SIRT1在慢性腎臟病中的研究進展*

蘇 洪，高電薩 綜述，左 中 審校

重慶醫科大學附屬第一醫院心血管內科，重慶 400016

慢性腎臟病(CKD)已成為世界范圍公認的主要公共衛生問題，其發病率隨著年齡的增加而增加。糖尿病、高血壓是CKD的重要病因，且影響CKD的進展，增加心血管疾病患病風險；終末期腎病及CKD并發的心血管疾病增加了住院率和病死率[1]。沉默信息調節因子1(SIRT1)是一種去乙酰化酶，在腎臟、心臟、肝臟等重要臟器都有所表達。SIRT1參與細胞凋亡、器官代謝功能和腫瘤發生等過程。近年來，越來越多的研究關注SIRT1的腎臟保護作用，但SIRT1在CKD中的作用機制尚不明確，本文就SIRT1及其在CKD中作用的研究進展進行綜述。

1 SIRT1基因及其蛋白概述

1986年，IVY等[2]在發芽酵母中發現了沉默信息調節因子Sir2基因，過表達Sir2可延長酵母壽命[3]。人類sirtuin家族是酵母Sir2基因的同源物，其中SIRT1序列與釀酒酵母Sir2蛋白的同源性最接近[4]。人類SIRT1基因定位于第10號染色體q21.3區，該基因編碼煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴性蛋白脫乙酰酶sirtuin-1蛋白，其屬于Ⅲ類組蛋白脫乙酰基酶。SIRT1蛋白主要表達于細胞核、線粒體和細胞質溶膠，可將轉錄調控直接與細胞內能量相關聯，并參與多種細胞功能的調控，如細胞周期、對DNA損傷的反應、代謝、細胞凋亡和自噬等。

2 SIRT1在腎臟疾病中的腎臟保護作用

近期研究發現，SIRT1可通過多種方式發揮腎臟保護作用，當腎臟疾病發生時，上調或激活SIRT1的表達及活性，有助于延緩疾病進程。(1)SIRT1與腎臟氧化應激：親代雌鼠孕期肥胖及高脂飲食導致后代SIRT1活性受到抑制，進而引發后代腎臟脂質代謝紊亂，誘發氧化應激，而過表達SIRT1后代小鼠的誘導型一氧化氮合酶(iNOS)及環氧合酶2(COX2)較野生型后代降低，細胞氧化應激標志物8-羥基脫氧鳥苷(8-OHdG)積累受到抑制，巨噬細胞標志物F4/80表達減少，腎臟氧化應激及炎癥減輕，應用SIRT1激動劑于過表達SIRT1后代小鼠及野生型后代也得到同樣的效應[5]。(2)SIRT1與急性腎損傷：自噬在急性腎損傷發生時具有保護性作用[6]，對于缺血/再灌注誘導的大鼠急性腎損傷，腎臟SIRT1代償性上調，降低血尿素氮(BUN)和血肌酐(Scr)，借助于增加自噬相關蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和beclin1表達水平來發揮腎臟保護作用，激活SIRT1表達能減少急性腎損傷造成的腫瘤內皮細胞(TECs)及缺氧/復氧引發的人近端小管上皮細胞(HK-2細胞)凋亡[7]；(3)SIRT1與水鈉失調：腎臟局部可能存在Ghrelin/SIRT1/AQP1/AQP2 途徑參與水鈉平衡，上調或激活SIRT1能夠增加水平衡失調相關疾病有關的水通道蛋白2(AQP2)表達，抑制水平衡紊亂[8-9]。然而，對于狼瘡性腎炎來說，SIRT1 rs3758391 T等位基因是其發展的危險因素[10]，并且SIRT1能夠增加腎移植小鼠T細胞介導的免疫排斥反應，不利于移植腎的存活[11]。因此，SIRT1對于腎臟的作用還有待進一步研究。

3 SIRT1在CKD中的作用機制

3.1SIRT1與腎小球損傷 衰老是增加CKD發病率與患病率的重要因素。CHUANG等[12]研究發現，老年小鼠足細胞數量伴隨著SIRT1陽性細胞數量減少而減少，而足細胞SIRT1表達降低，加重了腎小球硬化與蛋白尿，使得腎小球衰老標志物p19ARF和p16INK4表達顯著升高，腎小球過氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α(PGC-1α)、叉頭框轉錄因子3(FOXO3)、叉頭框轉錄因子4(FOXO4)和核因子-κB(NF-κB)乙酰化水平升高，8-OHdG表達增加，足細胞標志物 synaptopodin、podocin、nephrin和WT1表達顯著降低。

晚期糖基化終產物(AGEs)是糖尿病腎病的重要因素，能夠抑制足細胞SIRT1的表達，進而導致糖尿病db/db小鼠腎小球及人足細胞p65和信號轉導及轉錄激活因子3(STAT3)乙酰化水平增加，足細胞特異性SIRT1基因缺陷糖尿病小鼠出現了更為嚴重的蛋白尿、腎小球系膜擴張和足細胞丟失[13]。

這些研究提示衰老及糖尿病可引發SIRT1的減少，而這種減少又加劇了腎小球與足細胞損傷，進一步加重了腎小球硬化及腎臟衰老,導致整體腎小球功能的降低，加重了CKD的進展。

3.2SIRT1與腎小管損傷 腎臟缺氧是CKD的常見特征，缺氧作為獨立因素可引發腎臟疾病[14]。缺氧誘導因子-1α (HIF-1α)主要表達于腎小管上皮，在急性腎損傷發生時發揮腎臟保護的作用，然而HIF-1α的慢性持續性活化將會促進腎小管損傷[15]。最近的研究發現，腎小管細胞特異性HIF-1α過表達的年輕及老年小鼠，HIF-1α靶基因Bnip3的表達增加，腎皮質中Ⅰ/Ⅳ型膠原和纖維粘連蛋白增多，腎小管間質區的膠原沉積和TUNEL陽性凋亡細胞數量明顯高于野生型小鼠[16]。SIRT1可以直接調節HIF-1α的功能：免疫共沉淀觀察到，在HEK293T細胞[17]及缺氧的HK-2細胞[16]中，SIRT1與HIF-1α結合。隨著SIRT1的表達降低，HIF-1α乙酰化水平增加，Ⅰ/Ⅳ型膠原蛋白和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)表達上調，利用SIRT1抑制劑及靶向敲除SIRT1基因也得到同樣的結果；SIRT1激活劑與SIRT1過表達能夠降低缺氧條件下HIF-1α乙酰化水平，降低HIF-1α靶基因的轉錄活性，減弱線粒體腫脹，增加線粒體密度及呼吸鏈相關蛋白的表達，減少活性氧(ROS)生成[16]。由此可見，SIRT1 與 HIF-1α在CKD中的相互作用成為腎小管損傷的關鍵因素。

3.3SIRT1與腎臟纖維化 纖維化是CKD的最終共同途徑和組織學表現[18]。腎小管周毛細血管(PTC)的稀疏以及間質纖維化是CKD的主要標志之一，PTC密度與腎臟纖維化的嚴重程度呈負相關[19]。SIRT1在內皮細胞表達較高，其去乙酰化酶活性有助于維持內皮細胞血管生成[20]。內皮SIRT1缺陷型小鼠基質金屬蛋白酶14(MMP-14)的表達及活性降低，表現出受損的內皮依賴性血管舒張和血管生成，并且在早期就自發低水平的纖維化[21]。

通過CKD小鼠模型發現，小鼠內皮SIRT1的功能喪失加重了單側輸尿管梗阻(UUO)誘導腎損傷的PTC密度降低，導致腎微血管內皮細胞增殖能力下降和凋亡增加，血小板源性生長因子受體β(PDGFRβ)、周細胞群增多，腎臟α-平滑肌肌動蛋白(αSMA)、由瘢痕形成肌成纖維細胞占據形成的區域和膠原沉積增加，Notch1信號通路激活，Notch1及其配體Delta樣配體4 (DLL4 ) mRNA表達升高，Notch靶基因Hey1和Hes1也在腎微血管內皮細胞中上調[22]。內皮細胞SIRT1功能受損導致Notch1信號傳導增強，加重了PTC稀疏與腎臟纖維化。

4 SIRT1激動劑在CKD中潛在藥用價值

越來越多的研究證實了SIRT1激動劑應用于治療CKD的藥用價值：二甲雙胍同時激活SIRT1和AMPK可改善足細胞的胰島素抵抗[23]；甘草酸通過激活AMPK/SIRT1/PGC-1α途徑減少了腎臟脂質積累，減輕了腎損傷及腎臟纖維化[24]；Rikkunshito通過Ghrelin/SIRT1途徑改善了AngⅡ誘導的腎臟SIRT1表達下降及腎臟纖維化，減少腎臟氧化應激及炎性反應[25]。

也有研究證實，SIRT1激動劑具有改善CKD并發心血管疾病的作用。CKD患者血清Klotho水平下降，增加了動脈硬化和高血壓的患病率[26]。SIRT1激動劑SRT1720能夠減弱了KL+/-小鼠的動脈硬化和高血壓，改善主動脈管腔狹窄[27]。此外，SIRT1激動劑SRT2104能抑制糖尿病大鼠心肌梗死，減少心肌損傷，改善血管功能[28]。SIRT1激動劑的應用，對于治療并發心血管疾病的CKD患者具有重要意義。

然而，對SIRT1激動劑的不良反應也應當予以重視。白藜蘆醇是SIRT1的經典激動劑，但高劑量白藜蘆醇加重了UUO小鼠腎臟纖維化，減少HK-2細胞線粒體長度與密度，促進HK-2細胞凋亡[29]。不良反應較少的SIRT1激動劑的研發或將成為研究熱點。

5 小 結

慢性腎臟病由于其病因復雜、病程較長，在治療上缺乏有效手段。多種分子機制參與了慢性腎臟病的發生與發展，這些分子機制在其他重要臟器也發揮著作用，SIRT1就是其中具有代表性的分子。慢性腎臟病能夠導致SIRT1表達減少，SIRT1缺乏亦可引發腎臟疾病。SIRT1具有腎臟保護作用，圍繞SIRT1及其參與的信號通路進行研究，有助于進一步闡明慢性腎臟病的發病機制，提供新的預防與治療思路。SIRT1激動劑的應用，將改善慢性腎臟病患者腎臟損害及心血管并發癥，在治療腎臟疾病的同時保護心血管健康。因此，SIRT1與CKD發病機制、SIRT1激動劑潛在的藥物不良反應及合理開發將是值得深入研究的方向。