李凌娟，李春鳳，胡慶亮

（內(nèi)蒙古大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021）

1 引言

衰老是指生物體在其生命的后期所進(jìn)行的包括整體水平、組織細(xì)胞水平及分子水平各個(gè)層次在內(nèi)的全身性、多方面、循序漸進(jìn)的退化過(guò)程[1，2]。近幾年，衰老機(jī)制研究進(jìn)入分子時(shí)代，衰老的內(nèi)在機(jī)制和外在環(huán)境對(duì)神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病、癌癥等多種衰老相關(guān)疾病的關(guān)系探索已經(jīng)成為國(guó)際上的熱點(diǎn)方向并取得了科學(xué)性的進(jìn)步。Sirtuin家族中的SIRT1是目前研究的最深入最徹底的。它是一種依賴(lài)于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的去乙酰化酶，SIRT1除了直接作用于p53、FOXO、NF－κB、PPAR－γ等多種非組蛋白和組蛋白底物參與多種細(xì)胞生物學(xué)功能外，SIRT1表達(dá)水平高低及活性的調(diào)節(jié)，能量限制等均與衰老相關(guān)疾病的病發(fā)機(jī)理有著緊密聯(lián)系。本文從內(nèi)在機(jī)制和外在因素等方面就近幾年SIRT1與衰老相關(guān)疾病的研究進(jìn)展作一綜述。

2 SIRT1的生物學(xué)特性

SIRT1（沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1）是一種依賴(lài)于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的去乙?；?。SIRT1基因位于10號(hào)染色體，cDNA序列含2.4kb的可讀框（ORF），有9個(gè)外顯子，基因組序列約為33kb，編碼747個(gè)氨基酸，SIRT1蛋白質(zhì)相對(duì)分子量約120kDa，主要分布在細(xì)胞核中。SIRT1的功能是催化在蛋白的賴(lài)氨酸ε位上去乙?；?，其乙?；钚悦傅幕钚钥梢员荒峥缩０贰irtinol、cambinol等抑制[3]，也可以被白黎蘆醇、皮素等激活。SIRT1通過(guò)與不同的非組蛋白和組蛋白的乙?；c去乙?；饔脕?lái)完成不同的生理功能，它還可以直接參與轉(zhuǎn)錄沉默、修飾染色質(zhì)、調(diào)節(jié)減數(shù)分裂控制點(diǎn)、增加基因組穩(wěn)定性、抑制rDNA重組，故SIRT1與細(xì)胞生長(zhǎng)周期調(diào)節(jié)、能量代謝、血管生成、神經(jīng)保護(hù)、病毒感染以及細(xì)胞衰老密切關(guān)聯(lián)。

3 SIRT1與衰老相關(guān)疾病研究

3.1 與神經(jīng)退行性疾病

3.1.1 阿爾茨海默病

阿爾茨海默病（Alzheimer＇s disease，AD）是一種與多基因有關(guān)的最常見(jiàn)最具毀滅性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，其病癥包括認(rèn)知障礙、進(jìn)行性記憶力喪失、日常生活能力進(jìn)行性減退，并伴有各種神經(jīng)精神癥狀和行為障礙。最近研究顯示，SIRT1表達(dá)水平及活性的調(diào)節(jié)對(duì)AD有重要影響，淀粉樣斑塊是AD的一種典型病理學(xué)特征，SIRT1可通過(guò)抑制NF－κB途徑進(jìn)而抑制小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞依賴(lài)β－淀粉樣蛋白（Aβ）毒素[4]，SIRT1過(guò)表達(dá)可以減少Aβ產(chǎn)物和Aβ斑塊的形成，而敲除SIRT1的區(qū)域 Aβ水平上升[5]。Kim等[7]將海馬體內(nèi)的SIRT1慢病毒注射入毒性共激活劑P25轉(zhuǎn)基因小鼠，發(fā)現(xiàn)小鼠對(duì)神經(jīng)退變具有明顯的抵抗作用。APPswe／PS1dE9模型小鼠體內(nèi)SIRT1過(guò)表達(dá)使其學(xué)習(xí)和記憶缺失得到改善，而敲除SIRT1則會(huì)使上述行為更嚴(yán)重[6]。此外，能量限制也可減少該疾病的病理特征，其分子機(jī)制在于SIRT1基因的激活[7]。Qin 等[8]也證實(shí)CR能激活SIRT1去乙?；饔?，失活的FOXO3a轉(zhuǎn)錄因子作用于Rho相關(guān)激酶（ROCK1），ROCK1表達(dá)下調(diào)促進(jìn)α－分泌酶活性，減少Aβ沉積。

3.1.2 帕金森氏癥

帕金森氏癥（Parkinson＇s disease PD）是繼AD后一種最常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)障礙型神經(jīng)退行性疾病，主要由大腦黑質(zhì)中的多巴胺能神經(jīng)元損失導(dǎo)致機(jī)體運(yùn)動(dòng)障礙，具體病理可歸結(jié)為兩點(diǎn)：線(xiàn)粒體功能紊亂與氧化應(yīng)激、蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊和聚集[9，10]。早有研究結(jié)果顯示，能量限制（CR）或2－脫氧葡萄糖可以降低多巴胺能神經(jīng)元損失，提高小鼠運(yùn)動(dòng)功能。目前，研究SIRT1與PD的相關(guān)性文章并不多見(jiàn)。錯(cuò)誤折疊的α－突觸核蛋白（SNCA）所組成的路易氏小體的積累可導(dǎo)致PD疾病[11]。最近Donmez等[12]在PD動(dòng)物和細(xì)胞模型研究中發(fā)現(xiàn)，SIRT1的過(guò)量表達(dá)可激活分子伴侶，進(jìn)而抑制α－突觸核蛋白聚合體的產(chǎn)生。在A53TSNCA突變小鼠模型中，SIRT1可使熱休克因子1（HSF1）去乙酰化，并上調(diào)熱休克蛋白70（作為分子伴侶以防止蛋白聚集）RNA和蛋白質(zhì)水平。另有結(jié)果顯示，SIRT1可通過(guò)激活PGC－1α抵抗α－突觸核蛋白神經(jīng)毒性[13]。Park等[14]發(fā)現(xiàn)多巴胺能細(xì)胞中SIRT1缺陷減弱細(xì)胞凋亡是由神經(jīng)毒素1－甲基－4－苯基吡啶（MPP＋）誘導(dǎo)的。另外，白藜蘆醇可以保護(hù)SK－N－BE細(xì)胞免受α－突觸核蛋白毒性損害[15]。食譜中的氧化白藜蘆醇可以降低帕金森樣6－羥多巴胺的神經(jīng)毒性[16]。以上研表明SIRT1可能作為目標(biāo)靶點(diǎn)參與PD形成過(guò)程，但尚需要更多的研究來(lái)揭開(kāi)其保護(hù)功能分子機(jī)制。另一方面，現(xiàn)有的研究不能完善長(zhǎng)壽蛋白的保護(hù)功能，Kakefuda等[17]用 MPTP誘導(dǎo)SIRT1轉(zhuǎn)基因小鼠，未發(fā)現(xiàn)保護(hù)功能。

3.1.3 亨廷頓氏病

亨廷頓氏?。℉untington＇s disease，HD）是一種由編碼HTT蛋白的IT－15基因中CAG－三核苷酸重復(fù)序列擴(kuò)增，產(chǎn)生錯(cuò)誤折疊和聚合的HTT蛋白導(dǎo)致的遺傳性神經(jīng)退行性疾病[18]，主要表現(xiàn)為皮層和紋狀體中神經(jīng)元缺失，從而導(dǎo)致肌肉失調(diào)、認(rèn)知能力下降，甚至癡呆。早有報(bào)道稱(chēng)，能量限制可延緩患病小鼠的病發(fā)進(jìn)程，最近，Mali Jiang等[19]進(jìn)一步研究表明，作為能量限制中有益代謝的介質(zhì)分子，SIRT1過(guò)表達(dá)可以保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞抵抗HTT毒性。HTT與SIRT1過(guò)相互作用可抑制高度去乙?；腟IRT1去乙?；钚?，從而抑制SIRT1促存活功能。Parker等[20]也發(fā)現(xiàn)，上調(diào)SIRT1表達(dá)量或白藜蘆醇治療可恢復(fù)亨廷頓蛋白（HTT）誘導(dǎo)的神經(jīng)元。敲除R6／2小鼠HD模型的腦特異性SIRT1過(guò)基因，可導(dǎo)致腦病理惡化。而SIRT1過(guò)過(guò)量表達(dá)來(lái)提高生存能力、神經(jīng)功能和腦源性神經(jīng)元營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）的表達(dá)，需要與CREB調(diào)節(jié)性轉(zhuǎn)錄共激活劑1（TORC1）共同作用[21]。

3.2 與心血管疾病

3.2.1 動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化是一種由脂質(zhì)在動(dòng)脈內(nèi)膜上積聚而導(dǎo)致的以動(dòng)脈管壁增厚變硬、失去彈性和管腔縮小為特點(diǎn)的最常見(jiàn)、最重要的血管病。SIRT1可通過(guò)抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和改善血管內(nèi)皮舒張功能以及抑制平滑肌肥大增生而影響動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展。內(nèi)皮SIRT1是體內(nèi)一種真正的抗動(dòng)脈粥樣硬化因子[22]。轉(zhuǎn)染腺病毒SIRT1的內(nèi)皮細(xì)胞能抵抗ox－LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。內(nèi)皮特異過(guò)表達(dá)SIRT1能夠促進(jìn)高膽固醇狀況下的血管內(nèi)皮依賴(lài)性血管舒張功能，而高脂飲食及動(dòng)脈粥樣硬化危險(xiǎn)因素卻能降低主動(dòng)脈SIRT1表達(dá)水平。另有研究證實(shí)，SIRT1可顯著抑制血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）誘導(dǎo)的血管平滑肌肥大，通過(guò)抑制有絲分裂氧化酶1 mRNA表達(dá)來(lái)抵抗動(dòng)脈粥樣硬化效應(yīng)，無(wú)疑使SIRT1成為平滑肌肥大相關(guān)血管疾病治療的新靶點(diǎn)[23]。

3.2.2 先天性心臟病

在胚胎發(fā)育時(shí)期，由于心臟及大血管的形成障礙而引起的局部解剖結(jié)構(gòu)異常，或出生后應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉的通道未能閉合而導(dǎo)致的疾病稱(chēng)為先天性心臟病。近期研究結(jié)果表明，SIRT1在早期胚胎形成和心臟發(fā)生中具有重要作用，且具有時(shí)期專(zhuān)一性。SIRT1基因缺失可導(dǎo)致子宮內(nèi)小鼠心臟發(fā)育異常，甚至成為死胎，而小部分有幸出生的小鼠個(gè)體和器官則相對(duì)較小，并且存活率極低[24－27]。Sakamoto等[25]發(fā)現(xiàn)，SIRT1在小鼠胚胎的心臟、大腦、脊髓和神經(jīng)節(jié)后根高表達(dá)。在小鼠胚胎發(fā)育至12.5～14.5d時(shí)，心臟SIRT1mRNA表達(dá)水平較之前下降60%，待胚胎生長(zhǎng)到14.5d至出生27個(gè)月后，其表達(dá)量維持在較高水平，并且SIRT1表達(dá)水平變化和mRNA表達(dá)水平變化一致。Tanno[28]等對(duì)SIRT1亞細(xì)胞定位研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，在胚胎12.5d時(shí)，SIRT1僅在心肌細(xì)胞核中表達(dá)，但在成年小鼠的心肌細(xì)胞中，SIRT1在胞漿和細(xì)胞核中均有表達(dá)。

3.3 與前列腺增生和多種癌癥

Cha等[29]研究發(fā)現(xiàn)SIRT1在胃癌中的陽(yáng)性表達(dá)率為70%，且與腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤擴(kuò)散、組織學(xué)分型、p53表達(dá)及總體生存率、無(wú)復(fù)發(fā)生存率均有關(guān)。SIRT1能結(jié)合并去乙?；奂に兀ˋR），降低AR活性，抑制AR信號(hào)介導(dǎo)的前列腺癌細(xì)胞增殖[30]，一些研究表明SIRT1在肺癌、前列腺癌和淋巴瘤中高表達(dá)。在接受手術(shù)治療和未接受手術(shù)治療的乳腺癌患者中，SIRT1均存在過(guò)表達(dá)[31]。

SIRT1蛋白可通過(guò)促進(jìn)腫瘤多藥耐藥基因MDR1的表達(dá)參與腫瘤的發(fā)生及耐藥。P－gp是多藥耐藥MDR1基因的產(chǎn)物，可作為藥泵功能使癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性。研究表明，在人的293細(xì)胞中，SIRT1能直接誘導(dǎo)MDR1的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性降低。SIRT1在活化的狀態(tài)下，引起MDR1基因表達(dá)，使用RNAi特異性降低SIRT1表達(dá)后，P－gp和MDR1的表達(dá)明顯降低。進(jìn)一步證實(shí)[32]，SIRT1異位高度表達(dá)可誘導(dǎo)P－gp表達(dá)，使細(xì)胞對(duì)多柔比星抗生素產(chǎn)生耐藥性，下調(diào)SIRT1能逆轉(zhuǎn)抗藥顯性并且可以降低P－gp表達(dá)。

腫瘤的發(fā)生與癌基因激活及腫瘤抑制基因（TSG）的失活直接相關(guān)。近年研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1通過(guò)去乙酰化作用參與了TSG的表觀沉默。染料黃木酮（genistein）是一類(lèi)有抗癌作用的Akt信號(hào)抑制功能的植物雌激素。在LNCaP和PC23前列腺癌細(xì)胞經(jīng)染料黃木酮處理，檢測(cè)受Akt信號(hào)通路調(diào)控的TSG類(lèi)基因啟動(dòng)子的DNA甲基化水平和組蛋白乙?；綍r(shí)發(fā)現(xiàn)，一些TSG（p53，F(xiàn)OXO3a）啟動(dòng)子中H32K9乙?；皆龈撸瑫r(shí)伴有SIRT1蛋白定位由細(xì)胞核轉(zhuǎn)移向細(xì)胞質(zhì)，SIRT1去乙?；富钚韵陆礫33]。在乳腺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞中，一些表觀沉默的TSG高度甲基化的啟動(dòng)子上有SIRT1定位。用藥物抑制SIRT1活性或RNA干擾法下調(diào)SIRT1表達(dá)，能使一些原來(lái)沉默的TSG重新表達(dá)，并且，即使此時(shí)啟動(dòng)子DNA保持高甲基化狀態(tài)，仍可見(jiàn)這些TSG內(nèi)源性啟動(dòng)子中組蛋白H42K16和H32K9乙?；皆龈遊34]。該結(jié)果表明，SIRT1的組蛋白乙酰化／去乙?；^(guò)程可能參與了一些TSG的表觀沉默，并且可能是決定因素。

4 展望

SIRT1已經(jīng)成為衰老、代謝領(lǐng)域分子學(xué)研究新熱點(diǎn)，最近幾年關(guān)于SIRT1與衰老的相關(guān)機(jī)制研究已初見(jiàn)成果，但尚未完善，尤其是在神經(jīng)退行性疾病方面，現(xiàn)有的研究不能完善長(zhǎng)壽蛋白的保護(hù)功能，尚需要更多的研究與臨床實(shí)踐結(jié)合來(lái)揭開(kāi)其保護(hù)功能分子機(jī)制。目前表觀遺傳學(xué)的發(fā)展已經(jīng)不能讓“基因決定論”站穩(wěn)腳跟，使用適當(dāng)?shù)氖侄尉湍軐?duì)基因的表達(dá)進(jìn)行干預(yù)，相信未來(lái)的發(fā)展方向可能將重點(diǎn)集中在有效調(diào)控衰老基因SIRT1的表達(dá)上，我們有理由相信隨著SIRT1的深入研究以及與臨床實(shí)踐的緊密結(jié)合，以SIRT1的靶位治療也必將是未來(lái)衰老相關(guān)疾病治療的新熱點(diǎn)。

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