生物學(xué)效應(yīng)，已經(jīng)逐漸成為衰老研究領(lǐng)域的一個(gè)焦點(diǎn)對(duì)象。衰老的過程伴隨著心血管系統(tǒng)功能的改變，例如血管內(nèi)皮功能障礙，氧化應(yīng)激增強(qiáng)，炎癥因子釋放增多以及細(xì)胞凋亡增速等，這些變化導(dǎo)致機(jī)體更易罹患高血壓和冠狀動(dòng)脈疾病。越來越多的研究結(jié)果證明，SIRT1與心血管疾病密切相關(guān)并參與調(diào)節(jié)一系列重要的代謝及生理過程，包括衰老，應(yīng)激抵抗，能量代謝和細(xì)胞凋亡等。SIRT1能夠抑制氧化應(yīng)激和心血管炎癥，促進(jìn)心肌細(xì)胞自噬并逆轉(zhuǎn)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮出至關(guān)重要的保護(hù)作用。盡管SIRT1對(duì)心血管疾病的保護(hù)作用機(jī)制已有所揭示，但仍有很多問題尚未得到明確的解釋。例如，心臟特異性SIRT1過表達(dá)對(duì)心血管的保護(hù)效應(yīng)可能具有兩面性。適當(dāng)?shù)腟IRT1過表達(dá)能夠抵抗氧化應(yīng)激，抑制心肌細(xì)胞肥大；相反，當(dāng)SIRT1過表達(dá)12.5～20倍時(shí)會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激增強(qiáng)并引起心臟病理性改變［36］。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能為：一方面，高表達(dá)的SIRT1會(huì)誘導(dǎo)線粒體功能障礙；另一方面，SIRT1表達(dá)水平過高，會(huì)大量消耗線粒體呼吸所必需的NAD+，NAD+的缺乏會(huì)導(dǎo)致ATP生成不足，繼而引起細(xì)胞功能障礙并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。這些現(xiàn)象表明，調(diào)控SIRT1活動(dòng)的策略可能成為心血管疾病的潛在治療方法，但SIRT1極其普遍的表達(dá)和廣泛的效應(yīng)也可能在其特異性和不良反應(yīng)方面引發(fā)一些問題。目前，已經(jīng)有兩項(xiàng)Ⅰ期臨床試驗(yàn)進(jìn)行了白藜蘆醇安全性和潛在不良反應(yīng)的研究［37，38］。 除了白藜蘆醇之外，還有很多其他的天然多酚類物質(zhì)，如槲皮素，漆黃素和紫鉚因素，以及人工合成的更高效的SIRT1激動(dòng)劑—SRT1720［39］。 SIRT1激動(dòng)劑進(jìn)入人體試驗(yàn)是令人興奮的，但也對(duì)闡明SIRT1的作用途徑提出了更高的要求，SIRT1對(duì)心血管疾病的最終效應(yīng)還有待于進(jìn)一步研究?？偠灾?，SIRT1在心血管系統(tǒng)中的作用機(jī)制應(yīng)該得到更明確的揭示，從而為開發(fā)更特異更有效的心血管疾病防治療法提供新的見解和思路。