Sirtuin家族与心血管疾病相关性研究进展

•综述•Sirtuin家族与心血管疾病相关性研究进展
汪潇潇1蒋维2#
a.重庆大学附属肿瘤医院/重庆市肿瘤研究所/重庆市肿瘤医院，
肿瘤转移与个体化诊治转化研究重庆市重点实验室，重庆400030;
2.四川大学生物治疗国家重点实验室，四川成都610041)
A d v a n c e s o f r e l a t i o n s h i p b e t w e e n S i r t u i n s a n d c a d i o v a s c u l a r d i s e a s e s
W ang X ia o-xia o1,Jiang W e i2,A
(1.C hongqing K e y L a b o ra to ry o f T ra n s la tio n a l Research fo r Cancer M etastasis and Individualized T re a tm e n t，Cancer H o s p ita l A ffilia te d to C hongqing U n iv e rs ity&C hongqing Cancer In s titu te&C hongqing Cancer H o s p ita l，
C hongqing 400030；2.State K e y L a b o ra to ry o f B io th e rap y and Cancer C e n te r，
W e st C hina H o s p ita l , Sichuan U n iv e rs ity，Sichuan Chengdu 610041)
摘要Sirtuin家族包括7个成员，均具有烟酿胺腺嘌呤二核香酸结合和催化的保守区域。

尽管7个成员
具有这重要的共同特性，但是诸多证据显示它们的差异性远远大于它们的相似性，尤其在表达、催化活性以及生物
学功能方面。

S irtuin家族蛋白具有去乙酿化酶活性或腺香二嶙酸一核糖转移酶活性，其中大部分成员具有去乙酿
化酶活性，可使被6氨基酸乙酰化的赖氨酸残基发生去乙酰化。

在蛋白发生乙酰化的情况下，Sirtuins发挥的反转
性修饰加工可迅速调控蛋白活性及其调节的过程，可使细胞内乙酰化的蛋白均受到有利的调节，包括代谢和DNA
修复等。

本文就Sirtuin家族发挥生物学功能的结构基础、与心血管疾病的相关性等方面进行阐述。

关键词：S rtm n家族;去乙酰化酶;心血管疾病
1Sirtuin ( Silent information regulator two proteins)家族成员的结构学特征及其实现蛋 白质去乙酰化活性的结构学基础
S r t u i n s的序列分析表明S r t u i n家族成员具有
高度保守的催化活性中心和不同长度和序列的N-
和C-末端片段。

通过对S r t u i n家族成员进行X-射
线晶体结构分析，S ir t u in家族成员的活性中心区域
的结构相似，包含一大一小两个结构域。

大结构域
为R o s s m a n n折叠区域，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(N ic o tin a m id e adenine d in u c le o tid e，N A D+)的结
合区域，在不同的种属间具有高度保守性。

小结
构域为不同的、多变的锌指结构，以及具有三到四个
螺旋结构的螺旋形模块。

大、小结构域通过四个连
接环相连，且四个连接环间形成一个裂隙，其中的大
部分氨基酸残基是高度保守的。

乙酰化的赖氨酸
和N A D从反方向插人裂隙中的疏水通道，是发挥
作者简介：汪潇潇，女，博士研究生，主管药师，主要从事药理研究，Email: 115076598@;
A通讯作者：蒋维，男，副教授，主要从事药理研究，Email: wcumsjw72@ 。

去乙酰化催化作用的场所。

由于锌离子离活性位点 太远，不能直接参与去乙酰化，但它对催化活性中心 区域结构的完整性的维持具有重要作用％&。

四个半 胱氨酸残基在四面体几何结构中整合锌离子，锌离 子则使三个卩链聚集在一起，从而维持结构的稳定 性。

S ir tu in s通过N A D和乙酰化赖氨酸底物的结 合、糖苷键的剪切、乙酰化基团的转换、烟酰胺和去 乙酰化赖氨酸的形成发挥其催化作用[4]。

总之，S ir t u in的结构、各种底物和中间体/过渡态模板以 及产物等，为N A D和乙酰化赖氨酸底物的结合和 催化反应以及S ir t u in如何促进去乙酰化过程提供 了重要的信息。

2 Sirtuin 家族成员与心血管疾病
2.1 S ir t u in家族成员与心脏缺血/再灌注损伤
心脏缺血再灌注损伤包含了复杂的损伤因素，包括缺血时能量的缺失以及复灌时氧化应激的产 生，从而导致一系列细胞坏死通路的激活，最终导致 心脏损伤。

S ir t u in家族蛋白被证实参与此损伤过 程中心肌细胞功能的调节，抵抗氧化应激，调控代i f
通路等。

心脏在缺血状态下，能量代谢紊乱，腺苷酸 活化蛋白激酉每（A d e n o s in e m o n o p h o s p h a te p ro te in k in a s e，A M P K)活化，使得腺昔三憐酸（A d e n o sin e trip h o s p h a te，A T P)存储增加，消耗减少％&。

S ir-0n s蛋白的活性与细胞能量代i f状态密切相关，即受到N A D+水平的调节。

S u c h a n k o v a等发现A M P K活性的改变也与N A D+水平及S IR T1的活性相关，表明在心脏缺血时，S IR T1和A M P K有 密切的联系，且已有研究证实在缺血再灌时若S IR T1缺失，A M P K的活化也降低。

此外，在缺 血再灌时小鼠心脏组织S IR T1的表达下降，S IR T1缺失的小鼠发生更严重的心梗损伤，而心脏特异性 过表达S IR T1的小鼠心梗面积明显减小，并且 S IR T1通过促进叉头转录因子1(F o r k h e a d b o x p r o t e in01，F0X01)的转录活性，促进其细胞核定 位，使得心肌细胞凋亡降低，抗氧化蛋白表达增加，氧化应激降低。

在心脏功能障碍时，S I R T6表达 水平下降，使得细胞凋亡和衰老加重。

S I R T6对低 氧诱导因子1( H y p o x ia in d u c ib le fa c to r-1，H I F-1) 的去乙酰化可能影响葡萄糖代谓丨[8]。

线粒体作为心 脏能量的来源，心脏的生理功能与线粒体功能的完 整性密切相关。

位于线粒体的S IR T3已被证实可 通过提高猛超氧化物歧化酶（M anganese s u p e ro x­ide d is m u ta s e，M n S0D)的活性，降低氧自由基 （R e­active o xyg e n species,R0S)的产生 ％]，进而改善缺 血再灌过程中的氧化应激，达到保护心脏的作用。

并且S IR T3可通过去乙酰化线粒体膜通道孔（M i­to c h o n d ria l p e rm e a b ility tra n s itio n p o re,m P T P)白的亲环素D，使得促凋亡蛋白的释放减少。

除了抗氧 化和抗凋亡的作用，S IR T3还可调节线粒体A T P 的合成[10]。

总之，S ir tu in s，特别是S IR T1、3、6和7 在心 到 化应 ，基因 D N A，善心 。

2.2 S ir t u in家族成员与心脏肥大
心脏重塑包含了多方面的诱导因素，其表现通 常为心肌细胞的肥大、凋亡和纤维化组织的增加等。

诸多证据表明表观遗传的修饰对于促进或抑制疾病 过程有重要作用。

S ir tu in s家族可发挥其去乙酰化 酶的作用对转录调节等进行修饰。

过表达S IR T1或应用白藜芦醇活化S IR T1后，S IR T1通过与过氧 化物酶体增殖物激活受体4(R e c o m b in a n t p e ro x i­som e p ro life ra to r a ctiva te d re ce p to r alpha，P P A R a)发生相互作用，增加P P A R a与核因子3B(N u c le a r fa c to r kappa-B，N F-k B)的 P ro te in65 (P65)亚基的 结合，导致P65的去乙酰化，同时也去乙酰化P P A R a的 调因子 化物 物
C辅激?§k L1A(P e ro x is o m e p ro life ra to r-a ctiva-te d re ce p to r-C co a c tiv a to r-1A，P G C-1A)，从而抑制 苯肾上腺素导致的心肌肥大[11]。

此外，体内体外 S IR T1的过表达也可改善血管紧张素I诱导的心 肌肥大和损伤。

S IR T3和S IR T7基因敲除的小鼠 都表现出心脏肥大。

其中S IR T3缺失的小鼠主要 表现为心脏间质的纤维化，而S IR T7缺失的小鼠主 要为炎症介导的心肌病变[12]。

S IR T3是内源性的 心脏肥大的调节因子，通过活化叉头转录因子3 (F o rk h e a d b o x p ro te in 03, F o X03a)、抗氧化蛋白 M n S0D和过氧化氢酶（C atalase)，降低R0S，使得 肾素一血管紧张素系统（R e n in-a n g io te n s in s y s te m，R A S)以及下游丝裂原活化蛋白激酶(M ito g e n-a c ti­vated p ro te in k in a s e，M A P K)/胞外信号调节激酉每 (E x tr a c e llu la r sig n a l-re g u la te d k in a s e，E R K)和Pho)p h a tid ylin o)ito l-4"5-bi)p h o)p h a te3-kina)e/ P ro te in k in a s e B (P I3K/A k t)信号通路的活化降低，进而抑制心脏肥大。

S I R T6通过抑制In s u lin-lik e g ro w th fa c to r(IG F-A k t)信号通路，去乙酰化组 蛋白3的赖氨酸残基9位（H is to n e 3 L y s in e 9, H3K9)，从而改善心脏肥大和心衰[10]。

2.3 S irtu in家族成员与高血压
高血压为血压长期增高的慢性疾病，血管发生 重塑，胞外基质改变。

在高血压血管病变的过程中，细胞的增值，肥大，炎症，纤维化均为导致血管重塑 的因素％，3]。

血管紧张素I在诱导高血压的过程 中，导致血管重塑，血管平滑肌增值，胶原堆积等。

S IR T1可降低血管紧张素I诱导的N F k B与转化 生长因子％(T ra n s fo rm in g g ro w th fa c to r%l，T G F-%1)启动子的结合，从而降低炎症，缓解血管重塑，降 低血压%4]。

动脉血管内皮功能受到一氧化氮（N i­tr ic o x id e,N0) 极大的影响，N0 的产生减少和内皮 型一■氧化氮合酉每（E n d o th e lia l n itr ic o xide syn th a s e，e N0S)性 的 低 与 S IR T1 功 的 低 切
关[15]。

S IR T1功能的降低与N A D P H活性的提高 相关，进而提高超氧化合物阴离子的浓度，促进N0的降解，使得内皮功能障碍进一步加重。

并且 S IR T1的缺失下调基质金属蛋白酶14 (M a tr ix m e ta llo p ro te in a s e-14, M M P-14)，提高内皮因子和 谷氨酰胺转移酶的表达，从而促进纤维化。

S IR T 2
在高血压诱导的血管重塑中影响内皮细胞的迁移[16]。

2.4 S ir t u in家族成员与动脉粥样硬化
动脉粥样硬化为伴有脂代谢紊乱的慢性免疫炎 症反应疾病。

动脉粥样硬化形成的重要步骤是大动 脉皮下间隙单核细胞的渗透和巨噬细胞对脂肪的吞 噬作用，巨噬细胞继而分化为泡沫细胞，促使大量炎 症细胞因子的释放，从而又促进单核细胞的聚集，形 成恶性循环。

因此脂代谢紊乱和炎症反应为动脉粥 样硬化形成的主要因素%17]。

S IR T1在内皮功能障 碍的相关疾病中发挥着重要的保护作用。

在胰岛素 抵抗、动脉粥样硬化及相关冠状动脉疾病中，S IR T1基因和蛋白水平的表达均为低水平，被证实为动脉 粥样硬化的重要保护因子%18]。

同样，血管平滑肌的 异常增殖也是动脉粥样硬化发生发展的重要致病机 理，S IR T1被证实也可抑制动脉粥样硬化时血管平 滑肌的异常增殖，且这一过程可能受到了 F o X〇3a 的介导。

S I R T6在衰老进程中发挥着重要的保护 作用，可抑制基因组D N A的损伤和端粒功能的紊 乱，对于维持内皮细胞和新生血管的生成很重要。

有研究者发现，S IR T6+/—A P O E---小鼠在高脂饮 食后 N a tu ra l-k ille r g ro u p 2m e m b e r D(N K G2D)酉己体上调，促进血管炎症，动脉粥样硬化更为严重%9。

3总结及展望
S ir tu in s家族蛋白通过发挥其酶活性对一系统 靶蛋白进行去乙酰化和/或腺苷二磷酸-核糖修饰，影响多种信号通路。

随着年龄的增长，细胞受到环 境等因素的损害增加，S ir t u in s不仅参与细胞内的 转录调控，也参与代谢的调节，在细胞发生氧化应 激、基因毒性及代谢紊乱时发挥重要作用2，对于危 险因素的作用进行负调节，使机体受到保护。

在心 血管疾病中，S r t u i n s的表达水平通常受到了动脉 和心脏内稳态改变的影响，如在发生动脉粥样硬化 和心肌病变时，S ir tu in s表达量的改变。

在位于细 胞核的S ir tu in s成员中，S IR T1和S IR T6对于抑制 和延缓心血管疾病有重要作用。

特异性位于线粒体 的S IR T3维持细胞器的稳定性，保护提供心脏能量 的线粒体。

因此，针对S ir tu in s开发的小分子化合 物可能成为治疗衰老相关的心血管疾病的新工具和 新的治疗方法。

到目前为止，动物模型试验证实白 藜芦醇，作为S ir tu in s的非特异性激动剂，在内皮和 心肌细胞发生应激状态下发挥有效的保护作用。

但是更有效和更特异的小分子化合物还有待进一步研 究和开发。

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(收稿日期:2018-12-11)
(上接第35页）
S a f e t y a n d e f f i c a c y o f r a b e p r a z o l e c o m b i n e d w i t h o c t r e o t i d e
i n p a t i e n t s w i t h a c u t e u p p e r g a s t r o i n t e s t i n a l b l e e d i n g
J in M ia n-m ia n
(Department of Emergency，The second People^s Hospital of Jiaozuo，Henan Jiaozuo 454001)
A bstract O b je ctive：T o evaluate the safety and efficacy o f rabeprazole com bined w ith oc per gastro in te stin a l bleeding. M ethods：A to ta l o f 96 patients w ith acute upper g a stro in te stin a l bleeding w h o ad m itte d to our
ho sp ital fro m M a rc h2016 to F eb ru a ry 2018 w ere enrolled. P atients w ere ran d o m ly divided in to tw o groups w ith48 cases each group using a random n um b e r table m ethod. T h e c o n tro l group was intravenously adm inistered w ith rabeprazole sodium at
40m g tw ice per day. T h e observation group was intravenously given octreotide acetate on the basis o f the c o n tro l group. T h e
fir s t dose was 0. 1m g intravenous bolus. A n d0. 2m g o f octreotide was d ilu te d w ith100 m l o f p h y s io lo g ic ll saline and m ain­tained intravenously w ith a 2. 08jitg • h—1m icropum p. T h e efficacy o f the tw o groups and adverse reactions was measured and compared. R esults：T h e t o t ll effective rate o f the observation group was 95. 83%，w h ic h was s ig n ific the c o n tro l group (P%0. 05). H e m o g lo b in，he m a to crit plasma bicarbonate io n，and plasma fib rin o g e n w ere s ig n ific a n tly in­creased in the tw o groups a fte r treatm ent. A n d the increase o f the observation group was greater th a n th a t o f the c o n tro l group
(P<0.05). T h e urea n itro g e n，p ro th ro m b in tim e and D-d im e r o f the tw o groups w ere s ig n ific a n tly decreased，and the decrease was m ore obvious in the o bservation group than the c o n tro l group (P%0. 05). A fte r tre a tm e n t，the blood ro u tin e，urine ro u­
tin e ，liv e r and kid n e y fu n c tio n o f the tw o groups w ere n o t abnorm al. One pa tie nt in the observation group developed rash , and the c o n tro l group had no adverse reactions. T h e re was no sig n ifica n t differences betw een the tw o groups in adverse reactions (P$0.05). C onclusion：Rabeprazole com bined w ith octreotide can s ig n ific a n tly im p ro ve the efficacy o f acute upper g astrointes­
tin a l hem orrhage compared w ith rabeprazole alone. Its m echanism m ay be related to im p ro v in g bicarbonate io n，reducing urea n itro g e n，p o rta l vein blood flo w and spleen venous blood flo w.
Key W o rd s：R abeprazole；O c tre o tid e；A cu te U p p e r G a stro in te stin a l B le e d in g；S a fe ty；Effectiveness。