沉默信息調節蛋白1在缺血性腦損傷中的神經保護作用

李傳文，汪青松

在中國，腦血管疾病已超過心血管疾病成為中國成年人死亡和致殘的首因[1]。急性缺血性卒中是最常見的腦血管疾病，給社會和家庭帶來了沉重的負擔。隨著免疫學和分子生物學的發展，急性缺血性卒中病理生理機制的研究已取得了重大進步。目前研究證實免疫炎性反應貫穿于缺血性卒中發生發展的全過程。近年來在盡早開通閉塞的腦血管，特別是在使用重組組織型纖溶酶原激活劑進行溶栓治療方面取得了很大進展，但是有限的時間窗及再出血的風險，使得溶栓治療受到限制，在世界范圍內卒中仍然是導致死亡和殘疾的主要原因[2]，而神經保護藥物雖然在臨床前實驗中效果顯著，但在臨床試驗中均以失敗告終。因此，尋找一種能有效治療急性腦梗死的方法已成為當前研究的重點。

近年來，沉默信息調節蛋白1（silent information regulator protein 1，SIRT1）能參與多種細胞功能的調節而成為研究的熱點，隨著老齡化人口上升和細胞的衰老，SIRT1的水平和活性在緩慢下降[3]。目前，國內外有報道指出，SIRT1可通過調控腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）、PGC-1a調節細胞的能量代謝，通過調控FOXO家族、p53抑制細胞的凋亡、衰老及代謝，以及調控NF-κB及環氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）抑制炎癥反應，在預防細胞應激反應和控制代謝途徑中扮演著重要的角色[4]。SIRT1作為疾病治療的靶點逐漸引起人們的重視。

1 SIRT1簡介

SIRT1是一種依賴NAD+的組蛋白去乙?；浮Ｔ撐镔|主要作用依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）/NADH的信號轉導，通過多種轉錄因子調節蛋白質表達，起到神經保護的作用。在哺乳動物Sirtuins中，已發現有7個同源蛋白（SIRT1-SIRT7），其中人SIRT1蛋白編碼基因定位于染色體10q21.3，由500個氨基酸殘基組成，全長33.715kb，無剪切變異體，具有高度的保守性。SIRT1蛋白主要由2個大小不同的結構域構成，大的主要由Rossmann折疊構成，其保守性較高；小的由含鋅帶結構和螺旋構件組成，保守性相對較低，底物就結合于兩個大小結構域之間環狀結構并發生催化反應[5]。

2 SIRT1與缺血性腦損傷的關系

SIRT1廣泛分布于腦、肝臟、脂肪、胰腺、腎臟等多種組織器官。越來越多的研究表明，SIRT1可以通過調控p53、組蛋白乙?；?、NF-KB和Foxo1等關鍵分子的表達，參與體內眾多的細胞反應，包括細胞增殖、凋亡、自噬、氧化應激及炎性反應等，在機體正常生理功能及疾病發生發展過程中發揮著重要作用[6]。

Mingzi Ran等[7]在大鼠腦缺血再灌注模型中證實SIRT1是神經保護的重要調節劑，他們首先將大鼠分成隨意組（自由進食水和食物）和熱量限制組，然后構建大鼠大腦中動脈阻塞模型，造模成功后，檢測隨意組SIRT1的表達量在逐漸下降，而熱量限制組在增加，梗死灶體積與隨意組比較相對縮小。當使用SIRT1抑制劑時，這一保護作用被消除。

同年，Yorito Hattori等[8]在實驗中利用野生型和高表達SIRT1轉基因型的大鼠，進行雙側頸總動脈結扎，構建腦缺血模型后，結果提示，與高表達SIRT1轉基因大鼠對比，野生型大鼠腦血流量減少，組織學損害更嚴重。在對腦缺血大鼠治療前，腹腔注入白藜蘆醇，SIRT1的激活劑，則會顯著減少神經細胞死亡。大量研究結果已證實，SIRT1在缺血性腦損傷中存在至關重要的作用[9]。SIRT1的保護作用在很多動物實驗中已證實，但在臨床中尚未報道，還需進一步探索。

2.1 SIRT1與細胞能量代謝的相關性 缺血性卒中是指局部腦組織因血液循環障礙，缺血、缺氧而發生的軟化壞死。主要是由于供應腦部血液的動脈出現粥樣硬化和血栓形成，使管腔狹窄甚至閉塞，導致局灶性急性腦供血不足而發病，最后引起神經功能障礙。大量研究表明，腦缺血所引起的神經損傷主要由能量供應不足、腦組織三磷腺苷（adenosine triphosphate，ATP）含量急劇下降所致。因此，改善能量代謝，減少腦內ATP的消耗是治療缺血性卒中的關鍵。

SIRT1是生物能量代謝中的關鍵蛋白質，可通過調節脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）的含量來調控AMPK的表達，借助于AMPK的激活，促進糖酵解和抑制糖異生為神經細胞提供能量，從而促進神經細胞能量恢復[10]。Dan Wan等[9]通過對大鼠腦缺血模型的研究，利用白藜蘆醇激活SIRT1-AMPK信號通路，明顯改善神經功能缺損，縮小梗死灶體積，起到神經保護作用。

除了AMPK，過氧化體增殖物激活型受體γ共激活因子1α（peroxisome proliferator activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α）作為神經系統的保護因子也引起了廣泛關注，PGC-1α能夠激活一系列調節能量代謝的轉錄因子，是與能量代謝聯系密切相關的轉錄輔助活化因子。SIRT1與PCG-1α相互作用，通過抑制過氧化酶增殖體下調脂肪貯存相關基因轉錄，調節糖異生。并且有研究認為，SIRT1和PGC-1α的表達上升可以增加神經保護作用。研究發現，在腦血管病發病過程中，過表達的SIRT1可通過其去乙?；饔迷鰪奝GC-1α在神經元中的代謝，發揮神經保護作用[11]。

另外，解偶聯蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）也是代謝調控中的重要分子，其作用能夠消除氧自由基及提升ATP。并且借助于SIRT1的激活作用，UCP2減輕ROS引起氧化應激提升ATP，從而發揮神經保護作用[11]。

2.2 SIRT1與免疫炎性反應的相關性 腦缺血再灌注損傷激活了白細胞、小膠質細胞和星形膠質細胞等炎性細胞，從而產生了大量炎性因子，如細胞因子、趨化因子和黏附分子等。大量研究表明，SIRT1具有抗炎并抑制細胞間黏附分子表達的作用。

轉錄因子NF-κB在炎性反應中占據關鍵地位，通過增強腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白細胞介素1β（interleukin 1β，IL-1β）等促炎性因子基因的表達進一步促進炎性反應。也有研究顯示，SIRT1在腦缺血后發揮神經保護作用主要是通過去乙酰化抑制p53和NF-κBp65信號通路[12]。各種促炎途徑在激活動脈壁NF-κB的同時，刺激線粒體產生大量氧自由基，而SIRT1能使p65脫乙酰化，抑制其與NF-κB啟動子的結合，從而干擾NF-κB信號轉導來減少氧自由基的產生，抑制炎性反應的發生[13]。

此外，借助于離體高表達SIRT1的心肌細胞構建缺血再灌注損傷模型，研究發現，SIRT1的表達與NF-κB降低去乙?；潭认嚓P，SIRT1可使NF-κB的亞基去乙?；率蛊浠虮磉_缺失，因此能阻止炎性反應的發生發展[14]。在人主動脈內皮細胞中，SIRT1通過去乙?；疦F-κB抑制內皮黏附分子的表達發揮抗炎作用[15]。

COX-2是在各種損傷情況下產生的誘導酶，它可以催化前列腺素類（prostaglandins，PGs）的合成，進而參與炎癥反應。SIRT1則可以沉默COX-2，抑制COX的活性通路，從而減輕炎癥反應，起到對損傷神經的保護作用[16]。

2.3 SIRT1與細胞凋亡的相關性 神經細胞凋亡是腦缺血再灌注損傷的重要環節，是腦缺血再灌注損傷遲發性神經細胞死亡的主要形式。腦缺血損傷通過死亡受體介導途徑、線粒體介導途徑和內質網應激通路誘導神經細胞凋亡。既往研究提示SIRT1在缺血再灌注損傷中可能起抗凋亡作用。

p53是一個重要的內在凋亡途徑調節因子，當發生應激反應時細胞質中的p53快速轉移到線粒體的外表面，與Bcl-2家族的抗凋亡蛋白（Bcl-xL、Bcl-2、Mcl-1）和（或）促凋亡蛋白（PUMA、Bax、Bak）相互作用。這種作用進而導致細胞色素C的釋放、激活細胞凋亡蛋白酶級聯反應。SIRT1能夠去乙?；痯53，抑制其轉錄活性，進而減少凋亡的發生[17]，發揮間接保護神經細胞功能的作用。

在腎臟缺血和腦缺血模型中，SIRT1表達增加與p53表達的下降和細胞凋亡的減少具有顯著的相關性[13，18]。此外，FOXO家族的靶基因與細胞凋亡、衰老、周期及代謝相關，SIRT1還能通過去乙酰化FOXO1轉錄因子家族調控凋亡相關分子的表達，有助于神經功能的恢復[19]。SIRT1高表達轉基因小鼠誘導缺血再灌注模型表明，SIRT1能夠誘導FOXO1的核轉位，隨之上調抗凋亡分子Bcl-2并下調Bax[20]。

3 展望

當機體發生局部腦缺血后，SIRT1的表達下降，同時增加缺血組織損傷的敏感性，尤其在老年人中多見。諸多研究表明，SIRT1作為一種依賴NAD+的組蛋白去乙?；割?，能夠通過調節能量代謝、抑制炎性反應、抗細胞凋亡等作用，減輕缺血性腦損傷，促進神經功能恢復，具有一定的腦保護作用。目前關于SIRT1在缺血性腦損傷中的神經保護作用是肯定的，但是，SIRT1如何在腦缺血中發揮作用具體機制尚未完全闡述，SIRT1作為缺血性卒中一個潛在的治療靶點，還有很多問題尚未解決，應進一步深入研究。

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