王亞楠，黃林，王士雷

(青島大學(xué)附屬醫(yī)院，山東青島 226555 )

研究證實(shí)，組蛋白乙酰化和去乙?；揎椩诨虮磉_(dá)調(diào)控中發(fā)揮重要作用。缺血再灌注損傷是缺血組織在恢復(fù)血液灌注之后結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)一步破壞。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體分裂是導(dǎo)致腦缺血再灌注損傷的重要原因[1]，keap1/Nrf2/ARE為經(jīng)典的氧化應(yīng)激調(diào)控通路，在缺血再灌注損傷過(guò)程中起重要作用。Sirtuins是一種去乙酰化酶，可通過(guò)去乙?；饔糜绊懚喾N蛋白之間的活動(dòng)以及相互作用，是基因表達(dá)調(diào)控過(guò)程中的關(guān)鍵因子。Sirtuins包括兩類(lèi)，一類(lèi)是在酵母菌中表達(dá)的Sir2；另一類(lèi)是發(fā)現(xiàn)于哺乳動(dòng)物體內(nèi)的家族蛋白，即通常所說(shuō)的Sirtuins。本文主要闡述Sirtuins從線粒體及keap1/Nrf2/ARE通路激活方面在缺血再灌注損傷中的器官保護(hù)作用及其機(jī)制。

1 Sirtuins概述

Sirtuins家族高度保守，目前已鑒定了7種哺乳動(dòng)物Sirtuins同系物(SIRT1～SIRT7)。其中SIRT1、SIRT6和SIRT7定位于細(xì)胞核內(nèi)，SIRT3、SIRT4和SIRT5定位在線粒體中，而SIRT2主要定位于細(xì)胞質(zhì)中。Sirtuins家族主要表現(xiàn)為兩種酶活性：NAD+依賴(lài)性蛋白脫乙酰酶活性和ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性。Sirtuins家族能去乙?；鞣N底物，如轉(zhuǎn)錄因子、代謝酶和組蛋白；控制許多生物學(xué)過(guò)程，包括細(xì)胞生長(zhǎng)代謝、細(xì)胞凋亡和自噬等。其中SIRT1和SIRT3與缺血再灌注損傷密切相關(guān)。

1.1 Sirtuins激活劑 白藜蘆醇能激活SIRT1使自噬相關(guān)蛋白LC3去乙酰化，介導(dǎo)α-突觸核蛋白的自噬降解，從而改善神經(jīng)毒素導(dǎo)致的小鼠運(yùn)動(dòng)缺陷和病理變化[2]。研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇類(lèi)似物補(bǔ)骨脂酚(BAK)可上調(diào)SIRT1，隨后觸發(fā)PGC-1α表達(dá)，改善下游SDH、COX、SOD活性及線粒體氧化還原電位，導(dǎo)致抗凋亡因子Bcl2水平升高和促凋亡因子Caspase-3和Bax水平降低[3]。紫檀芪(PTE)也是白藜蘆醇的一種類(lèi)似物，SIRT1抑制劑EX527可抵消PTE對(duì)IR相關(guān)肌肉損傷的保護(hù)作用[4]。姜黃素(Cur)可調(diào)節(jié)SIRT1的活性，Sirtinol和SIRT1 siRNA各自通過(guò)抑制SIRT1信號(hào)傳導(dǎo)阻斷Cur介導(dǎo)的心臟保護(hù)作用，表明Cur預(yù)處理通過(guò)激活SIRT1信號(hào)減少I(mǎi)R誘導(dǎo)的線粒體氧化損傷[5]。木犀草素可能通過(guò)激活SIRT1信號(hào)通路，或直接影響Nrf2-Keap1復(fù)合物來(lái)維持小鼠肝臟中Nrf2的產(chǎn)生[6]。研究還發(fā)現(xiàn)，槲皮素、小檗堿、兒茶素、酪醇、阿魏酸、氯硝柳胺、malvidin等均能刺激SIRT1，這些物質(zhì)與不同信號(hào)傳導(dǎo)途徑(NAD、NAM、AKT、ERK、AMPK和mTOR)相互作用，使得SIRT1表達(dá)增加[7]。跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)激活阿爾茨海默病小鼠模型中SIRT1信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)減少β淀粉樣蛋白產(chǎn)生[8]。

香豆素(C12)是一種新型SIRT3激活劑，可與SIRT3高親和力結(jié)合，促進(jìn)錳超氧化物歧化酶(MnSOD)的去乙酰化和活化[9]。和厚樸酚存在于線粒體中，可將SIRT3表達(dá)提高近兩倍，提示和厚樸酚可能直接與SIRT3結(jié)合并進(jìn)一步增強(qiáng)其活性，減少ROS生成，逆轉(zhuǎn)小鼠的心力衰竭和心肌纖維化[7]。薯蕷皂甙能上調(diào)SIRT3水平，促進(jìn)SOD2、Nrf2和GST蛋白表達(dá)，并抑制Keap1表達(dá)以增強(qiáng)抗氧化能力，顯示出對(duì)果糖誘導(dǎo)的腎缺血再灌注損傷的保護(hù)作用[10]。

1.2 Sirtuins抑制劑 在哺乳動(dòng)物中，線粒體融合是通過(guò)外膜融合蛋白mitofusins(MFN1和MFN2)和內(nèi)膜融合蛋白視神經(jīng)萎縮1(OPA1)發(fā)生的；通過(guò)線粒體分裂動(dòng)力蛋白Drp1和其招募蛋白Fis1促進(jìn)細(xì)胞裂變。研究發(fā)現(xiàn)，Sirtuins脫乙酰酶抑制劑煙酰胺(NAM)能促進(jìn)MFN1降解；siRNA介導(dǎo)的SIRT1敲低可引起MFN1減少，而SIRT1過(guò)表達(dá)則增加其水平[11]；在NCSU-23培養(yǎng)基中用合適濃度的sirtinol(SIRT1/2抑制劑)培養(yǎng)體外受精的豬胚胎，sirtinol組SIRT2水平顯著降低，增加LC3轉(zhuǎn)錄物和LC3蛋白誘導(dǎo)自噬且caspase-3表達(dá)顯著升高，提示Sirtuins可能通過(guò)修飾自噬和細(xì)胞凋亡來(lái)對(duì)抗氧化應(yīng)激反應(yīng)[12]；腹腔注射Sirtuins抑制劑Tenovin6，發(fā)現(xiàn)SIRT3激活，其介導(dǎo)線粒體親環(huán)蛋白cypD去乙?；?，可降低mPTP開(kāi)放程度，抑制細(xì)胞凋亡，減輕大鼠腎IRI[13]。衰竭心肌組織miR-195表達(dá)升高涉及直接的3′-UTR靶向下調(diào)SIRT3可增加丙酮酸脫氫酶和ATP合酶的乙酰化抑制酶活性，影響心臟的能量代謝[14]。

2 Sirtuins在缺血再灌注損傷中的器官保護(hù)作用及其機(jī)制

哺乳動(dòng)物Sirtuins可與FOXO、PGC-1α、SOD2、Ku70和Nrf2等蛋白相互作用，調(diào)控缺血再灌注損傷過(guò)程。缺血再灌注損傷機(jī)制復(fù)雜，包括線粒體損傷、鈣超載、氧自由基累積、炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡等，其中線粒體與缺血再灌注損傷的病理機(jī)制層層交叉、密切相關(guān)。

2.1 SIRT1 SIRT1可將許多轉(zhuǎn)錄因子及核共激活因子去乙?；⑴c包括心腦腎在內(nèi)的多種器官與組織的保護(hù)作用。SIRT1的去乙?；富钚栽贗RI心臟保護(hù)中起關(guān)鍵作用。高水平SIRT1使Nrf2蛋白的去乙?；揎椩龆?，Nrf2蛋白表達(dá)升高，可減輕心肌IRI引起的炎癥和氧化應(yīng)激。亦有研究發(fā)現(xiàn)，抑制SIRT1制造乙?；瘲l件可導(dǎo)致Nrf2的核定位增加，促進(jìn)Nrf2與DNA結(jié)合并增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄；去乙?；瘎t使Nrf2重新定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)[15]。去乙?；负蚇rf2激活的關(guān)系值得進(jìn)一步探討。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1激活劑白藜蘆醇及其類(lèi)似物補(bǔ)骨脂酚、紫檀芪分別在心肌、骨骼肌等缺血再灌注中發(fā)揮保護(hù)作用[3,4]。姜黃素能減輕心肌IRI，且能通過(guò)激活Nrf2抑制線粒體分裂而改善胰島素抵抗。Huang等[16]發(fā)現(xiàn)，伴隨著去乙?；淖饔煤蚇rf2的泛素化水平降低，SIRT1可明顯增強(qiáng)Keap1/Nrf2/ARE通路活性，包括降低Keap1表達(dá)，促進(jìn)Nrf2核內(nèi)移，增強(qiáng)與ARE結(jié)合能力和轉(zhuǎn)錄活性，增加血紅素加氧酶1(Nrf2靶基因)蛋白表達(dá)，最終抑制晚期糖基化終產(chǎn)物處理的腎小球系膜細(xì)胞中ROS過(guò)量產(chǎn)生，延緩糖尿病腎病的進(jìn)展。Nrf2也能正面調(diào)節(jié)SIRT1的蛋白表達(dá)和去乙酰酶活性水平，推測(cè)SIRT1與Keap1/Nrf2/ARE抗氧化途徑之間形成正反饋環(huán)，發(fā)揮器官保護(hù)作用。

2.2 SIRT3 SIRT3介導(dǎo)的線粒體蛋白脫乙酰作用在心腦等疾病中均發(fā)揮重要作用。全腦缺血再灌注損傷后，大鼠大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)內(nèi)SIRT3表達(dá)隨再灌注時(shí)間延長(zhǎng)而降低。SIRT3缺乏可在缺血后恢復(fù)過(guò)程中加劇心功能不全，并增加線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)開(kāi)放和ROS產(chǎn)生[17]。SIRT3主要在線粒體中表達(dá)，能使線粒體蛋白去乙?；突罨?，改善線粒體功能[18]。Meng等[19]研究發(fā)現(xiàn)，硫氫化鈉(NaHS)增加SIRT3啟動(dòng)子活性和SIRT3表達(dá)后，能逆轉(zhuǎn)線粒體功能障礙，而沉默SIRT3則可廢除此功能；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，NaHS可抑制Drp1、Fis1，但SIRT3敲除小鼠不能被抑制。SIRT3能夠使線粒體融合蛋白OPA1去乙?；⑻岣咂銰TP酶活性，OPA1的SIRT3依賴(lài)性激活有助于保護(hù)線粒體網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)線粒體動(dòng)力學(xué)，提高線粒體功能。SIRT3超表達(dá)可減少SOD2乙酰化水平，并刺激Nrf2核轉(zhuǎn)位，提高抗氧化能力。去乙?；说鞍譑u70可減少Drp1相關(guān)的線粒體轉(zhuǎn)位，減弱叔丁基過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的小鼠肝細(xì)胞線粒體分裂。SIRT3去乙?；疨GC-1α可促進(jìn)線粒體生物合成[20]。SIRT3可能如SIRT1一樣，與Nrf2之間存在正反饋環(huán)，因?yàn)镹rf2可通過(guò)與SIRT3啟動(dòng)子的直接相互作用來(lái)控制SIRT3表達(dá)，而PGC-1α與NRF2作為轉(zhuǎn)錄共激活因子相互作用，其減少可使SIRT3轉(zhuǎn)錄減少，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[21，22]。

SIRT3對(duì)缺血再灌注損傷的器官保護(hù)作用目前存在爭(zhēng)議。有學(xué)者認(rèn)為，腦缺血再灌注后通過(guò)未知的SIRT3活化機(jī)制增強(qiáng)線粒體神經(jīng)酰胺合酶的去乙?；瑢?dǎo)致神經(jīng)酰胺的積累和線粒體功能障礙，累積的神經(jīng)酰胺抑制呼吸鏈活動(dòng)，導(dǎo)致ROS增加和活化的Bax表達(dá)增加，使腦損傷加重。而SIRT3基因可消融減少神經(jīng)酰胺，保留線粒體呼吸鏈功能，抑制ROS生成和氧化損傷，并減輕中風(fēng)小鼠模型的腦組織損傷[23]。

2.3 其他Sirtuins成員 細(xì)胞質(zhì)中的SIRT2在氧化應(yīng)激條件下通過(guò)抑制caspase-3活化和降低SOD的水平，在細(xì)胞凋亡和氧化信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮作用。COPD中SIRT2活性降低可能導(dǎo)致Nrf2乙酰化增加，Nrf2穩(wěn)定性降低和抗氧化劑防御功能受損[24]。SIRT2能增加融合相關(guān)蛋白Mfn2并減少線粒體相關(guān)的Drp1，還能減弱線粒體DNA相關(guān)蛋白TFAM的下調(diào)，促進(jìn)線粒體質(zhì)量的增加[25]。但也有研究表明，SIRT2通過(guò)結(jié)合和去乙酰化Nrf2，促進(jìn)其降解，隨后Nrf2總細(xì)胞水平及核水平降低[26]。SIRT4與SIRT5均定位于線粒體中，哺乳動(dòng)物SIRT4抑制與飲食剝奪相結(jié)合，可能防治缺血再灌注損傷[27]。SIRT5可靶向MiD51、Fis1、Drp1降低線粒體片段化，保護(hù)線粒體功能，減輕心肌缺血再灌注損傷[28]。在神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中，SIRT6過(guò)表達(dá)可增加總Nrf2、核Nrf2及其靶基因HO-1和SOD水平，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，減弱OGD/R誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，其保護(hù)作用可被NRF2敲低阻斷，這些證據(jù)表明SIRT6可通過(guò)激活Nrf2抑制氧化應(yīng)激保護(hù)大腦，使其免受缺血再灌注損傷[29]。SIRT6上調(diào)能夠維持氧化穩(wěn)態(tài)和線粒體功能，抑制炎癥反應(yīng)和MAPK信號(hào)傳導(dǎo)，最終減弱細(xì)胞凋亡和自噬相關(guān)的肝細(xì)胞死亡，使肝臟免受缺血再灌注損傷[30]。

綜上所述，Sirtuins家族多個(gè)成員均涉及線粒體功能，且在器官保護(hù)尤其是缺血再灌注損傷中發(fā)揮作用，目前其在缺血再灌注損傷中的器官保護(hù)作用機(jī)制仍未闡明，依舊爭(zhēng)議存在。Sirtuins可以調(diào)節(jié)Nrf2產(chǎn)生不同影響，其與Nrf2、線粒體及缺血再灌注之間的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。

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