Sirtuins，一種煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依賴性脫乙?；福紫仍诮湍钢斜话l(fā)現(xiàn)，它屬于Ⅲ類組蛋白脫乙?；竅1]，具有250個氨基酸核心與可變的氨基和羧基末端，具有高度保守的NAD+結合催化結構域。哺乳動物不同亞細胞結構包含7種Sirtuins(SIRT1～SIRT7)，其中SIRT1是首先被確定并廣泛研究的，主要定位于細胞核中，在特定條件下轉位到細胞質中。除了公認的去乙?；腹δ芡?，由于Sirtuins染色質修飾活性，參與轉錄后修飾，這些與能量代謝變化、老化及抵抗氧化應激反應密切相關，且與心血管疾病密切相關，包括動脈粥樣硬化、心力衰竭、高血壓、衰老、糖尿病及其他心血管相關疾病?，F(xiàn)探討SIRT1調控的細胞和分子信號在心血管疾病氧化應激介導的病理過程中的保護作用。

1 SIRT1途徑的信號轉導

SIRT1表達和激活受幾種細胞條件影響，如熱量限制、運動和氧化應激。細胞中SIRT1利用NAD+作為底物，同時NAD+水平也可控制SIRT1的脫乙?；钚浴Ｔ贜AD+合成補救途徑中，煙酰胺磷酸核糖轉移酶(nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT)催化煙酰胺轉化為煙酰胺單核苷酸，之后通過煙酰胺/煙酸單核苷酸腺苷酰轉移酶(nicotinic acid mono-nucleotide adenylyltransferase，NMNAT)轉化為NAD+。NAMPT在哺乳動物NAD+生物合成途徑具有限速酶作用。增加的NAMPT活性提高了細胞總NAD水平和之后的SIRT1轉錄調節(jié)活性。NMNAT可監(jiān)管SIRT1在其靶基因啟動子上的去乙?；钚訹2]。

眾多反饋機制引起SIRT1激活，如SIRT1和叉頭轉錄因子的相互作用，SIRT1-AMP活化蛋白激酶(AMPK)途徑。Hu抗原R(HuR)是一種RNA結合蛋白，調節(jié)眾多目標mRNA穩(wěn)定性，并結合SIRT1 mRNA的3’非翻譯區(qū)，引起SIRT1 mRNA穩(wěn)定性和SIRT1表達上調[3]。氧化應激過程中，HuR被磷酸化，導致HuR-SIRT1 mRNA復合物解離和之后的SIRT1 mRNA衰變。體外和體內模型中，SIRT1核蛋白活性調節(jié)劑可增強SIRT1介導的p53脫乙?；⒆柚筽53介導的轉錄活性[4]。癌高甲基化基因1(hypermethylated in cancer 1，HIC1)中的高甲基化和缺失乳腺癌1(deleted in breast cancer 1，DBC1)已確定為SIRT1的負調節(jié)因子。HIC1是一種轉錄抑制因子，與SIRT1啟動子結合并抑制其轉錄。HIC1缺失可增加正常細胞或癌細胞中SIRT1表達，導致p53脫乙?；褪Щ?，促進腫瘤發(fā)生[5]。DBC1直接與SIRT1相互作用抑制SIRT1活性。DBC1表達缺失可增強SIRT1依賴的細胞凋亡抑制作用[5]。

2 SIRT1與氧化應激

活性氧(reactive oxygen species，ROS)包括羥自由基、脂質自由基、超氧陰離子與一氧化氮(NO)及其他具有高氧化潛力的化學物質如過氧化氫、次氯酸和過氧亞硝酸鹽[6-7]。ROS的形成源自多種途徑，如黃嘌呤氧化酶(XO)、內皮型一氧化氮合酶(eNOS)解偶聯(lián)、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶同種型、環(huán)加氧酶、線粒體呼吸和金屬催化反應及抗氧化酶和其他抗氧化劑耗盡，導致氧化應激。正常生理條件下，內源性抗氧化系統(tǒng)包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)、過氧化氫酶及維生素C和維生素E等小分子物質清除ROS，ROS處于低水平狀態(tài)[8]。

ROS的產(chǎn)生通過介導通路參與調節(jié)細胞存活、分化、增殖和遷移等過程。SIRT1對細胞氧化還原狀態(tài)高度敏感，通過對多種細胞進行去乙?；挚筊OS作用，從而起到心臟保護和維持血管功能作用[9-12]。細胞功能直接或間接受SIRT1影響，反之SIRT1活性和表達也可受細胞翻譯后修飾影響[9]。因此，SIRT1在這種依賴氧化還原反應的細胞中的作用較復雜。

哺乳動物中，這種Sirtuins介導熱量限制帶來的益處，延緩了與年齡相關疾病的發(fā)作，包括動脈粥樣硬化和糖尿病。Nisoli等[13]研究發(fā)現(xiàn)3～12個月熱量限制小鼠中，eNOS增加表達過程中同時觀察到SIRT1過表達，且環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)形成與該物質在哺乳動物對應激反應中的關鍵調節(jié)作用一致。通過賴氨酸(Lys)-496和Lys-506的eNOS脫乙酰化，SIRT1增加eNOS活性，導致NO增加，SIRT1敲減導致NO減少和內皮依賴性血管舒張功能受損[14]。SIRT1和eNOS之間存在反饋機制，由于NO能激活SIRT1啟動子，導致SIRT1 mRNA和蛋白質合成增加。人類臍靜脈內皮細胞(ECs)和小鼠中，香煙煙霧提取物和過氧化氫處理引起SIRT1水平下降和與乙?；痚NOS和促炎基因表達增加有關[15-17]。

嘌呤/二酰胺核苷酸內切酶1/氧化還原因子-1(APE1/Ref-1)是一種血管穩(wěn)態(tài)中的重要還原劑，可增強內皮細胞SIRT1活性。APE1/Ref-1保護內皮SIRT1免于由過氧化氫誘導的巰基氧化引起的失活，并促進SIRT1催化eNOS去乙?；?，恢復NO生物利用度和內皮依賴性血管舒張[18]。在ECs中，抑制SIRT1可引起p53乙?；黾?，并引起應激誘導的早衰樣表型，纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1)表達增加同時eNOS表達減少；反之，內皮SIRT1過表達可逆轉由氧化應激誘導的早衰[19]，且其過表達通過eNOS依賴性信號傳導途徑減弱過氧化氫誘導的細胞衰老[20]。

細胞氧化還原狀態(tài)由SIRT1通過去乙?；疐OXO轉錄因子家族調節(jié)，其控制幾種對氧化應激反應蛋白質的表達[21-22]。SIRT1/FOXO軸介導血管平滑肌細胞(VSMCs)的收縮分化，從而有助于維持血管動態(tài)平衡[22]。應對氧化應激，SIRT1通過調節(jié)FOXO3功能控制細胞反應，F(xiàn)OXO3脫乙酰作用增強其對DNA修復和細胞周期停滯的作用，減輕凋亡過程[21]。通過體外和體內氧化應激模型(包括老年小鼠股動脈和鼠后肢缺血模型)證明，microRNA(miR)-200c降低NO并增加FOXO1和p53的乙?；痆23]。FOXO1乙?；种破鋵IRT1、過氧化氫酶(CAT)和MnSOD靶基因的轉錄活性。該分子通路通過激活線粒體適配器p66Shc和增加ROS產(chǎn)生得到加強。應用抗miR-200c處理增強SIRT1、eNOS和FOXO1活性并改善肢體灌注，表明在氧化應激條件下miR-200c破壞SIRT1/FOXO1/eNOS調節(jié)環(huán)，參與內皮功能障礙[23]。p66Shc增加細胞內ROS水平的機制包括與膜結合的NADPH氧化酶活化和GPx-1、MnSOD和Ref-1的下調[23-24]。

染色質水平上SIRT1抑制p66Shc轉錄，并通過SIRT1過表達調節(jié)p66Shc，這與乙?；M蛋白3型(H3)與p66Shc啟動子區(qū)的結合減少有關[25-28]。核轉錄因子-κB(NF-κB)信號的調節(jié)受SIRT1介導的RelA/p65亞基去乙?；绊憽IRT1與NF-κB復合體中RelA/p65蛋白相互作用，并使Lys-310去乙?；?，這種效應引起NF-κB調節(jié)基因表達功能喪失[29]。SIRT1激活劑(如白藜蘆醇和SRT1720)可改善糖尿病引起心臟氧化應激，保護ECs免受腫瘤壞死因子α(TNF-α)誘導的損傷，并通過抑制NF-κB轉錄活性逆轉血管內皮功能障礙[25，27-28]。激活內皮細胞核因子紅細胞2-相關因子2(Nrf2，調節(jié)關鍵抗氧化細胞反應的轉錄因子)，是白藜蘆醇發(fā)揮血管保護的另一重要機制[30-31]。培養(yǎng)人冠狀動脈ECs中，白藜蘆醇增加的Nrf2轉錄活性與血紅素加氧酶-1和NADPH-醌氧化還原酶-1上調有關，該酶可保護細胞免受代謝應激[30]。適當刺激Nrf2/抗氧化反應信號可保護內皮免受高糖誘導的氧化應激，而Nrf2敲除消除白藜蘆醇介導的線粒體和細胞氧化應激的減少[32]。

3 SIRT1與動脈硬化

衰老過程有助于解釋動脈粥樣硬化的發(fā)病機制，這是老年心血管疾病及糖尿病、血脂異常、代謝綜合征和高血壓病人死亡的常見原因[33-34]。動脈粥樣硬化是由ECs、VSMCs和單核/巨噬細胞中的SIRT1缺陷引起，其主動介導氧化應激、炎癥、泡沫細胞形成和血管壁自噬受損[35]。由炎癥或氧化應激刺激的嚴重自噬導致膠原合成減少、纖維帽變薄、斑塊不穩(wěn)定、再狹窄和急性冠脈綜合征。SIRT1通過增加NO產(chǎn)生，HERC2介導的LKB1降解，阻斷NF-κB介導的炎癥過程，減少氧化應激和控制自噬發(fā)揮動脈保護作用[35-36]。載脂蛋白E敲除(ApoE-/-)SIRT1轉基因小鼠受損的內皮依賴性血管舒張功能恢復并伴有主動脈eNOS上調[37]。ApoE-/-小鼠內皮特異性SIRT1過表達可激活eNOS，阻止內皮細胞黏附分子表達，并減輕高脂飲食引起的主動脈斑塊形成過程[37]。根據(jù)上述研究，口服低劑量紅葡萄酒(作為白藜蘆醇來源)后，高膽固醇血癥小鼠主動脈eNOS和SIRT1表達均上調，此證據(jù)支持SIRT1在預防動脈粥樣硬化病變進展中的意義[38]。Arunachalam等[15]研究發(fā)現(xiàn)SIRT1水平和活性在易發(fā)生動脈粥樣硬化ApoE-/-小鼠肺組織中顯著降低，且進一步減輕香煙煙霧反應，導致由eNOS乙?；黾雍褪Щ钜鸬姆蝺绕すδ苷系K。SIRT1通過抑制AP-1活性和減少cyclin D1和基質金屬蛋白酶9(MMP-9)的表達抑制新內膜形成[39]。

血管平滑肌細胞SIRT1通過激活修復蛋白(nijmegenbreakage syndrome-1，NBS-1)[40]免受DNA損傷并抑制動脈粥樣硬化。ApoE-/-小鼠平滑肌細胞表達非活性截短的SIRT1(Δex4)顯示動脈粥樣硬化增加，且相對纖維帽厚度和內側退化減少。患有2型糖尿病受試者動脈粥樣硬化斑塊的特征在MMP-9活性增加和組織金屬蛋白酶抑制劑3(TIMP3)表達減少，TIMP3表達降低與SIRT1水平降低相關[41]。平滑肌細胞SIRT1過表達增加TIMP3啟動子活性，抑制SIRT1活性，降低TIMP3表達。平滑肌細胞中，SIRT1能維持膠原合成，防止斑塊不穩(wěn)定，并通過促進X-box(RFX5)活性的調控因子核移除和蛋白酶體降解，抑制其與膠原蛋白Ⅰ型(COL1A2)基因啟動子的結合[42]。

Ca2+/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶b(CaMKKb)對單磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)和SIRT1的共調作用有助于動脈粥樣硬化保護性表型。AMPK和SIRT1在細胞質中共同作用激活eNOS，激活NO介導的抗炎作用通過抑制單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、細胞間黏附分子-1(ICAM-1)、血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)和E選擇素(E-selection)活性。細胞核中AMPK和SIRT1激活過氧化物增殖物激活-受體因子γ輔助激活因子(PGC-1α)，導致抗氧化酶SOD和CAT上調[43]。AMPK/NADPH/蛋白激酶B(Akt)/eNOS信號通路受槲皮素調節(jié)，槲皮素是一種抗氧化劑，能激活SIRT1并抑制氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)誘導的內皮氧化損傷[44]。類似于槲皮素，白藜蘆醇通過上調AMPK/SIRT1或CAMP-PRKAAMPK-SIRT1信號通路減弱血管內皮炎癥和oxLDL誘導的損傷[45-47]。oxLDL抑制自噬流，通過oxLDL誘導的SIRT1依賴性溶酶體功能障礙機制[48-49]。

通過對內皮祖細胞(EPCs)衰老和外膜成纖維細胞遷移的精細調控，SIRT1發(fā)揮抗動脈粥樣硬化作用[50-51]。在EPCs中，煙酰胺磷酸核糖轉移酶(NAMPT)是NAD+生物合成途徑中的限速酶，通過磷脂酰肌醇3激酶/絲氨酸激酶/細胞外信號調節(jié)激酶(PI3K/Akt/ERK)途徑上調SIRT1表達，從而減弱oxLDL誘導的衰老[51]。來自代謝綜合征受試者的外周血單核細胞中，高糖和棕櫚酸酯依賴性損害SIRT1，與NAMPT表達減少，之后細胞內NAD+消耗和ROS產(chǎn)生增加有關[52]。

動脈粥樣硬化的一個關鍵環(huán)節(jié)是由單核細胞衍生的巨噬細胞浸潤到內皮下，通過清道夫受體凝集素樣oxLDL受體1(Lox-1)攝取oxLDL促進巨噬細胞中膽固醇的積累并形成泡沫細胞。SIRT1+/+ApoE-/-小鼠通過NF-κB信號傳導途徑顯示，巨噬細胞泡沫細胞形成減少和oxLDL攝取伴隨Lox-1表達降低[53]。銀杏內酯B是一種血小板活化因子抑制劑，引發(fā)抗炎特性，通過NF-κB抑制并減少ICAM-1和MCP-1表達，在oxLDL刺激的人臍靜脈ECs觀察可見，SIRT1表達增加和Lox-1表達水平降低[54]。體內血栓形成的Lox-1調節(jié)取決于oxLDL激活程度，Lox-1在低水平oxLDL激活保護性SIRT1通路，在高水平oxLDL中轉換為血栓形成性ERK1/2依賴性通路[55]。

4 SIRT1在心臟中的作用

SIRT1在維持心臟功能方面發(fā)揮不同作用，特別是防止氧化損傷、缺血再灌注損傷(I/R)和肥厚刺激。SIRT1認為與心力衰竭的發(fā)病機制和心臟電活動的調節(jié)密切相關[56-58]，已提出可能作為心肌梗死發(fā)生的預后工具。心臟中SIRT1負調節(jié)促凋亡蛋白Bax，并通過FOXO激活正調節(jié)抗凋亡蛋白(Bcl-xL)的表達。SIRT1通過特異性地控制心肌細胞p53的乙?；娃D錄活性而在心臟中發(fā)揮保護作用[59]。慢性1型糖尿病模型中，心臟SIRT1水平降低與心肌肌質鈣ATP酶(SERCA2a)水平降低有關[60]。Prola等[61]報道，SIRT1通過與Lys-141(K141)和Lys-143(K143)殘基上的真核翻譯起始因子2α(eIF2α)的相互作用和去乙?；Ｗo心肌細胞免受內質網(wǎng)(ER)應激損傷。SIRT1作為Lin28a下游靶標抵抗心肌梗死損傷[62]；反之抑制SIRT1可誘導核破裂和半胱氨酸蛋白酶-3切割，SIRT1缺陷小鼠表現(xiàn)為心臟發(fā)育異常和產(chǎn)前致死率[63]。

4.1 氧化應激和I/R SIRT1對不同心臟壓力反應不同，在壓力超負荷、營養(yǎng)饑餓、運動和急性缺血預處理過程中，這種蛋白質表達上調，而I/R損傷期間表達下調。SIRT1通過去乙?；图せ頟GC-1a和FOXO途徑活化CAT和MnSOD，從而保護心肌細胞免受氧化應激介導的損傷[4，64]。

I/R后SIRT1在心臟中表達減少，SIRT1心臟特異性過表達通過上調MnSOD，硫氧還蛋白-1(Trx1)和Bcl-xL表達和下調促凋亡Bax表達，改善I/R后的功能恢復。白藜蘆醇對SIRT1的激活是通過增加ERK磷酸化和減少p38和JNK表達水平，從而減弱心臟I/R損傷[65]。SIRT1對心臟氧化應激的反應與濃度有關。小鼠心臟高水平SIRT1表達反之通過線粒體功能失調誘導氧化應激。經(jīng)歷I/R的雄性Wistar-Kyoto大鼠心臟顯示，心肌細胞凋亡增加，半胱天冬酶3切割，SIRT1瞬時上調，F(xiàn)OXO1表達增加，與SIRT1啟動子區(qū)域的結合[66]。糖尿病小鼠研究顯示，白藜蘆醇通過SIRT1/FOXO1/Rab7通路增強自噬流改善心肌氧化應激損傷[67]。

4.2 氧化應激與心肌肥大 SIRT1能防止心臟肥大，盡管SIRT1根據(jù)與其他因素的相互作用和應激嚴重程度顯示出相反的作用[68-69]。心臟壓力超負荷通過上調PPAR-a-SIRT1復合物，抑制雌激素相關受體(ERRs)轉錄途徑，誘導心臟肥大和心里衰竭。SIRT1依賴性Akt活化加劇心臟肥大。SIRT1介導Akt的pleckstrin同源性(PH)結構域和其上游激酶PDK1的去乙酰化促進其與質膜中的磷脂酰肌醇(3，4，5)三磷酸(PIP3)的相互作用，其中PDK1磷酸化并激活Akt，引起心臟肥大[70]。SIRT1缺陷型心臟在體育鍛煉和血管緊張素Ⅱ刺激下Akt激活減少和心臟肥大發(fā)展降低[70]。

5 小 結

血管老化和心血管疾病的細胞機制揭示SIRT1信號途徑，包括它們之間的可能聯(lián)系是這一領域的主要挑戰(zhàn)，同時對Sirtuins的氧化還原調節(jié)深入了解。應特別注意SIRT1藥理調節(jié)劑應用，注意潛在Sirtuins活化的慢性影響，不應排除使用膳食抗氧化劑化合物和健康生活方式的干預措施，包括適度的體育鍛煉和卡路里限制，成為控制血管老化和心血管疾病的細胞氧化應激狀況的重要工具。