Sirt1与肝损伤的研究进展*

*基金项目:国家自然科学基金项目(81160389)；江西省科技计划项目(20122BBG70090-1)。

Sirt1与肝损伤的研究进展*

*基金项目:国家自然科学基金项目(81160389)；江西省科技计划项目(20122BBG70090-1)。

★曹怡刘波*徐彭(江西中医药大学药学院南昌 330004)

摘要：Sirt1是哺乳动物中发现的与酵母沉默信息调节因子Sir2同源性最高的同系物，是通过去乙酰化相关因子增强细胞抵抗氧化应激能力、减少炎症反应及细胞凋亡。近些年，Sirt1在肝脏疾病中的作用及调控机制日益受到人们的关注。活性氧引发的氧化应激是多种肝损伤发病的共同病理生理基础，越来越多的研究表明Sirt1能够保护肝脏免受氧化应激的损害。本文就Sirt1与氧化应激及肝损伤的关系进行综述，为防治肝损伤提供新的作用靶点。

关键词：Sirt1；活性氧；氧化应激；肝损伤

Sirt1(沉默信息调节蛋白1)属于NAD+(烟碱腺嘌呤二核苷酸)依赖性的Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶，是一种多重功能蛋白质，参与组蛋白和非组蛋白赖氨酸残基的去乙酰化，通过对p53、FoxO(叉形头转录因子O亚型)、PPARγ(过氧化物酶体增殖物激活受体γ)、PGC-1α(PPARγ共激活因子1α)、NF-κB(核因子κB)等进行去乙酰基作用，调控氧化应激、基因转录、能量代谢、衰老等系列过程，发挥重要的生物学功能。肝脏疾病是世界上高发病率、高死亡率的重要的疾病因素之一。氧化应激是诱导肝脏损伤疾病的主要病理机制，近年来，越来越多的研究发现Sirt1参与氧化过程，在肝脏损伤疾病中发挥重要作用。

1Sirt1与氧化应激

人体在正常代谢过程中不断的产生ROS，如超氧负离子(O2-)、羟自由基(OH-)和过氧化氢(H2O2)等，生理状态下，机体有自身抗氧化系统清除产生的ROS，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等。当由于疾病等原因导致ROS产生与清除失衡时，机体便产生氧化应激。过多的ROS一方面可引起脂质过氧化及蛋白质、DNA结构改变而影响细胞功能；另一方面通过激活一些蛋白激酶及信号通路而参与疾病的发生与发展。Sirt1是细胞氧化还原状态的传感器[1]，可直接或间接的影响细胞内的氧化还原反应，在氧化应激中起重要作用。Sirt1抑制剂nicotinamide及splitomicin能够促进ROS的产生，而Sirt1激活剂白藜芦醇则可降低ROS水平[2]。在氧化应激条件下Sirt1通过对FoxOs去乙酰化，上调抗氧化酶如MnSOD、CAT的表达[3-4]，并通过自动反馈环路促进Sirt1表达[5]，进而保护细胞免受氧化应激损伤。因此Sirt1/FoxO是细胞存活及抗应激作用的一种进化中保守的调控方式。FoxOs位于蛋白激酶Akt的下游，Sirt1还可通过影响PI3K/Akt信号通路保护细胞免受氧化应激影响。Ota H等[6]通过加入PI3K特异性抑制剂LY294002及Akt siRNA后，细胞表达sirt1、eNOS减少，Akt在Ser 473位点磷酸化可使eNos、Sirt1、CAT表达增加；采用Sirt1抑制剂EX-527及干预等方式证实内皮细胞经氧剥夺处理后，促红细胞生成素通过提高Sirt1蛋白表达而升高Akt活性，并促进p-FoxO3α表达，同时还通过防止线粒体去极化、减少细胞色素C及Bad、 Caspase-1等活化线粒体途径降低氧化应激水平进而保护细胞[7]。

线粒体是产生ROS的主要场所，在SIRT1介导的线粒体生物进程中，过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)共激活因子-1α(PGC-1α)去乙酰化时可过促进SOD2、SDH等表达[8]，进而减少由于线粒体损伤引起的氧化应激。PGC-1α能诱导核因子相关因子(Nrf-2)的表达，Nrf2是细胞抵抗氧化应激伤害的关键调控机制。在生理状况下，Nrf2与果蝇机动蛋白结合蛋白(Keap1)结合，使其滞留于胞浆无法发挥转录活性。当受到ROS刺激时，Keap1与Nrf2解除偶联，Nrf2转入细胞核内与其同源的DNA抗氧化反应元件(ARE)结合，启动下游抗氧化基因转录，如血红素加氧酶-1(HO-1)、SOD、GSH-Px等而提高细胞抗氧化应激能力[9]。Truonq[10]等研究发现二甲双胍刺激MCF-7细胞后，诱导产生MiR-34α，Sirt1、PGC-1α及PPARγ表达减少并下调Nrf2，进而提升细胞对氧化应激的敏感性。在GMC细胞中，Sirt1通过去乙酰化作用促进Nrf2转录活性，Nrf2与ARE结合，上调其下游基因抗氧化酶的表达，从而降低晚期糖基化终产物引起的ROS水平，同样白藜芦醇能够降低糖尿病大鼠肾脏中由晚期糖基化终产物积累导致的氧化应激水平，减轻肾损伤[11]。因此Sirt1主要通过上调抗氧化酶表达而保护机体抵抗氧化应激，但抗氧化系统上调Sirt1蛋白表达的确切机制还不清楚。

2Sirt1与肝损伤

2.1Sirt1与酒精性肝病(ALD)ALD是指因长期大量饮用各种含乙醇饮料所致肝脏损害性病变，其可发展为酒精性肝炎、肝纤维化、肝硬化甚至肝癌。乙醇在肝细胞内通过细胞色素P4502E1(CYP2E1)在铁离子参与下会产生过多的ROS，进而产生的氧化应激是ALD的一个重要原因。Zhou等发现莱菔硫烷可激活HepG2 E47表达Nrf2，提高抗氧化酶活性，进而减轻乙醇引起的脂质积累，但不会影响CYP2E1活性[12],说明Nrf2在乙醇诱导的氧化应激过程起重要作用。Sirt1可提升Nrf2的活性，上调抗氧化酶活性，因此亦可降低乙醇诱导的氧化应激水平。Li等还发现丹酚酸B通过上调Sirt1的表达，而上调p53去乙酰基作用，增加抗氧化酶的活性，从而减轻乙醇诱导的急性肝损伤[13]。在慢性乙醇摄取过程中，Sirt1通过抑制乙醇诱导的SREBP-1c位点乙酰化[14]，上调PPARα及PGCα活性[15]，减少脂肪累积及提高脂肪酸氧化而减轻酒精引起的肝损伤。lipin-1是一种多功能分子，其可调节甘油三酯合成，并联系PPARα及PGCα而调节脂肪酸利用及脂肪合成基因的表达，在酒精性肝损伤中起重要作用。Sirt1-lipin-1轴是乙醇诱导的脂肪肝形成的一个重要的信号通路。Yin等[16]采用Liber-Decarli含醇液体食物慢性乙醇摄取模型，发现肝脏Sirt1缺陷小鼠(Sirt1LKO)与正常小鼠相比，lipinβ/α比例明显升高，Sirt1-lipin-1轴被打乱，进而抑制PGCα/PPARα，抑制脂肪酸氧化酶活性而造成脂肪积累。Sirt1内源性抑制剂miR-217是肝脏中乙醇作用的特异性靶点，可调节脂质调节因子lipin-1的功能，有研究发现miR-217通过目标蛋白Sirt1参与多种病理病症，包括糖尿病、老化等[17]。在AML-12肝细胞中，用乙醇刺激后通过qRT-PCR技术检测发现miR-217水平升高，miR-217可促进乙醇诱导的Sirt1、PPARα及PGCα表达及活性降低，lipin-1水平及lipinβ/α比例升高，而Sirt1可降低miR-217诱导的lipin-1水平及lipinβ/α比例升高，提升脂肪酸氧化，减少脂肪累积。因此认为给予营养或药物治疗抑制miR-217，提升Sirt1可能是治疗酒精性肝损伤有吸引力的方法[18]。

2.2Sirt1与非酒精性脂肪肝(NAFLD)NAFLD是一种无过量饮酒史，以肝实质细胞脂肪变性和肝脏脂肪蓄积为特征的临床病理综合症，发病机制尚未明确。目前广为接受的是“二次打击”理论，第一次打击是由于某些原因如肥胖、2型糖尿病导致肝脏中脂肪酸异常累积；第二次打击是各种原因导致的氧化应激所致的脂质过氧化。胰岛素抵抗是第一次打击的主要促进因素，也是NAFLD病理发展的最初机制。肝脏特异性SIRT1的缺失会造成ROS的增加，并打乱了的mTOR/Akt信号，导致胰岛素抵抗[19]。高脂肪及高糖饮食诱导的NAFLD模型大鼠与正常大鼠及热量限制大鼠相比，Sirt1、FoxO3α、PPARα、PGC-1α表达明显减少，并参与胰岛素抵抗的发展[20]，而白藜芦醇通过提高Sirt1、PPARα表达而提升高脂饮食大鼠对胰岛素的敏感性[21]，进而减少脂肪累积。在敲除肝脏特异性Sirt1的C57BL/6小鼠体内，PPARα及PGC-1α介导的脂质平衡被打破，进而促进脂肪肝、炎症及内质网应激的发展[22]。采用高脂饮食诱导的NAFLD模型小鼠体内氧化应激及脂质过氧化显著增加，而柑橘总黄酮通过调节Sirt1/PGC-1α信号通路提升肝脏抗氧化能力，减轻脂肪酸代谢过程中释放的ROS及肝脏内的脂质过氧化[23]，起到治疗作用。Sirt1符合“二次打击”理论，调节Sirt1可能成为治疗NAFLD潜在的新靶点。

2.3Sirt1与肝纤维化(HF)HF是肝脏对各种慢性刺激进行损伤修复时，以细胞外基质(ECM)在肝脏内异常沉积的病理过程。肝星状细胞(HSC)在肝纤维化形成过程中居核心地位，它使ECM合成与降解失衡，在肝内过度沉积，导致肝脏结构改变进而形成HF。ROS能够激活HSC，促进ECM合成，其脂质过氧化产物还可促进HSC合成胶原，在肝纤维化形成过程中起重要作用，因此清除自由基、抑制脂质过氧化成为抗肝纤维化的重要靶点。在N-亚硝基二甲胺引起的肝纤维化模型中，白藜芦醇能够提升SOD活性，降低MDA含量等而减少N-亚硝基二甲胺诱导的氧化损伤，下调α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)水平并抑制HSC的活化[24]。转化生长因子(TGF-β)是最强的肝纤维化促进剂，可抑制胶原酶降解，上调纤维蛋白(FN)的合成，促进FN和胶原在ECM中沉积；同时还可刺激HSC分泌ECM，促进HF的发展。肝损伤时Kupffer细胞、肝细胞及HSC等分泌大量的TGF-β，与此同时产生的ROS可激活HSC分泌TGF-β，并最终激活TGF-β信号通路，形成恶性循环。Sirt1可通过激活Nrf2/ARE抗氧化通路减少ROS水平及TGF-β1、FN的表达[11]。Liang等[25]也发现白藜芦醇能够降低氧化损伤，并下调TGF-β，抑制Smad3乙酰化，进而减轻由单侧输尿管梗阻引起的肾间质纤维化。许多研究证实TGF-β/Smad是TGF-β经典的信号通路。Huang等[26]在TGF-β1作用于肾小球系膜细胞时发现，利用sirt1 shRNA沉默sirt1后TGF-β1诱导的纤维连接蛋白、I型胶原和ECM的表达及Smad3乙酰化增加，而白藜芦醇能够促进Sirt1与Smad3结合而减少Smad3的乙酰化，抑制Smad3的转录活性，进而减少纤维连接蛋白、I型胶原和ECM的表达。

2.4Sirt1与病毒性肝炎病毒性肝炎一直是威胁人类健康的世界性问题，目前尚缺乏有效的治疗药物，发病机制至今尚未完全阐明。资料表明病毒侵袭肝脏时，激活机体的免疫系统，刺激巨噬细胞释放TNF-α等一系列炎症因子，参与调节免疫应答与炎症反应,而机体在清除病毒的同时，肝细胞受到损伤。研究发现TNF-α水平与肝炎的严重程度成正相关，是引起肝损伤的终末介质。而HBVX(乙型肝炎病毒X)、HCV蛋白NS4B及HDV病毒蛋白(LHDAg)均可促进TNF-α的生成，并激活NF-κB信号[27-29]，增加肝炎发展为肝癌的可能性。Sirt1可通过去乙酰化FoxO1、NF-κB等抑制TNF-α的生成，并可抑制NF-κB活性，减少炎症反应。肝炎病毒在肝脏的复制除常伴随着炎症外，还产生ROS、NO增多而诱导细胞凋亡[30]。因此ROS引起的氧化应激同样是病毒性肝炎发展的重要影响因素。目前对ROS与HBV、HCV间的关系研究较多，HBVX及HCV蛋白如core、E1、E2、NS4B、NS5A都可刺激ROS产生。Sirt1、白藜芦醇通过降低JNK磷酸化而抵抗HBX引起的氧化应激，Sirt1抑制剂nicotinamide则抑制白藜芦醇降低JNK磷酸化效应，恢复氧化应激诱导的凋亡[31]。因此Sirt1可减轻肝炎病毒造成的炎症反应及氧化应激水平，为治疗病毒性肝炎提供新的可能性。

3总结与展望

肝脏损伤疾病的发病具有多因素性，且机制复杂，肝脏保护一直是当前药物研究的热点。Sirt1与FoxOs、PGC-1α、NF-κB、Nrf2等因子相互作用，通过调节下游抗氧化基因表达，减少ROS及炎症的水平起着重要作用。但Sirt1是否是氧化与肝损伤疾病间的关键性开关，调节Sirt1活性是否影响肝损伤发病及防治过程等，还有待于深入、系统的研究。

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Research Progress of Sirt1 in Hepatic Injury

Cao Yi, Liu Bo,Xu Peng

CollegeofPharmacy,JiangxiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Nanchang330004,China

Abstract:Sirt1, the most homologic homologue of silent information regulator 2 of yeast and can enhance the resistance of oxidative stress,release inflammation,inhibit cell apoptosis by deacetylation of some factors.In recent years,the role and regulation mechanism of Sirt1 in hepatic disease have been becoming an increasing attention.oxidative stress induced by reactive oxygen species is the collective pathophysiological mechanism of hepatic damage. More and more researches have showed Sirt1 can protect hepatic from the damage of oxidative stress. This article has reviewed the relations of Sirt1, oxidative stress and liver injury, provided a new therapy target for prevention and treatment of hepatic injury.

Key words:Sirt1; Reactive oxygen species; Oxidative stress; Hepatic injury

收稿日期：(2014-12-18)编辑：秦小珑

中图分类号：R24

文献标识码：A

通信作者：**刘波，男，博士，副教授，硕士生导师。E-mail:bozhrliu@163.com。