沉默信息调节因子6在糖尿病肾病发病机制中的研究进展

芦倩倩，方敬爱，常沁涛

目前，慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)已被认为是全球性的公共健康问题。糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病的并发症之一，是糖尿病并发的肾脏微血管病变。在发达国家，引起终末期肾病(ESRD)的首要病因是糖尿病肾病[1-2]。预测在未来几年内，我国糖尿病肾病将会超过慢性肾炎，成为造成ESRD的主要病因[3]。近年来，沉默信息调节因子(SIRT)家族逐渐被认识，研究发现该家族在肾脏疾病中发挥着作用。SIRT6是SIRT家族的一员，几乎存在于所有的生物体中，其拥有多种酶活性。既往研究表明，SIRT6在糖尿病肾病的进展中发挥重要作用，功能与SIRT1相似[4]。本研究主要综述SIRT6在糖尿病肾病发病机制中的作用，为糖尿病肾病的防治提供理论基础。

1 SIRT6的结构与功能

人类最早发现的是沉默信息调控因子2(Sir2)，属于sirtuins家族，几乎存在于所有的哺乳动物中，其本质是去乙酰化酶，依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，而且Sir2能延长酵母寿命[5]。SIRT家族共有7种不同的亚型(SIRT1～7)，由275个氨基酸组成。很多研究提示SIRT1、SIRT6参与肾脏疾病的发生。SIRT6在定位和功能上与酵母Sir2密切相关[6]。慢性病的发生与进展过程中多有SIRT6参与，糖尿病也不例外。

在人类的19号染色体上(19p13.3)，存在SIRT6基因，总长8 427 bp，能够编码蛋白质355个氨基酸残基，其相对分子质量为39.1×103[7]。SIRT6的本质是组蛋白去乙酰化酶，拥有二磷酸腺苷(ADP)核糖基转移酶活性、去乙酰化酶活性，迄今为止，发现SIRT6的3种去乙酰化底物，分别为C末端结合蛋白相互作用蛋白、H3组蛋白上第56位赖氨酸(H3K56)、H3组蛋白上第9位赖氨酸(H3K9)[8]。SIRT6由N端、C端和保守的中心域组成，N端主要负责H3K9和H3K56去乙酰酶活性和与染色质结合，C端则负责将胞浆内新合成的SIRT6移入核内。

2 SIRT6与足细胞

在肾小球基底膜外部存在一种高分化的细胞，叫足细胞。肾小球滤过屏障主要由种类多样的裂孔膜蛋白构成，它们存在于足细胞内，包括Podocin、Nephrin、α-actinin-4、CD2AP、TRPC6等，互相嵌插组成类似于分子筛的结构，进一步阻止除小分子量的蛋白质漏出[9]。足细胞的进行性损伤丢失是肾脏疾病发展的标志。糖尿病肾脏病变(DKD)蛋白尿的产生与足细胞的数量改变、结构异常、功能丧失密切相关[10]。肾小球滤过屏障受到破坏时，可导致糖尿病病人的肾功能受损[11]。在2型糖尿病病人中，足细胞丢失和足细胞结构的改变是从糖尿病肾病的早期开始发生的[12]。一些研究显示，过高的血糖浓度能够抑制近端肾小管细胞和足细胞的自噬活性，主要是通过过度活化哺乳动物雷帕霉素复合物1(mTORc1)靶标来完成。高血糖引起的足细胞损伤可以由SIRT6通过多种途径改善，包括抗凋亡、抗炎症、激活足细胞的自噬、减少足细胞骨架重排[13]。Liu等[14]研究表明，SIRT6在一些疾病中的表达降低，如阿霉素肾病、糖尿病肾病，这些特异性的SIRT6缺陷导致了足细胞损伤，从而使蛋白尿的产生增多。高血糖可以导致足细胞损伤，SIRT6可以保护足细胞，这与它在巨噬细胞中表达增加，通过促进巨噬细胞的M2转化有关[15]。也有研究发现，高血糖引起足细胞损伤与炎症反应的激活有关，高血糖可以激活NF-κB，进一步促进p65的入核，从而对足细胞产生损害作用[16]。Fan等[17]研究发现，足细胞在体外高浓度的葡萄糖中会发生线粒体形态紊乱、凋亡，同时出现SIRT6表达减少及p-AMPK的水平下调。高血糖对线粒体的影响是多方面的，包括减少线粒体数目、降低线粒体膜电位水平、增加线粒体内超氧化物总量。此外，活性氧簇(reactive oxygen，ROS)在经过高血糖处理的足细胞中也显著增加。与之相反，高血糖导致的上述线粒体损伤可以通过SIRT6质粒转染来缓解。高血糖可以增加H3K56ac和H3K9ac的水平表达，但这些变化可以在被SIRT6转染的足细胞中削弱。高表达的SIRT6还可以抵抗高血糖导致的氧化应激及细胞凋亡。

3 SIRT6与肾小球系膜细胞

肾脏固有细胞包括肾小球系膜细胞(glomerular mesangial cells，GMCs)，能够保持肾小球的结构稳定、维持其功能，这归功于它所具备的产生细胞因子、分泌细胞外基质、吞噬及清除大分子量物质、细胞收缩的功能[18]。研究表明，GMCs在高血糖的环境刺激下，ROS会过多生成，促进炎性因子的紊乱表达，产生过度的炎性反应，致使氧化应激损伤细胞，分泌细胞外基质导致沉积[19- 20]。GMCs在肾小球炎症反应中起到了中心环节的作用。SIRT6能够去乙酰化组蛋白3中的SMAD家族成员3(SMAD3)、Lys-56、Lys-9，从而结合并抑制关键转化生长因子-β(TGF-β)信号转导基因的表达[21]。So等[22]研究SIRT6在镉(Cd)诱导的肾脏毒性中的作用时发现，Cd暴露后一种自噬相关基质[p62/sequestosome-1(SQSTM1)]，以两种形式堆积于小鼠肾小球膜细胞中，包括单体形式和多泛素化形式(polyUb)。经Cd处理后，SIRT6和p62会从细胞核移出，重新定位到细胞质中，SIRT6过度表达使肾小球膜细胞中polyUb-p62的水平发生变化，减少细胞凋亡。

4 SIRT6与肾小球内皮细胞

肾小球内皮细胞对于肾脏非常重要，它能够维持血管的通透性。糖萼是内皮表层(endothelial surface layer，ESL) 包被着内皮细胞[23]，呈凝胶状，主要由多糖-蛋白质复合物组成，其带负电荷，对于稳定局部细胞周围环境、维护内皮细胞的传导信号、肾小球滤过中发挥着不可或缺的作用。研究表明，在糖尿病肾病病人体内，高浓度血糖持续存在，肾小球内皮细胞会因此出现破坏[24- 25]。肾小球内皮细胞数量的绝对改变与尿蛋白的水平具有相关性，此外，糖尿病肾病的严重程度可以用尿白蛋白浓度表达。宋其蔓等[26]研究发现，高糖处理人肾小球内皮细胞(human renal glomerular endothelial cells，HRGEC)后，细胞存活率明显降低，凋亡率显著上升，表明HRGEC在高葡萄糖浓度的环境刺激下会出现损伤。SIRT6在维持血管内皮细胞动态平衡方面发挥重要作用，可作为内皮功能障碍的保护靶点。有研究表明，SIRT6的过度表达使血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的内皮细胞凋亡和ROC的产生减少，SIRT6的降低加重了AngⅡ诱导的内皮细胞损伤[27]。烟酰胺磷酸核糖基转移酶(NAMPT)是一种重要的酶，它参与烟酰胺腺嘌呤二核苷酸生物合成。Chen等[28]研究发现，糖尿病肾病小鼠肾小球明显萎缩、减少，内源性NAMPT过度调节。经NAMPT调控后，肾小球细胞NF-κBp65表达率升高，Sirt1表达率下降，而纤维化因子的表达量增加。

5 SIRT6与肾小管上皮细胞

大量研究发现，糖尿病肾病早期以肾小管上皮细胞凋亡为特征，高血糖可导致肾小管上皮细胞凋亡[29]。在体内和体外，高血糖使SIRT1在肾小管上皮细胞间充质转化中的表达降低。SIRT1基因敲除模型组病理切片检查显示肾小球系膜增生、基底膜肥厚、肾小球增大等异常变化。高血糖诱导的SIRT1表达下调使锌指糖尿病肾病A/RNA结合转录因子阴阳1(YY1)脱乙酰基减少，这是高血糖诱导的间充质转化相关蛋白表达异常的原因。SIRT1介导的YY1脱乙酰基的刺激显著降低了糖尿病肾病中高血糖诱导的间充质转化[30]。高血糖引起的肾小管上皮细胞损伤是由蛋白激酶C(PKC)、ROS产生增加、AGEs积累等引起的[31]。有研究认为，高糖能使人近端肾小管上皮细胞(HK-2)从鹅卵石转变为类似成纤维细胞的梭状，引起HK-2细胞的间充质转化，这一过程没有渗透压参与[32]。ROS可以介导激活NF-κB信号传导通路，同时可使HK-2细胞内皮细胞转化、细胞内间质纤维化。Zhang等[33]动物实验研究表明，过表达的SIRT6可降低脂多糖(LPS)诱导的小鼠细胞凋亡，提高HK-2细胞SIRT6、LC3B-Ⅱ/LC3B-mRNA和蛋白的调控水平，促进细胞自噬的水平。

6 小结与展望

随着我国经济水平的提高，糖尿病肾病所致晚期肾病所占比例逐年增加，多种因素参与糖尿病肾病的发生，有必要进一步研究。综上所述，SIRT6具有抗炎、调节自噬和抗凋亡的作用，对肾脏细胞有保护作用，从而拉长糖尿病肾病的病程进展。但SIRT6控制糖尿病肾病的具体机制尚未完全阐明，需要更多的研究为SIRT6靶点治疗糖尿病肾病提供理论依据。