去乙?；窼IRT1抗衰老研究進(jìn)展對防治老年性聾的啟示

翟所強(qiáng)

沉默信息調(diào)節(jié)因子2(silent information regulator 2,Sir2)相關(guān)酶1 (SIRT1)是一種依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotin-amide adenine dinucleotide,NAD)的去乙酰化酶[1](histone deacetylase,HDAC),到目前為止，SIRT1是研究較為深入的一個成員。去乙酰化酶SIRT1是Sir2的同源物，以許多非組蛋白和組蛋白為底物，它與多種細(xì)胞生物學(xué)功能如基因轉(zhuǎn)錄沉默、細(xì)胞生長周期調(diào)節(jié)、能量代謝包括糖異生和脂質(zhì)累積、胰島素分泌、血管生成、神經(jīng)保護(hù)、病毒感染以及細(xì)胞衰老有著密切關(guān)聯(lián)，所以SIRT1可作為治療不同疾病的靶點(diǎn)逐漸被人們所重視。更重要的是能量限制可通過增加SIRT1的活性來延長嚙鼠動物的壽命, 很可能是所有生物共同的壽命控制基因之一。因此,SIRT1在抗衰老方面具有的重要作用已引起人們高度關(guān)注。下面就SIRT1其家族分類、與SIRT1相互作用的蛋白因子、SIRT1和衰老的關(guān)系概述如下，相信對防治老年性聾會有較好的啟示。

1 Sirtuins家族的分類[2，3]

哺乳動物Sirtuins家族的各個成員的染色體定位、細(xì)胞內(nèi)定位、酶的活性和主要功能見表1。當(dāng)然,隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和研究的不斷深入，Sirtuins家族細(xì)胞定位及功能還在不斷發(fā)現(xiàn)，如有學(xué)者報道SIRT1在不同細(xì)胞中可能存在核漿的穿梭，以此參與細(xì)胞分化或者細(xì)胞凋亡。

表1 哺乳動物Sirtuins家族成員在細(xì)胞內(nèi)的分布及主要功能

2 SIRT1的基本特點(diǎn)和理化性質(zhì)[4，5]

人SIRT1編碼基因位于染色體19q22.1，包含9個外顯子和8 個內(nèi)含子，長約33 kb,5‘及3’端各有一個分別為53及1 793 bp的非翻譯區(qū)。SIRT1由500個氨基酸殘基組成，翻譯后的蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量為60×103,不存在剪切變異體，具有NAD+依賴的脫乙?；傅幕钚?。SIRT1屬于III型組蛋白去乙?；?，與I、II型組蛋白去乙?；覆煌?，III型組蛋白去乙?；敢蕾嚐燉０废汆堰识塑账?NAD)而活化。SIRT1是與酵母長壽基因SIR2(silence information regulator2,SIR2)同源基因，所編碼的蛋白分子量為120 kDa，它分布在細(xì)胞核中，其功能是催化在蛋白的賴氨酸ε位上去乙酰化。由于SIRT1除了使組蛋白去乙酰化外，還使如p53、Ku70和FOXO3a等去乙酰化，它并不專一作用于組蛋白的酶類，因此，一般稱之為SIRT1去乙?；?。

3 與SIRT1相互作用的蛋白因子[6，7]

SIRT1通過與不同的非組蛋白和組蛋白相互作用來完成不同的生理功能,研究表明這些蛋白包括:P53、Ku70、FOXO6、NF-kB、Smad7、AR、E2F1、Tat、PGC-lα、NcoR、p300、H1、H3、H4,這些蛋白與SIRT1相互作用，在不同細(xì)胞和組織內(nèi)完成下述功能：減少凋亡、促進(jìn)生存，增加TNF-α誘導(dǎo)的凋亡，促進(jìn)脂肪動員，應(yīng)答DNA損傷，增加糖合成，降低轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)誘導(dǎo)的凋亡，增加Tat的活性，抗應(yīng)激，抑制增殖，調(diào)節(jié)營養(yǎng)利用率，增加胰島素分泌，參與異染色質(zhì)形成等；與代謝綜合征、衰老、基因穩(wěn)定性、腫瘤、神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生密切相關(guān)。

4 SIRT1與衰老

衰老的解釋有兩種假設(shè)：即分化紊亂假設(shè)和膜假設(shè)，分化紊亂假設(shè)認(rèn)為衰老是一種導(dǎo)致正?；虻幕钚酝Ｖ辜跋到y(tǒng)地活化有損害細(xì)胞功能的基因的結(jié)果；而膜假設(shè)則認(rèn)為衰老與細(xì)胞保護(hù)機(jī)制有效性的下降，并引發(fā)氧自由基損傷后修復(fù)機(jī)制的失靈有關(guān)，這種生化和代謝的紊亂進(jìn)行性積累，其結(jié)果造成細(xì)胞衰老直至死亡[8，9]。

近十多年來,衰老的分子機(jī)制研究取得了驕人業(yè)績,這些業(yè)績的取得主要有益于細(xì)胞衰老和模式生物的研究。許多學(xué)者通過對酵母、線蟲、果蠅和小鼠的一系列研究表明：衰老過程與自由基損傷密切相關(guān)。氧自由基是指最外層電子軌道上具有未配對價電子的原子、原子團(tuán)和分子，常見的有超氧陰離子、過氧化氫、羥自由基，他們均是氧分子的不完全還原代謝產(chǎn)物，也稱活性氧。這些自由基可使蛋白羥基化、脂質(zhì)過氧化和DNA突變、基因組不穩(wěn)定而導(dǎo)致衰老，相對長壽的個體或突變體則對自由基的抗性明顯增加。

研究表明，SIRT1通過影響p53(轉(zhuǎn)錄因子)分子的活性而延緩衰老[10，11]。P53是抑癌基因，它與細(xì)胞凋亡和腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在衰老的過程中也涉及p53通路的活化。在體內(nèi)和體外實(shí)驗中也證實(shí)SIRT1在抗氧化應(yīng)激和DNA損傷中起重要作用。

SIRT1除了影響p53的功能外，抑制凋亡作用還通過調(diào)節(jié)其它蛋白的作用，如調(diào)節(jié)Ku70、FOXO3a的活性[12]來實(shí)現(xiàn)。在細(xì)胞凋亡時，修復(fù)蛋白Ku70的K331、K539、K542被乙?；?，導(dǎo)致與其結(jié)合的Bax釋放出來，移位到線粒體中啟動凋亡通路，而SIRT1可以使Ku70去乙?；?，結(jié)果是明顯減少凋亡細(xì)胞。FOXO3a的功能之一是可引起細(xì)胞凋亡，但是實(shí)驗中若用H2O2處理293T細(xì)胞后可以檢測到FOXO3a已明顯地乙?；?，SIRT1已和FOXO3a形成蛋白復(fù)合體，其結(jié)果也是使凋亡的細(xì)胞數(shù)大大減少。

SIRT1還能與NF-κB(核因子)[13]的Rel/p65亞基結(jié)合，使得K310去乙酰化而抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性。研究還表明在球系膜細(xì)胞中，SIRT1可以通過Smad7去乙?；种妻D(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)誘導(dǎo)的凋亡。可見，一系列研究成果均表明SIRT1是通過影響某些蛋白、因子的分子生物活性(主要是去乙?；?而達(dá)到延緩衰老的目的。

根據(jù)活性氧族產(chǎn)物(reactive oxygen species,ROS)致衰老理論，代謝的下降可以使線粒體中的有氧呼吸產(chǎn)生的ROS減少，因而熱量限制(CR)能夠延緩衰老。在哺乳動物實(shí)驗中已觀察到CR確實(shí)起到了延壽作用[14]，如CR能夠延長p53-/-小鼠的壽命，同時在Fischer大鼠也觀察到了類似現(xiàn)象。研究表明CR能上調(diào)SIRT1,即在哺乳動物CR產(chǎn)生的代謝變化和禁食是相似的，在整體水平上禁食使SIRT1蛋白水平大大提高，從而確立了CR中SIRT1延緩衰老的分子機(jī)制作用地位。

眾所周知，胰島素/胰島素樣生長因子信號通路和衰老是密切相關(guān)的，胰島素/胰島素樣生長因子信號通路活性的降低能夠延緩衰老。普遍認(rèn)為胰島素和糖代謝改變是衰老的主因，因為隨著衰老的進(jìn)展，生長激素、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor-1,IGF-1)等多種激素水平將會下降，而人血液中胰島素的水平可能會升高來應(yīng)答血糖的升高，結(jié)果導(dǎo)致了慢性刺激胰島細(xì)胞的增生，從而產(chǎn)生更多的胰島素來維持正常的血糖水平。在哺乳動物中，實(shí)驗研究已證實(shí)CR能夠增加SIRT1活性，影響胰島素分泌，改善脂類代謝，而最終延長壽命[15]。

新近學(xué)者[16]研究認(rèn)為：SIRT1在代謝活性組織(肌肉、肝)中可能與干細(xì)胞的功能相似，特別是在線粒體和自由基產(chǎn)生方面。通過對干細(xì)胞線粒體進(jìn)行基因、激素、藥物等調(diào)節(jié)可能成為一種有用的研究工具，并且可能延長干細(xì)胞壽命，當(dāng)然，這些研究對人類干細(xì)胞移植有極大用途。

5 對防治老年性聾的啟示

21世紀(jì)被稱為“銀色世紀(jì)”，社會老齡化的趨勢越來越明顯[17]，老年人口所占比例越來越大，老年性聾的防治亦是擺在我們面前的艱巨任務(wù)。老年性聾是一種與機(jī)體衰老過程密切相關(guān)的局部表現(xiàn)之一，除了其獨(dú)特性外，與其它組織器官的老化是密切關(guān)聯(lián)的。目前，老年性聾的發(fā)病與線粒體基因突變、毛細(xì)胞凋亡和神經(jīng)的退行性變有直接關(guān)系，本文闡述的SIRT1則與代謝綜合征、基因穩(wěn)定性、神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生有關(guān)聯(lián)，特別是有明顯的抗衰老作用，所以SIRT1能否作為治療老年性聾藥物的新靶點(diǎn)給予了我們很大的啟示。因此，研究目標(biāo)可否針對聽覺器官中SIRT1的分布、表達(dá)及參與的信號通路和底物分子，以及在老年性聾發(fā)病中的分子機(jī)制，以提供治療老年性聾的靶標(biāo)和策略，從而開發(fā)抗老年性聾的有效藥物，為老年人、為人類造福。

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