SIRT6在動脈粥樣硬化中的研究進(jìn)展

趙小芳 鄭華波 劉承云 (華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院老年病科，湖北 武漢 430022)

動脈粥樣硬化是一種由多因素引起的血管慢性病變，是缺血性心腦血管病的病理基礎(chǔ)，可引起冠心病、腦卒中及外周血管病等。近幾十年來的研究越來越強(qiáng)調(diào)內(nèi)皮功能障礙、炎癥、氧化應(yīng)激、氧化低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)沉積和泡沫細(xì)胞形成在動脈粥樣硬化病理生理中的作用〔1〕。內(nèi)膜受損是動脈粥樣硬化的始發(fā)因素，炎癥是動脈粥樣硬化發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，氧化應(yīng)激與血脂血糖代謝紊亂是誘因，而不穩(wěn)定的粥樣斑塊可增加動脈粥樣硬化心腦血管等并發(fā)癥的發(fā)生率和死亡率。年齡是動脈粥樣硬化的獨立危險因素〔2〕。目前，動脈粥樣硬化主要是降脂、抗凝及溶栓等藥物治療，但效果并不理想，故研究者們開始轉(zhuǎn)向從分子水平來探索用于治療動脈粥樣硬化的新靶點。已有大量研究指出，Sirtuins家族成員SIRT6在衰老及年齡相關(guān)疾病的調(diào)節(jié)中起著重要的作用，SIRT6參與了動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展過程，本文對近年來的研究成果進(jìn)行綜述。

1 SIRT6概述

Sirtuins家族是一組催化組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基脫乙酰基的Ⅲ類組蛋白去乙?；浮?〕。Sirtuins家族在調(diào)節(jié)衰老和能量代謝方面發(fā)揮著重要作用。其家族成員SIRT6位于細(xì)胞核，同時具有去乙酰化酶活性及ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性〔4〕。位于人類19號染色體的SIRT6包括3個重要的功能區(qū)：核心催化區(qū)，C端的核定位信號區(qū)及N端的組蛋白去乙酰化酶功能區(qū)。SIRT6是衰老性疾病的研究熱點，其作為動脈粥樣硬化治療的靶點逐漸引起人們的重視。SIRT6可通過減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷、抑制炎癥和氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)糖脂代謝平衡、減少泡沫細(xì)胞及穩(wěn)定粥樣斑塊等方面延緩動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。

2 SIRT6在動脈粥樣硬化中的作用

2.1SIRT6保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞的功能 動脈內(nèi)膜損傷是動脈粥樣硬化發(fā)生的始動環(huán)節(jié)，因而延緩內(nèi)皮細(xì)胞的衰老和修復(fù)受損的內(nèi)皮至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)〔5〕，當(dāng)敲低人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的SIRT6后，促炎細(xì)胞因子、前列腺素、基質(zhì)金屬蛋白和細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)增加，且細(xì)胞間黏附分子-1促進(jìn)單核細(xì)胞黏附到內(nèi)皮細(xì)胞上，進(jìn)而損傷內(nèi)皮細(xì)胞。另有研究報道〔6〕，當(dāng)敲低載脂蛋白E敲除鼠的SIRT6時，主動脈內(nèi)皮依賴性血管舒張功能受損，斑塊體積增大，斑塊易損性增加。探討其中的機(jī)制發(fā)現(xiàn)，敲除SIRT6后細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)顯著上調(diào)，促進(jìn)單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，從而損傷內(nèi)皮細(xì)胞。多項研究表明〔5，7，8〕，高糖或過氧化氫處理內(nèi)皮細(xì)胞后，SIRT6的表達(dá)下調(diào)，內(nèi)皮細(xì)胞出現(xiàn)衰老和功能障礙。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)〔9〕，SIRT6通過減弱DNA損傷和改善端粒功能，從而減少內(nèi)皮細(xì)胞的衰老并保持其增殖和體外成管的能力。結(jié)合蛋白(GATA)5是一種血壓調(diào)節(jié)相關(guān)基因。特異性敲除小鼠內(nèi)皮細(xì)胞的GATA5基因后，小鼠除了出現(xiàn)高血壓外，還會因正常內(nèi)皮信號傳導(dǎo)被破壞而出現(xiàn)血管內(nèi)皮功能障礙〔10〕。Guo等〔11〕研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6可通過去乙酰化轉(zhuǎn)錄抑制因子Nkx3.2(NK3 homeobox 2)的組蛋白H3K9來抑制Nkx3.2的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)GATA5的表達(dá)。另外，SIRT6可通過調(diào)節(jié)小鼠主動脈中內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的功能，進(jìn)而保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能〔11，12〕?？傊?，SIRT6在延緩內(nèi)皮細(xì)胞衰老和保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能方面起著重要的作用。

2.2SIRT6抑制炎癥 炎癥參與動脈粥樣硬化的始動環(huán)節(jié)與進(jìn)展過程。SIRT6減弱動脈粥樣硬化炎癥的一個重要機(jī)制是通過調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB的活性來實現(xiàn)〔1〕。NF-κB活性的上調(diào)導(dǎo)致很多與動脈粥樣硬化相關(guān)基因的表達(dá)增加，如細(xì)胞因子、趨化因子、黏附分子和急性期蛋白等〔13〕。研究表明〔5，14〕，敲除人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的SIRT6后，NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性增加，促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的釋放。腫瘤壞死因子超家族成員(TNFSF)4是一種與NF-κB通路相關(guān)的致動脈粥樣硬化基因〔15〕。對于SIRT6潛在靶基因的分析表明〔16〕，SIRT6可通過去乙?；疶NFSF4基因啟動子的組蛋白H3K9，抑制內(nèi)皮細(xì)胞中TNFSF4基因的轉(zhuǎn)錄。Zhang等〔17〕在頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)引起的動脈粥樣硬化患者中發(fā)現(xiàn)SIRT6的表達(dá)降低，而敲除SIRT6雜合子促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生。由于SIRT6純合子敲除鼠在1個月內(nèi)發(fā)生死亡，為了明確其中的機(jī)制，他們將SIRT6雜合子鼠和野生型鼠分別與載脂蛋白E敲除鼠進(jìn)行交配。結(jié)果顯示，與野生鼠相比，SIRT6雜合子鼠的動脈粥樣硬化斑塊的體積增加、斑塊的穩(wěn)定性下降及血管的炎癥水平增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)〔17〕，SIRT6通過與自然殺傷(NK)細(xì)胞活化型配體(NKG2D)的啟動子區(qū)結(jié)合來調(diào)控其H3K9和H3K56的乙?；?。SIRT6的下調(diào)增加NKG2D的表達(dá)，從而促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。NKG2D通過介導(dǎo)SIRT6雜合子的促炎作用來促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生。提示SIRT6可能是動脈粥樣硬化等炎性血管疾病的潛在藥理學(xué)靶標(biāo)。

2.3SIRT6減少氧化應(yīng)激 炎癥與氧化應(yīng)激緊密相關(guān)，共同促進(jìn)動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展〔18〕。SIRT6對體內(nèi)的氧化應(yīng)激起著重要的調(diào)節(jié)作用：在遭受氧化應(yīng)激的哺乳動物細(xì)胞中，SIRT6被募集到DNA雙鏈斷裂的位點，通過激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶而強(qiáng)烈刺激DNA雙鏈斷裂修復(fù)的途徑，減少氧化應(yīng)激對細(xì)胞的損傷〔19〕。SIRT6還可通過調(diào)控氧化應(yīng)激來抑制內(nèi)皮細(xì)胞衰老和減輕內(nèi)皮損傷。Liu等〔8〕發(fā)現(xiàn)SIRT6可抑制過氧化氫氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞衰老，其中的機(jī)制包括：SIRT6修復(fù)氧化應(yīng)激導(dǎo)致的DNA損傷；SIRT6通過細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(p21)-視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(Rb)途徑抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞衰老。另一項研究用高糖誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激，結(jié)果表明SIRT6通過抑制NF-κB轉(zhuǎn)錄活性來保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的損傷〔20〕。在不同的氧化劑的作用下，SIRT6調(diào)控氧化應(yīng)激的通路不一樣，但SIRT6可通過維持氧化還原穩(wěn)態(tài)來保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞。

2.4SIRT6調(diào)節(jié)糖脂代謝 高糖是動脈粥樣硬化的危險因素之一。長期高糖導(dǎo)致體內(nèi)的蛋白質(zhì)和脂肪酸等大分子物質(zhì)經(jīng)非酶糖基化反應(yīng)而引起氧化應(yīng)激、炎癥等反應(yīng)，促進(jìn)動脈粥樣硬化的進(jìn)展〔21〕。研究表明〔4〕，SIRT6參與調(diào)控糖酵解和糖異生的過程。給予敲除SIRT6后，新生小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的低血糖，血清胰島素生長因子受體-1水平降低，并在出生后1個月死亡。SIRT6可通過與缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)-1α相互作用來直接抑制多個糖代謝基因(如丙酮酸脫氫酶激酶-1、乳酸脫氫酶、磷酸果糖激酶-1和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1)的表達(dá)，從而調(diào)控葡萄糖穩(wěn)態(tài)〔22〕。此外，SIRT6還可激活乙酰轉(zhuǎn)移酶(GCN)5，間接增加過氧化物酶體增殖物活化受體協(xié)同刺激因子(PGC)-1α的乙?；剑瑥亩种铺钱惿?3〕。另外一項研究發(fā)現(xiàn)〔24〕，SIRT6可能通過PGC-1α和轉(zhuǎn)錄因子FoxO1來抑制糖異生。LDL-C是動脈粥樣硬化的危險因素〔25〕。遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素(PCSK)9可通過調(diào)控低密度脂蛋白受體的降解來降低LDL-C水平〔26〕。研究表明〔27〕，在高脂飼養(yǎng)的小鼠中，SIRT6的過表達(dá)可降低LDL-C的水平。研究其機(jī)制發(fā)現(xiàn)，SIRT6通過下調(diào)PCSK9基因的表達(dá)來實現(xiàn)的。另一方面，固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBP)2是膽固醇合成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子〔28〕。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6可通過抑制SREBP2基因的表達(dá)，從而抑制膽固醇的合成〔28〕。此外，SIRT6對三酰甘油代謝也有調(diào)控作用。在高脂飲食的條件下，SIRT6過表達(dá)通過抑制二脂?；D(zhuǎn)移酶(DGAT)1的表達(dá)和調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)γ，從而增加血清三酰甘油的清除并降低脂肪組織內(nèi)三酰甘油的合成〔29〕。

2.5SIRT6減少泡沫細(xì)胞形成和穩(wěn)定粥樣斑塊 巨噬細(xì)胞吞噬大量膽固醇后形成泡沫細(xì)胞，是動脈粥樣硬化的典型病理變化。因此，促進(jìn)巨噬細(xì)胞膽固醇酯降解和膽固醇流出對于減少泡沫細(xì)胞的形成和減弱動脈粥樣硬化的進(jìn)展至關(guān)重要。高密度脂蛋白(HDL)是動脈粥樣硬化的保護(hù)因素〔30〕。HDL對動脈粥樣硬化的保護(hù)作用主要歸因于其在膽固醇逆轉(zhuǎn)運中的作用〔30〕。研究發(fā)現(xiàn)〔31〕，動脈粥樣硬化斑塊的巨噬細(xì)胞中存在miR-33，且腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體(ABC)A1和ABCG1能夠協(xié)同介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膽固醇外流至HDL，而抑制miR-33的轉(zhuǎn)錄能上調(diào)ABCA1和ABCG1的表達(dá)，使膽固醇外流增加。He等〔32〕構(gòu)建了泡沫細(xì)胞模型，并發(fā)現(xiàn)泡沫細(xì)胞中SIRT6過表達(dá)可降低miR-33的水平，上調(diào)ABCA1和ABCG1的表達(dá)，從而促進(jìn)膽固醇的流出及抑制泡沫細(xì)胞的形成。以上研究表明，SIRT6可通過減少泡沫細(xì)胞的形成來改善動脈粥樣硬化。

大多數(shù)急性心血管事件如急性冠狀動脈綜合征是由于動脈粥樣硬化斑塊的破裂導(dǎo)致形成閉塞性血栓引起的〔33〕。 動脈粥樣硬化的關(guān)鍵特征是病灶內(nèi)大量的巨噬細(xì)胞聚集，其在促進(jìn)局部炎癥、斑塊破裂和血栓形成中起著重要作用〔34〕。動脈粥樣硬化晚期，缺陷性巨噬細(xì)胞可促進(jìn)急性動脈粥樣硬化血栓性心血管事件的發(fā)生〔35〕。Wang等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6可通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞之間的相互作用，減少巨噬細(xì)胞的浸潤并穩(wěn)定斑塊。這為降低不穩(wěn)定斑塊導(dǎo)致的心腦血管等并發(fā)癥的發(fā)生率和死亡率提供了新的治療思路。

3 SIRT6相關(guān)的調(diào)節(jié)劑

基于SIRT6在動脈粥樣硬化性心血管疾病中的重要調(diào)節(jié)作用，有很多的學(xué)者對其激動劑進(jìn)行了研究。由于SIRT6空間結(jié)構(gòu)異于Sirtuins家族其他成員，這為研究SIRT6的激動劑帶來困難。當(dāng)前，多采用體外酶促反應(yīng)體系來篩選SIRT6的激動劑。但迄今為止，只有少數(shù)化合物已被確定可上調(diào)SIRT6的活性。Lamin A是SIRT6的內(nèi)源性激動劑〔37〕。實驗研究中，采用質(zhì)?；虿《具^表達(dá)來激動SIRT6。目前，SIRT6調(diào)節(jié)劑的研究才處于起步階段，仍需要更多的基礎(chǔ)及臨床研究加以開發(fā)。

綜上，SIRT6在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。SIRT6及其去乙?；富钚栽趧用}粥樣硬化中起重要作用，但SIRT6調(diào)控動脈粥樣硬化的具體作用機(jī)制尚未明確。目前發(fā)現(xiàn)的SIRT6的調(diào)節(jié)劑很少且缺乏特異性。研發(fā)特異性的SIRT6調(diào)節(jié)劑用于未來預(yù)防和治療動脈粥樣硬化可能具有很大的應(yīng)用潛力。Sirtuins家族的其他成員如SIRT1和SIRT3也參與調(diào)控動脈粥樣硬化〔1〕，SIRT6與SIRT1和SIRT3對動脈粥樣硬化的調(diào)節(jié)是否存在著協(xié)同效應(yīng)，目前還未明確，仍需更深入地了解SIRT6調(diào)控動脈粥樣硬化的分子機(jī)制，并尋找可有效調(diào)節(jié)SIRT6的方法，為動脈粥樣硬化的治療尋找更多的思路。