Sirt1与肾脏病相关研究进展

马雷雷，樊然然，尕丽亚，汪 焱，谢冰冰，刘玉宁

(北京中医药大学东直门医院，北京 100700)

Sirt1与肾脏病相关研究进展

马雷雷，樊然然，尕丽亚，汪 焱，谢冰冰，刘玉宁

(北京中医药大学东直门医院，北京 100700)

Sirt1；慢性肾脏病；肾脏纤维化；炎症反应

沉默信息调节因子蛋白沉默信息调节因子(silent information regulator 2,Sir2)是依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的第三类组蛋白去乙酰化酶。这些酶负责人体内DNA修复或结合的过程、染色体的稳定以及基因的转录。在哺乳动物中，沉默信息调节因子包含7种类型(Sirt1～7)，他们因为位置的不同而命名，Sirt1因其通过NAD+辅酶的蛋白效应来调节细胞生理的新陈代谢而著名，一些临床疾病的病理生理均与Sirt1的缺失或不足有关，尤其是一些应激现象，包括糖尿病、心血管疾病、神经变性的症状以及肾脏病。在肾脏损伤时，它能够调节受损肾脏中细胞对不同的应激原的反应而提高细胞的存活，参与动脉血压的控制，通过过氧化氢酶反应和触发自我吞噬功能来对抗肾小管上皮细胞的凋亡，发挥着明显的肾脏保护功能。Sirt1和Sirt2主要存在于细胞核和细胞质中，Sirt3主要存在于线粒体、细胞核以及细胞浆中，Sirt4和Sirt5存在于线粒体，而Sirt6以及Sirt7存在于细胞核；Sirt1大部分位于细胞核的常染色质中，Sirt6大部分位于异染色质中。Sirtuins分为4个类型，Ⅰ类包括Sirt1～3，Ⅱ类包括Sirt4，Ⅲ类包括Sirt5，Ⅳ类有Sirt6～7，然而各个类型之间的生物学功能并没有具体的联系，Sirtuins的特点是能够及时调整细胞对新陈代谢以及内环境不断改变的适应性，Sirtuins活动主要与它的翻译后修饰以及不同蛋白的表达有关。越来越多的体内和体外实验数据证明Sirt1具有肾脏保护的功能，因此Sirt1对于衰老相关的肾脏疾病很可能会成为一个新的治疗靶点。本文就近年来Sirt1与肾脏疾病相关研究做一简单综述。

1 Sirt1与肾间质纤维化和细胞凋亡

细胞凋亡在肾间质纤维化的进程中发挥着重要的作用，越来越多的研究发现在肾间质纤维化模型中细胞凋亡普遍存在，而且与纤维化的程度呈正相关。在肾脏疾病的发展过程中，TGF-β1-Smad3信号通路在肾纤维化进程中发挥了重要的作用，TGF-β1激活之后，触发肾成纤维细胞和肾小管上皮细胞的Smad3蛋白乙酰化和磷酸化。Li等[1]研究表明，经TGF-β1诱导后，无论在单侧输尿管梗阻(UUO)动物模型还是体外培养的NRK49F和NRK52E细胞实验中，Sirt1激动剂白藜芦醇均可通过抑制smad3的乙酰化，最终减少Ⅳ型胶原以及纤维连接蛋白的沉积，而在敲除Sirt1基因的表达后，白藜芦醇的抑制作用并没有显现出来，故smad3的脱乙酰过程可以认为是一种治疗纤维化疾病的新手段。

Kume等[2]通过体外培养TGF-β干预的肾小球系膜细胞来观察Sirt1与smad7蛋白的相互作用，研究结果发现，Sirt1可以直接与smad7蛋白的N基端发生作用，进一步发现Sirt1可以逆转乙酰转移酶介导的smad7蛋白两个赖氨酸残基位点的乙酰化(Lys-64和Lys-70)。 在系膜细胞中发现当Sirt1过表达时smad7蛋白表达水平降低，而在Sirt1被敲除后，smad7蛋白的表达水平增加。SIRT1-mediated Sirt1介导的smad7蛋白的脱乙酰化能够提高smad泛素化蛋白调节因子1(Smurf1)降解蛋白酶体的能力。这使得当系膜细胞中

Sirt1过表达时，smad7蛋白的水平下降。然而，当smad7基因敲除后，TGF并不能介导细胞凋亡，表明smad7参与了TGF诱导细胞凋亡的机制。这个研究提示了Sirt1可能成为肾小球疾病的一个治疗方向包括糖尿病肾病。

Hasegawa等[3]发现Sirt1可以通过FOXO3的脱乙酰化作用来诱导过氧化氢酶的活性，最终减少体外培养的肾近端肾小管上皮细胞的凋亡。而且，在随后的实验中还证实了Sirt1转基因小鼠的肾脏近端小管上皮细胞通过维持过氧化物酶体的数量和功能来对抗顺铂介导的上皮细胞损伤，比如细胞凋亡[4]。此外，通过白藜芦醇干预Sirt1对p53蛋白脱乙酰化，可以降低顺铂诱导的近端肾小管上皮细胞的凋亡率[5]。也有研究发现Sirt1可以通过多种自噬因子(Atg5,Atg7 and LC3)的脱乙酰化来提高细胞对应激原的适应性[6]。在体外培养的系膜细胞实验中，Sirt1可以通过抑制p53蛋白的活性减少氧化应激诱导的细胞凋亡[7]，Sirt1的激活可使NF-κB的亚单位RelA/p65去乙酰化，从而抑制炎症因子的产生[8]。近年研究显示中医药可以提高糖尿病肾病患者抑或是糖尿病肾病大鼠肾脏组织的Sirt1表达来发挥其肾脏保护作用[9-10]，因此Sirt1被认为在某种程度上可以成为糖尿病肾病的治疗方法。

2 Sirt1与炎症反应

炎症反应是一些衰老相关疾病启动和进展的关键机制之一，比如糖尿病、心血管疾病、神经变性疾病、肺部疾病以及包括糖尿病肾病在内的肾脏病，因此控制炎症的进程可能成为一个延缓衰老相关疾病发展的潜在治疗方法。NF-κB信号通路在调节几种炎症相关递质的蛋白(MCP-1，ICAM-1，VCAM-1)表达中发挥着重要的作用。现在已知道NF-κB p65亚基的几个赖氨酸残基的乙酰化可能显著调节着NF-κB的功能，其中Lys310位置的乙酰化可能是Sirt1的作用位点。通过对此位点的脱乙酰化可能对NF-κB起着负向调节的作用。研究发现在脂肪细胞[11]、单核巨噬细胞[12-13]、髓样细胞[14]、内皮细胞[15]以及小神经胶质细胞[16]中当Sirt1表达水平降低时，那么NF-κB的乙酰化就会增加，炎症反应也会相应的增强，而当应用Sirt1激动剂或者Sirt1基因表达上调之后可以通过对NF-κB的脱乙酰化改善炎症反应。

Kitada等[17]研究发现与瘦弱的非糖尿病Wistar大鼠肾脏相比，肥胖的糖尿病Wistar大鼠肾脏内乙酰化的NF-κB以及与炎症相关因子(ICAM-1,VCAM-1和MCP-1)的基因表达均明显上升。但是通过对肥胖的糖尿病Wistar大鼠进恢复饮食限制以后，上述指标逐步下降，同时还伴随着Sirt1水平的恢复。因此，当肾脏组织Sirt1表达降低时，NF-κB p65介导的炎症反应就会增强。而饮食限制又可以通过恢复肾脏组织内Sirt1表达从而发挥抗炎作用。

3 Sirt1与氧化应激

在Sirt1蛋白的表达水平中，NAD+的浓度尤其发挥着相当大作用，Hao等[18]的研究表明，NAD+的补救合成途径在Sirt1酶的活性发挥中起着关键的作用，它可以降低Sirt1蛋白的抑制剂NAM，同时增加sietuins家族的辅助物质NAD+。He等[19]研究发现在大鼠肾髓质的间质细胞有较大量的Sirt1，这可能提高了其对氧化应激的抵抗力。众所周知，肾髓质由于其特殊位置，因此经常处于缺氧以及液体高渗的危险因素之中，在敲除Sirt1基因的大鼠体内，给予其单侧输尿管结扎之后发现细胞凋亡增加以及肾间质纤维化加重。在用Sirt1激动剂白藜芦醇干预之后，可以明显提高细胞的存活率，减少细胞凋亡以及降低缺氧对肾脏所造成的纤维化程度。除此之外，在缺少Sirt1蛋白的大鼠实验中，肾髓质氧化应激条件下的COX2水平降低，但是给予外源性的PGE2后细胞凋亡减少，因此推测Sirt1是否通过COX2来发生一系列肾保护作用，此推测还有待进一步深入研究。

体内和体外的实验研究都证明沉默信息调节因子家族控制着肾脏细胞的代谢途径。Sirt1通过调节肾脏细胞对不同的应激原(氧化应激、基因毒性和缺氧)的反应来提高细胞的存活率，从而显著延缓了衰老过程。任何衰老过程都与外界应激导致的细胞凋亡增加有关，Sirt1的活化可以减少人胚胎肾细胞的凋亡过程，在对肾小球系膜细胞的研究中，Sirt1可以减少系膜细胞对缺氧刺激的细胞凋亡，同时可以保护其对抗TGF-β1介导的细胞凋亡[20]。

Kume等[21]研究发现在衰老大鼠的肾脏上Sirt1的表达率较低，推测这可能与肾脏的氧化应激增加以及线粒体的形态学发生改变有关，比如线粒体的肿胀和线粒体嵴的崩解。在衰老肾脏中发现Sirt1的缺失可以导致线粒体的破坏，同时也发现Sirt1可以提高细胞对因为缺氧导致的自我吞噬的适应性。然后，由于细胞的自我吞噬以及恶化的肾功能使得衰老肾脏的近端肾小管上皮细胞对不同损害因素抵抗能力下降，比如药物和蛋白尿等因素。

在肾髓质的间质细胞已经发现有较高浓度的Sirt1表达，而在肾皮质却发现Sirt1的表达水平较低。一些体内实验研究已经证明了Sirt1的肾皮质保护作用，药理研究表明Sirt1通过激活了细胞的抗氧化通路，从而使肾脏髓质增加了对缺氧环境和胶体渗透压变化的免疫力[19]。

哺乳动物和人体内细胞存在着一类介导低氧适应性反应的转录因子,在一定条件下可以激活许多低氧反应性基因(hypoxia responsive genes,HRG)的表达,它们是维持哺乳动物和人体在低氧条件下氧稳态的关键因子,称低氧诱导因子，HIF-2就是其中的一种，是对低氧非常敏感并且能够调节氧稳态的核心转录因子。HIF-2是由α和β两个亚基组成的异源二聚体,其活性主要由HIF-α亚基决定。Sirt1可以通过与HIF-2的α亚基相互作用提高细胞对低氧的反应。同时一系列的信号分子如FOXO、p53、Ku70和Smad7等均参与到该反应中[22]。而Sirt1水平的降低不能充分激活HIF-2 a，使低氧对肾脏产生一系列损害，从而导致慢性肾衰竭。

4 Sirt1与血压调节

研究表明Sirt1也参与了动脉血压的控制，这个机制可能有两条，控制血管张力和心肾的重吸收[23]。日本学者率先发现白藜芦醇可以降低血管的AT1R表达下调，他们的研究发现白藜芦醇是在转录水平抑制AT1R基因的表达而不是在转录后水平，因此认为白藜芦醇不是通过血管紧张素的低表达而是通过降低AT1R的表达以及抑制AT1R的信号通路来抑制血管紧张素系统的活性[24]。Miyazaki等[23]发现Sirt1的过表达可以抑制AT1R的表达和抑制血管紧张素II介导的磷酸化作用，因此，AT1R数量的下调可能会减弱AT1R信号的传导。反过来，Sirt1的自然抑制剂烟酰胺，经实验证实可以增加AT1R的表达，同时可以上调AT1R mRNA水平的表达。而Sirt1的激动剂白藜芦醇却可以通过在不影响AT1R mRNA的稳定性前提下，减少AT1R启动子的活性，从而下调血管壁的AT1R数量。进一步研究证明，白藜芦醇对AT1R的抑制作用可以被烟酰胺所逆转[23]。总之，作者认为白藜芦醇至少一部分可以通过影响Sirt1的活性从而抑制AT1R的表达。

Sirt1可以促进血管内皮NO的合成，增加NO的浓度，从而促进血管舒张而降低血压[16]。在肾脏，Sirt1通过抑制内皮细胞Na离子通道α亚单位的转录参与对钠盐代谢的控制，这已经在一些集合小管髓质细胞的体外实验中得到证实。这个功能并不依赖于Sirt1的脱乙酰功能，而是通过Sirt1/Dot-1之间的相互作用实现的，Sirt1可以使细胞核染色质甲基化并能抑制ENaC-α亚单位的表达，并且该过程并不依赖于盐皮质激素信号通路[25]。

5 总 结

Sirt1可以通过提高细胞氧化应激能力，降低细胞凋亡，改善肾脏局部炎症反应从而发挥肾脏保护作用。随着对Sirt1的进一步深入研究，其生理机制将会更加清晰，从而为肾脏病的治疗提供一个新的思路和角度。

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刘玉宁，E-mail：yunin1946@sina.com

国家自然科学基金资助项目(81373829)

10.3969/j.issn.1008-8849.2015.29.040

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2015-03-05