SIRT1 調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的機(jī)制及其在相關(guān)疾病中的作用

鄒巧玲黃衛(wèi)鋒

三峽大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，湖北 宜昌443002

人類的沉默信息調(diào)節(jié)因子Ⅰ（SIRT1）蛋白由500 個氨基酸殘基組成，其中第363 位的組氨酸是去乙酰化活性的必須基團(tuán)，其不僅可以使組蛋白氨基酸脫乙?；铱梢詫υS多重要的轉(zhuǎn)錄因子和調(diào)節(jié)蛋白進(jìn)行脫乙?；瑥亩{(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、自噬、代謝、蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)、炎癥等體內(nèi)多種生物功能［1］。隨著近來研究的深入和領(lǐng)域的拓展，SIRT1 在體內(nèi)介導(dǎo)的生理功能引起廣泛關(guān)注。巨噬細(xì)胞為固有免疫細(xì)胞，基本存在于身體的所有組織中，其形態(tài)和功能具有多樣性，其強(qiáng)大的吞噬，遷移及分泌細(xì)胞因子的能力，使巨噬細(xì)胞參與組織發(fā)育、體內(nèi)平衡、修復(fù)和免疫等多種生物功能［2］，且巨噬細(xì)胞的極化與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病等多種代謝性疾病、炎癥性疾病及相關(guān)并發(fā)癥等發(fā)病過程有重要關(guān)系。本文主要總結(jié)SIRT1 調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的機(jī)制及巨噬細(xì)胞極化與多種臨床疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，分析巨噬細(xì)胞功能表型切換的機(jī)制，從而為該類疾病尋找新的治療靶點(diǎn)提供理論切入點(diǎn)。

1 SIRT1 與巨噬細(xì)胞自我更新

在組織中，分化成熟的巨噬細(xì)胞可通過局部增殖、擴(kuò)散來維持自我穩(wěn)定，并且在特定條件下可通過體外培養(yǎng)廣泛擴(kuò)增。SIRT1 是調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)育周期的調(diào)節(jié)因子，在體內(nèi)外都可提高巨噬細(xì)胞的自我更新能力［3］，其主要調(diào)節(jié)機(jī)制如下。

巨噬細(xì)胞的自我更新依賴于低水平的MafB 和c?Maf 轉(zhuǎn)錄因子。Soucie 等［4］發(fā)現(xiàn)當(dāng)生物體需要補(bǔ)充巨噬細(xì)胞（如發(fā)生炎癥）時，巨噬細(xì)胞能夠通過暫時下調(diào)MafB 和c?Maf 轉(zhuǎn)錄而啟動自我更新。Im?peratore 等［3］人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)SIRT1 蛋白在MafB和c?Maf 基因缺失的巨噬細(xì)胞中顯著高表達(dá)。其次，SIRT1 介導(dǎo)的Rb、FoxO 及Myc 轉(zhuǎn)錄因子等關(guān)鍵信號分子的協(xié)同去乙?；蓪?dǎo)致細(xì)胞周期進(jìn)程、自我更新途徑的協(xié)同激活以及應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯的失活，來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞自我更新。如Rb，細(xì)胞周期G1／S 轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子［5］，它控制著細(xì)胞周期進(jìn)程中重要的基因靶點(diǎn)，并可抑制E2F1轉(zhuǎn)錄因子，而SIRT1 可使Rb 去乙?；?］，因而抑制SIRT1 可阻止E2F1 磷酸化和E2F1 基因靶點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄激活，從而阻止細(xì)胞周期的進(jìn)展。另外，在SIRT1的非組蛋白底物中，F(xiàn)oxO 轉(zhuǎn)錄因子可通過多種機(jī)制影響壽命和健康［7］，如在應(yīng)激條件下，細(xì)胞可通過誘導(dǎo)FoxO 蛋白的核定位而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致G1／S 細(xì)胞周期停止［7］。而SIRT1 使FoxO 因子的賴氨酸脫乙?；驯蛔C明可以阻止其轉(zhuǎn)錄活性［8］。此外，在巨噬細(xì)胞中，抑制SIRT1 可導(dǎo)致胚胎干細(xì)胞富集基因集的表達(dá)減少，尤其是巨噬細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞之間共享的大多數(shù)自我更新基因的下調(diào)［4］，包括中心關(guān)鍵因子Myc 和Myc 的下游目標(biāo)。

巨噬細(xì)胞自我更新能力是巨噬細(xì)胞在多種臨床疾病中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的基礎(chǔ)，SIRT1 對其更新能力的調(diào)節(jié)在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要意義。

2 SIRT1 對巨噬細(xì)胞極化的調(diào)節(jié)

2.1 巨噬細(xì)胞發(fā)生極化的主要機(jī)制

在應(yīng)激條件下，巨噬細(xì)胞會發(fā)生極化，極化后的巨噬細(xì)胞亞型可以細(xì)致調(diào)節(jié)并回應(yīng)各種不同的刺激，對炎癥反應(yīng)、疾病的發(fā)展以及組織器官的修復(fù)程度起著關(guān)鍵性的作用，具有重要的臨床價值。極化后的巨噬細(xì)胞存在多種亞型，其中經(jīng)典活化型巨噬細(xì)胞表型（M1 型）和替代活化型巨噬細(xì)胞表型（M2型）是巨噬細(xì)胞極化的兩個極端，它們在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化［9］，共同調(diào)節(jié)其所處內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。M1 型巨噬細(xì)胞主要由脂多糖（LPS）和干擾素γ（IFNγ）誘導(dǎo)激活，并分泌各種促炎因子如TNF?α、IL?1β、IL?12 和IL?23［10］，其特點(diǎn)是高表達(dá)活性氧物種（ROS）、活性氮物種（RNS）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）［11］。M2 型巨噬細(xì)胞主要由IL?4、IL?13 等因素誘導(dǎo)，其特征是甘露糖受體、CD23、CCL22 和清道夫受體上調(diào)，這些都具有抗炎作用［12］。

2.2 SIRT1 調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的機(jī)制

近來，對于SIRT1 影響巨噬細(xì)胞極化的潛在機(jī)制有許多研究進(jìn)展。其中Akt 和STAT6 可能是SIRT1 的下游靶點(diǎn)。STAT6 是巨噬細(xì)胞向M2 表型分化的最重要轉(zhuǎn)錄因子之一［13］，STAT6 最初定位于細(xì)胞質(zhì)，但白藜蘆醇（SIRT1 激活劑）的干預(yù)可將其轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)，促進(jìn)M2 相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，而抑制PI3K／Akt 信號則可顯著降低STAT6 的易位。最近的研究表明，PI3K／Akt／mTORC2 通路和下游STAT6的激活可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞脂質(zhì)代謝，這與IL?4 誘導(dǎo)的M2 極化有關(guān)［14］。Akt 是調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)和STAT6 活化的關(guān)鍵分子。SIRT1 可通過磷酸化T308和S473 來激活A(yù)kt。并且PI3K／Akt 和STAT6 的抑制都可降低M1 極化的趨勢。而SIRT1 基因敲除可能會增加蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的表達(dá)，抑制STAT6 磷酸化［15］，從而抑制巨噬細(xì)胞向M2 型極化。

2.3 SIRT1 調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化在相關(guān)疾病中的作用

2.3.1 巨噬細(xì)胞極化與腹主動脈瘤

在腹主動脈瘤（AAA）中，巨噬細(xì)胞特異性的SIRT1 缺乏增加了AAA 的發(fā)生率，加重了AAA 的嚴(yán)重程度，包括更嚴(yán)重的動脈瘤類型、動脈瘤直徑增大以及彈性蛋白降解增加［16］。AAA 以高炎癥為特點(diǎn)，巨噬細(xì)胞是炎癥基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，而在巨噬細(xì)胞中，SIRT1 是一種抗炎因子。在人類腹主動脈瘤中發(fā)現(xiàn)M1 和M2 型巨噬細(xì)胞都存在［17］，在小鼠主動脈中，SIRT1 缺乏可增加促炎性M1 分子，而減少M(fèi)2 分子。并且，巨噬細(xì)胞特異性敲除SIRT1可影響巨噬細(xì)胞極化并加速血管緊張素II 誘導(dǎo)的AAA 形成［16］。

2.3.2 巨噬細(xì)胞極化與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中，巨噬細(xì)胞M1 表型在滑膜中起到炎癥介質(zhì)的作用，而M2 表型則可抑制炎癥并促進(jìn)組織修復(fù)［18］?；ぶ械木奘杉?xì)胞表現(xiàn)為異質(zhì)表型，異質(zhì)性的程度取決于微環(huán)境信號［19］，如M1表型中的NF?κB、STAT1 和SOCS1，M2 表型中的STAT6、KLF4 和PPARγ 中的活性與巨噬細(xì)胞極化密切相關(guān)［20］。最近的研究發(fā)現(xiàn)RA 患者的滑液中含有高水平的M1 型巨噬細(xì)胞源性介質(zhì)以及低水平的M2 型巨噬細(xì)胞源性介質(zhì)［20］，并且關(guān)節(jié)炎主要表現(xiàn)為M1 和M2 表型之間的不平衡。激活的SIRT1不僅可促進(jìn)暴露于IL?4 的巨噬細(xì)胞中腺苷單磷酸活化蛋白激酶α（AMPKα）和乙酰輔酶a 羧化酶（ACC）的磷酸化，導(dǎo)致M2 基因的高水平表達(dá)［21］，還可通過抑制p65 乙?；?，下調(diào)LPS／干擾素γ 介導(dǎo)的NF?κB 活性和CCL2、iNOS、IL?12p35 和IL?12p40等M1 基因的表達(dá)［22］。此外，SIRT1／AMPKα 信號通路還可通過抑制RA 巨噬細(xì)胞中NF?κB 的激活來增強(qiáng)巨噬細(xì)胞向M2 型極化而抑制其向M1 型極化。在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中，除此調(diào)節(jié)機(jī)制外，SIRT1 還可抑制單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化，改善類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的滑膜炎癥［23］。

2.3.3 巨噬細(xì)胞極化與肝癌

在肝癌轉(zhuǎn)移過程中，SIRT1 可通過促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1 型極化，抑制肝癌轉(zhuǎn)移。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）是外周血單核細(xì)胞浸潤到實(shí)體腫瘤組織中而演變成的巨噬細(xì)胞，在腫瘤的基質(zhì)細(xì)胞中占很大的比例。癌癥的特征是巨噬細(xì)胞過度浸潤［24?25］，巨噬細(xì)胞的M1 亞型抑制腫瘤生長，而M2 亞型促進(jìn)腫瘤生長［26］。特定的腫瘤微環(huán)境信號影響巨噬細(xì)胞的功能和極化，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是腫瘤細(xì)胞與免疫微環(huán)境復(fù)雜相互作用的重要調(diào)節(jié)因子［27］。SIRT1 對癌癥進(jìn)展中的免疫反應(yīng)也有重要影響。在炎癥方面，SIRT1 能夠去乙?；恍┺D(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞反應(yīng)［28］。NF?κB 通路在M1 巨噬細(xì)胞極化中也起重要作用。在已確診的纖維肉瘤中，抑制NF?κB 刺激有助于引導(dǎo)M2 樣TAM 向促癌方向發(fā)展。Zhou 等［29］證實(shí)SIRT1 可通過NF?κB 途徑增強(qiáng)M1 型巨噬細(xì)胞極化并抑制肝癌細(xì)胞的遷移，且在巨噬細(xì)胞中SIRT1 的過表達(dá)可增強(qiáng)NF?κB 刺激進(jìn)而將TAM 極化推向腫瘤抑制表型。

2.3.4 巨噬細(xì)胞極化與急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎

在由尿酸單鈉（MSU）晶體沉積引起急性痛風(fēng)中，巨噬細(xì)胞被認(rèn)為可啟動和驅(qū)動MSU 晶體誘導(dǎo)炎癥［30］。而巨噬細(xì)胞被MSU 晶體激活后，迅速向M1表型極化，分泌大量促炎性細(xì)胞因子和趨化因子，募集更多的循環(huán)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和肥大細(xì)胞，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。Liu 等［31］人的研究結(jié)果證實(shí)，在急性痛風(fēng)中，激活SIRT1 可抑制巨噬細(xì)胞向M1 型極化，且SIRT1 可能通過激活PI3K／Akt／STAT6 通路來降低巨噬細(xì)胞向M1 表型的極化，從而在急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎中發(fā)揮抗炎作用。其次，蕭文澤等［32］在小鼠實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可通過激活SIRT1 促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2 型極化，抑制炎性因子產(chǎn)生，緩解小鼠急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎。

2.3.5 巨噬細(xì)胞極化與肥胖性疾病

在肥胖性疾病中，脂肪巨噬細(xì)胞的絕對數(shù)量與其代謝功能障礙的程度密切相關(guān)。并且在肥胖形成過程中，脂肪巨噬細(xì)胞還經(jīng)歷了從M2 型到M1 型的表型轉(zhuǎn)換［33］。以巨噬細(xì)胞浸潤增強(qiáng)和極化改變?yōu)樘卣鞯闹窘M織炎癥，參與胰島素抵抗及其相關(guān)代謝疾病的發(fā)生與發(fā)展。MCP1（單核細(xì)胞／巨噬細(xì)胞最有效的趨化因子）和脂聯(lián)素分別被報道為脂肪組織巨噬細(xì)胞募集的陽性和陰性調(diào)節(jié)劑。SIRT1 可使NF?κB 去乙酰化，從而抑制NF?κB 與其靶基因啟動子（包括MCP1）的結(jié)合［34］。脂聯(lián)素的表達(dá)和分泌在轉(zhuǎn)錄水平和翻譯后水平都受到SIRT1 的嚴(yán)格控制。SIRT1 通過促進(jìn)FoxO1 與C／EBPa 復(fù)合物的形成，增加脂肪細(xì)胞脂聯(lián)素基因的轉(zhuǎn)錄。因此，在肥胖和衰老中觀察到的脂肪細(xì)胞中SIRT1 的活性降低［35］，可能是脂肪巨噬細(xì)胞浸潤和激活一種驅(qū)動力。SIRT1 調(diào)節(jié)IL?4 的產(chǎn)生可能是脂肪細(xì)胞SIRT1調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的一種機(jī)制。激活的SIRT1 以SIRT1 依賴的方式增加IL?4 的mRNA 和蛋白質(zhì)水平［36］。此外脂聯(lián)素還可通過IL?4／STAT6 依賴機(jī)制使巨噬細(xì)胞極化至M2 抗炎表型［37］，來預(yù)防肥胖相關(guān)胰島素抵抗和代謝失調(diào)的發(fā)生和發(fā)展，從而減少脂肪組織和血液中的炎癥，并控制全身葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性。

2.3.6 巨噬細(xì)胞極化與膿毒癥

在由感染引起的免疫反應(yīng)失控導(dǎo)致的膿毒癥中［38］，巨噬細(xì)胞對免疫反應(yīng)的啟動和分解起著重要的協(xié)調(diào)作用［39］。據(jù)報道，SIRT1 可通過脫乙?；疦otch 細(xì)胞內(nèi)域（NICD），抑制Notch 信號，參與巨噬細(xì)胞分化并影響膿毒癥［40］。Notch 信號通路經(jīng)典激活有助于巨噬細(xì)胞向M1 型極化［41］。在LPS 誘導(dǎo)的炎癥中，SIRT1 下調(diào)可導(dǎo)致Notch 激活增強(qiáng)，而SIRT1 介導(dǎo)的NICD 脫乙?；蓪?dǎo)致NICD 降解和Notch 信號抑制，Notch 信號的失活則減少NF?κB 通路的激活，最終導(dǎo)致促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)減少和炎癥的減輕［40］。其次，Notch 蛋白的受體和它的配體DDL4 相互作用，可抑制IL?4 誘導(dǎo)的M2 型巨噬細(xì)胞標(biāo)志物上調(diào)，抑制巨噬細(xì)胞向M2 型極化［42］。

巨噬細(xì)胞極化還參與調(diào)節(jié)其他許多疾病的發(fā)生發(fā)展，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病、動脈粥樣硬化等心血管疾病及腫瘤性疾病的發(fā)生與進(jìn)展，而SIRT1 是否通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化參與這些疾病過程的調(diào)節(jié)還有待于進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論與展望

巨噬細(xì)胞極化機(jī)制及其在疾病中的調(diào)節(jié)作用涉及多種信號通路，如NF?κB 信號通路、PI3K／Akt／STAT6 通路、SIRT1／AMPKα 信號通路、Notch 信號通路等，SIRT1 對這些通路有重要的調(diào)節(jié)作用，并在相關(guān)疾病進(jìn)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。而其中內(nèi)在的聯(lián)系則值得我們進(jìn)一步的探究與總結(jié)，這將有助于為我們對其他巨噬細(xì)胞極化相關(guān)疾病的發(fā)病原因、進(jìn)展規(guī)律以及轉(zhuǎn)歸預(yù)期提供有價值的信息。

綜上所述，分析SIRT1 在巨噬細(xì)胞極化相關(guān)的臨床疾病中的作用機(jī)制及相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，可為治療這些臨床疾病尋找新的作用靶點(diǎn)提供多種思路，從而提高這些疾病的治療與預(yù)后。如前所述，SIRT1 調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化中經(jīng)典信號通路是否參與其他巨噬細(xì)胞極化相關(guān)疾病發(fā)展進(jìn)程，并且是如何發(fā)揮作用的，對于這些問題的深入探究，可讓我們深化了解巨噬細(xì)胞極化相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制，在實(shí)際應(yīng)用中，不僅有益于促進(jìn)新藥物研發(fā)，還可為此類疾病的早期診斷和治療提供研究導(dǎo)向。