沉默信息調節因子6在糖尿病腎病發病機制中的研究進展

蘆倩倩，方敬愛，常沁濤

目前，慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)已被認為是全球性的公共健康問題。糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病的并發癥之一，是糖尿病并發的腎臟微血管病變。在發達國家，引起終末期腎病(ESRD)的首要病因是糖尿病腎病[1-2]。預測在未來幾年內，我國糖尿病腎病將會超過慢性腎炎，成為造成ESRD的主要病因[3]。近年來，沉默信息調節因子(SIRT)家族逐漸被認識，研究發現該家族在腎臟疾病中發揮著作用。SIRT6是SIRT家族的一員，幾乎存在于所有的生物體中，其擁有多種酶活性。既往研究表明，SIRT6在糖尿病腎病的進展中發揮重要作用，功能與SIRT1相似[4]。本研究主要綜述SIRT6在糖尿病腎病發病機制中的作用，為糖尿病腎病的防治提供理論基礎。

1 SIRT6的結構與功能

人類最早發現的是沉默信息調控因子2(Sir2)，屬于sirtuins家族，幾乎存在于所有的哺乳動物中，其本質是去乙酰化酶，依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，而且Sir2能延長酵母壽命[5]。SIRT家族共有7種不同的亞型(SIRT1～7)，由275個氨基酸組成。很多研究提示SIRT1、SIRT6參與腎臟疾病的發生。SIRT6在定位和功能上與酵母Sir2密切相關[6]。慢性病的發生與進展過程中多有SIRT6參與，糖尿病也不例外。

在人類的19號染色體上(19p13.3)，存在SIRT6基因，總長8 427 bp，能夠編碼蛋白質355個氨基酸殘基，其相對分子質量為39.1×103[7]。SIRT6的本質是組蛋白去乙酰化酶，擁有二磷酸腺苷(ADP)核糖基轉移酶活性、去乙酰化酶活性，迄今為止，發現SIRT6的3種去乙酰化底物，分別為C末端結合蛋白相互作用蛋白、H3組蛋白上第56位賴氨酸(H3K56)、H3組蛋白上第9位賴氨酸(H3K9)[8]。SIRT6由N端、C端和保守的中心域組成，N端主要負責H3K9和H3K56去乙酰酶活性和與染色質結合，C端則負責將胞漿內新合成的SIRT6移入核內。

2 SIRT6與足細胞

在腎小球基底膜外部存在一種高分化的細胞，叫足細胞。腎小球濾過屏障主要由種類多樣的裂孔膜蛋白構成，它們存在于足細胞內，包括Podocin、Nephrin、α-actinin-4、CD2AP、TRPC6等，互相嵌插組成類似于分子篩的結構，進一步阻止除小分子量的蛋白質漏出[9]。足細胞的進行性損傷丟失是腎臟疾病發展的標志。糖尿病腎臟病變(DKD)蛋白尿的產生與足細胞的數量改變、結構異常、功能喪失密切相關[10]。腎小球濾過屏障受到破壞時，可導致糖尿病病人的腎功能受損[11]。在2型糖尿病病人中，足細胞丟失和足細胞結構的改變是從糖尿病腎病的早期開始發生的[12]。一些研究顯示，過高的血糖濃度能夠抑制近端腎小管細胞和足細胞的自噬活性，主要是通過過度活化哺乳動物雷帕霉素復合物1(mTORc1)靶標來完成。高血糖引起的足細胞損傷可以由SIRT6通過多種途徑改善，包括抗凋亡、抗炎癥、激活足細胞的自噬、減少足細胞骨架重排[13]。Liu等[14]研究表明，SIRT6在一些疾病中的表達降低，如阿霉素腎病、糖尿病腎病，這些特異性的SIRT6缺陷導致了足細胞損傷，從而使蛋白尿的產生增多。高血糖可以導致足細胞損傷，SIRT6可以保護足細胞，這與它在巨噬細胞中表達增加，通過促進巨噬細胞的M2轉化有關[15]。也有研究發現，高血糖引起足細胞損傷與炎癥反應的激活有關，高血糖可以激活NF-κB，進一步促進p65的入核，從而對足細胞產生損害作用[16]。Fan等[17]研究發現，足細胞在體外高濃度的葡萄糖中會發生線粒體形態紊亂、凋亡，同時出現SIRT6表達減少及p-AMPK的水平下調。高血糖對線粒體的影響是多方面的，包括減少線粒體數目、降低線粒體膜電位水平、增加線粒體內超氧化物總量。此外，活性氧簇(reactive oxygen，ROS)在經過高血糖處理的足細胞中也顯著增加。與之相反，高血糖導致的上述線粒體損傷可以通過SIRT6質粒轉染來緩解。高血糖可以增加H3K56ac和H3K9ac的水平表達，但這些變化可以在被SIRT6轉染的足細胞中削弱。高表達的SIRT6還可以抵抗高血糖導致的氧化應激及細胞凋亡。

3 SIRT6與腎小球系膜細胞

腎臟固有細胞包括腎小球系膜細胞(glomerular mesangial cells，GMCs)，能夠保持腎小球的結構穩定、維持其功能，這歸功于它所具備的產生細胞因子、分泌細胞外基質、吞噬及清除大分子量物質、細胞收縮的功能[18]。研究表明，GMCs在高血糖的環境刺激下，ROS會過多生成，促進炎性因子的紊亂表達，產生過度的炎性反應，致使氧化應激損傷細胞，分泌細胞外基質導致沉積[19- 20]。GMCs在腎小球炎癥反應中起到了中心環節的作用。SIRT6能夠去乙酰化組蛋白3中的SMAD家族成員3(SMAD3)、Lys-56、Lys-9，從而結合并抑制關鍵轉化生長因子-β(TGF-β)信號轉導基因的表達[21]。So等[22]研究SIRT6在鎘(Cd)誘導的腎臟毒性中的作用時發現，Cd暴露后一種自噬相關基質[p62/sequestosome-1(SQSTM1)]，以兩種形式堆積于小鼠腎小球膜細胞中，包括單體形式和多泛素化形式(polyUb)。經Cd處理后，SIRT6和p62會從細胞核移出，重新定位到細胞質中，SIRT6過度表達使腎小球膜細胞中polyUb-p62的水平發生變化，減少細胞凋亡。

4 SIRT6與腎小球內皮細胞

腎小球內皮細胞對于腎臟非常重要，它能夠維持血管的通透性。糖萼是內皮表層(endothelial surface layer，ESL) 包被著內皮細胞[23]，呈凝膠狀，主要由多糖-蛋白質復合物組成，其帶負電荷，對于穩定局部細胞周圍環境、維護內皮細胞的傳導信號、腎小球濾過中發揮著不可或缺的作用。研究表明，在糖尿病腎病病人體內，高濃度血糖持續存在，腎小球內皮細胞會因此出現破壞[24- 25]。腎小球內皮細胞數量的絕對改變與尿蛋白的水平具有相關性，此外，糖尿病腎病的嚴重程度可以用尿白蛋白濃度表達。宋其蔓等[26]研究發現，高糖處理人腎小球內皮細胞(human renal glomerular endothelial cells，HRGEC)后，細胞存活率明顯降低，凋亡率顯著上升，表明HRGEC在高葡萄糖濃度的環境刺激下會出現損傷。SIRT6在維持血管內皮細胞動態平衡方面發揮重要作用，可作為內皮功能障礙的保護靶點。有研究表明，SIRT6的過度表達使血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導的內皮細胞凋亡和ROC的產生減少，SIRT6的降低加重了AngⅡ誘導的內皮細胞損傷[27]。煙酰胺磷酸核糖基轉移酶(NAMPT)是一種重要的酶，它參與煙酰胺腺嘌呤二核苷酸生物合成。Chen等[28]研究發現，糖尿病腎病小鼠腎小球明顯萎縮、減少，內源性NAMPT過度調節。經NAMPT調控后，腎小球細胞NF-κBp65表達率升高，Sirt1表達率下降，而纖維化因子的表達量增加。

5 SIRT6與腎小管上皮細胞

大量研究發現，糖尿病腎病早期以腎小管上皮細胞凋亡為特征，高血糖可導致腎小管上皮細胞凋亡[29]。在體內和體外，高血糖使SIRT1在腎小管上皮細胞間充質轉化中的表達降低。SIRT1基因敲除模型組病理切片檢查顯示腎小球系膜增生、基底膜肥厚、腎小球增大等異常變化。高血糖誘導的SIRT1表達下調使鋅指糖尿病腎病A/RNA結合轉錄因子陰陽1(YY1)脫乙酰基減少，這是高血糖誘導的間充質轉化相關蛋白表達異常的原因。SIRT1介導的YY1脫乙酰基的刺激顯著降低了糖尿病腎病中高血糖誘導的間充質轉化[30]。高血糖引起的腎小管上皮細胞損傷是由蛋白激酶C(PKC)、ROS產生增加、AGEs積累等引起的[31]。有研究認為，高糖能使人近端腎小管上皮細胞(HK-2)從鵝卵石轉變為類似成纖維細胞的梭狀，引起HK-2細胞的間充質轉化，這一過程沒有滲透壓參與[32]。ROS可以介導激活NF-κB信號傳導通路，同時可使HK-2細胞內皮細胞轉化、細胞內間質纖維化。Zhang等[33]動物實驗研究表明，過表達的SIRT6可降低脂多糖(LPS)誘導的小鼠細胞凋亡，提高HK-2細胞SIRT6、LC3B-Ⅱ/LC3B-mRNA和蛋白的調控水平，促進細胞自噬的水平。

6 小結與展望

隨著我國經濟水平的提高，糖尿病腎病所致晚期腎病所占比例逐年增加，多種因素參與糖尿病腎病的發生，有必要進一步研究。綜上所述，SIRT6具有抗炎、調節自噬和抗凋亡的作用，對腎臟細胞有保護作用，從而拉長糖尿病腎病的病程進展。但SIRT6控制糖尿病腎病的具體機制尚未完全闡明，需要更多的研究為SIRT6靶點治療糖尿病腎病提供理論依據。