SIRT6在動脈粥樣硬化中的研究進展

趙小芳 鄭華波 劉承云 (華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院老年病科，湖北 武漢 430022)

動脈粥樣硬化是一種由多因素引起的血管慢性病變，是缺血性心腦血管病的病理基礎，可引起冠心病、腦卒中及外周血管病等。近幾十年來的研究越來越強調內皮功能障礙、炎癥、氧化應激、氧化低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)沉積和泡沫細胞形成在動脈粥樣硬化病理生理中的作用〔1〕。內膜受損是動脈粥樣硬化的始發因素，炎癥是動脈粥樣硬化發展的中心環節，氧化應激與血脂血糖代謝紊亂是誘因，而不穩定的粥樣斑塊可增加動脈粥樣硬化心腦血管等并發癥的發生率和死亡率。年齡是動脈粥樣硬化的獨立危險因素〔2〕。目前，動脈粥樣硬化主要是降脂、抗凝及溶栓等藥物治療，但效果并不理想，故研究者們開始轉向從分子水平來探索用于治療動脈粥樣硬化的新靶點。已有大量研究指出，Sirtuins家族成員SIRT6在衰老及年齡相關疾病的調節中起著重要的作用，SIRT6參與了動脈粥樣硬化的發生和發展過程，本文對近年來的研究成果進行綜述。

1 SIRT6概述

Sirtuins家族是一組催化組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基脫乙酰基的Ⅲ類組蛋白去乙酰化酶〔3〕。Sirtuins家族在調節衰老和能量代謝方面發揮著重要作用。其家族成員SIRT6位于細胞核，同時具有去乙酰化酶活性及ADP-核糖基轉移酶活性〔4〕。位于人類19號染色體的SIRT6包括3個重要的功能區：核心催化區，C端的核定位信號區及N端的組蛋白去乙酰化酶功能區。SIRT6是衰老性疾病的研究熱點，其作為動脈粥樣硬化治療的靶點逐漸引起人們的重視。SIRT6可通過減輕內皮細胞損傷、抑制炎癥和氧化應激、調節糖脂代謝平衡、減少泡沫細胞及穩定粥樣斑塊等方面延緩動脈粥樣硬化的發生和發展。

2 SIRT6在動脈粥樣硬化中的作用

2.1SIRT6保護內皮細胞的功能 動脈內膜損傷是動脈粥樣硬化發生的始動環節，因而延緩內皮細胞的衰老和修復受損的內皮至關重要。研究發現〔5〕，當敲低人臍靜脈內皮細胞的SIRT6后，促炎細胞因子、前列腺素、基質金屬蛋白和細胞間黏附分子-1的表達增加，且細胞間黏附分子-1促進單核細胞黏附到內皮細胞上，進而損傷內皮細胞。另有研究報道〔6〕，當敲低載脂蛋白E敲除鼠的SIRT6時，主動脈內皮依賴性血管舒張功能受損，斑塊體積增大，斑塊易損性增加。探討其中的機制發現，敲除SIRT6后細胞間黏附分子-1的表達顯著上調，促進單核細胞與內皮細胞的黏附，從而損傷內皮細胞。多項研究表明〔5，7，8〕，高糖或過氧化氫處理內皮細胞后，SIRT6的表達下調，內皮細胞出現衰老和功能障礙。進一步研究發現〔9〕，SIRT6通過減弱DNA損傷和改善端粒功能，從而減少內皮細胞的衰老并保持其增殖和體外成管的能力。結合蛋白(GATA)5是一種血壓調節相關基因。特異性敲除小鼠內皮細胞的GATA5基因后，小鼠除了出現高血壓外，還會因正常內皮信號傳導被破壞而出現血管內皮功能障礙〔10〕。Guo等〔11〕研究發現，SIRT6可通過去乙酰化轉錄抑制因子Nkx3.2(NK3 homeobox 2)的組蛋白H3K9來抑制Nkx3.2的轉錄，從而促進GATA5的表達。另外，SIRT6可通過調節小鼠主動脈中內皮型一氧化氮合酶(eNOS)的功能，進而保護內皮細胞功能〔11，12〕。總之，SIRT6在延緩內皮細胞衰老和保護內皮細胞功能方面起著重要的作用。

2.2SIRT6抑制炎癥 炎癥參與動脈粥樣硬化的始動環節與進展過程。SIRT6減弱動脈粥樣硬化炎癥的一個重要機制是通過調節核轉錄因子(NF)-κB的活性來實現〔1〕。NF-κB活性的上調導致很多與動脈粥樣硬化相關基因的表達增加，如細胞因子、趨化因子、黏附分子和急性期蛋白等〔13〕。研究表明〔5，14〕，敲除人臍靜脈內皮細胞的SIRT6后，NF-κB的轉錄活性增加，促進炎性細胞因子的釋放。腫瘤壞死因子超家族成員(TNFSF)4是一種與NF-κB通路相關的致動脈粥樣硬化基因〔15〕。對于SIRT6潛在靶基因的分析表明〔16〕，SIRT6可通過去乙酰化TNFSF4基因啟動子的組蛋白H3K9，抑制內皮細胞中TNFSF4基因的轉錄。Zhang等〔17〕在頸動脈內膜剝脫術引起的動脈粥樣硬化患者中發現SIRT6的表達降低，而敲除SIRT6雜合子促進動脈粥樣硬化的發生。由于SIRT6純合子敲除鼠在1個月內發生死亡，為了明確其中的機制，他們將SIRT6雜合子鼠和野生型鼠分別與載脂蛋白E敲除鼠進行交配。結果顯示，與野生鼠相比，SIRT6雜合子鼠的動脈粥樣硬化斑塊的體積增加、斑塊的穩定性下降及血管的炎癥水平增加。進一步研究發現〔17〕，SIRT6通過與自然殺傷(NK)細胞活化型配體(NKG2D)的啟動子區結合來調控其H3K9和H3K56的乙酰化水平。SIRT6的下調增加NKG2D的表達，從而促進炎性細胞因子的表達。NKG2D通過介導SIRT6雜合子的促炎作用來促進動脈粥樣硬化的發生。提示SIRT6可能是動脈粥樣硬化等炎性血管疾病的潛在藥理學靶標。

2.3SIRT6減少氧化應激 炎癥與氧化應激緊密相關，共同促進動脈粥樣硬化的發生發展〔18〕。SIRT6對體內的氧化應激起著重要的調節作用：在遭受氧化應激的哺乳動物細胞中，SIRT6被募集到DNA雙鏈斷裂的位點，通過激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶而強烈刺激DNA雙鏈斷裂修復的途徑，減少氧化應激對細胞的損傷〔19〕。SIRT6還可通過調控氧化應激來抑制內皮細胞衰老和減輕內皮損傷。Liu等〔8〕發現SIRT6可抑制過氧化氫氧化應激誘導的內皮細胞衰老，其中的機制包括：SIRT6修復氧化應激導致的DNA損傷；SIRT6通過細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(p21)-視網膜母細胞瘤(Rb)途徑抑制氧化應激誘導的內皮細胞衰老。另一項研究用高糖誘導內皮細胞的氧化應激，結果表明SIRT6通過抑制NF-κB轉錄活性來保護內皮細胞免受氧化應激的損傷〔20〕。在不同的氧化劑的作用下，SIRT6調控氧化應激的通路不一樣，但SIRT6可通過維持氧化還原穩態來保護內皮細胞。

2.4SIRT6調節糖脂代謝 高糖是動脈粥樣硬化的危險因素之一。長期高糖導致體內的蛋白質和脂肪酸等大分子物質經非酶糖基化反應而引起氧化應激、炎癥等反應，促進動脈粥樣硬化的進展〔21〕。研究表明〔4〕，SIRT6參與調控糖酵解和糖異生的過程。給予敲除SIRT6后，新生小鼠出現嚴重的低血糖，血清胰島素生長因子受體-1水平降低，并在出生后1個月死亡。SIRT6可通過與缺氧誘導因子(HIF)-1α相互作用來直接抑制多個糖代謝基因(如丙酮酸脫氫酶激酶-1、乳酸脫氫酶、磷酸果糖激酶-1和葡萄糖轉運蛋白1)的表達，從而調控葡萄糖穩態〔22〕。此外，SIRT6還可激活乙酰轉移酶(GCN)5，間接增加過氧化物酶體增殖物活化受體協同刺激因子(PGC)-1α的乙酰化水平，從而抑制糖異生〔23〕。另外一項研究發現〔24〕，SIRT6可能通過PGC-1α和轉錄因子FoxO1來抑制糖異生。LDL-C是動脈粥樣硬化的危險因素〔25〕。遺傳學研究發現，前蛋白轉化酶枯草溶菌素(PCSK)9可通過調控低密度脂蛋白受體的降解來降低LDL-C水平〔26〕。研究表明〔27〕，在高脂飼養的小鼠中，SIRT6的過表達可降低LDL-C的水平。研究其機制發現，SIRT6通過下調PCSK9基因的表達來實現的。另一方面，固醇調節元件結合蛋白(SREBP)2是膽固醇合成的關鍵調節因子〔28〕。研究發現，SIRT6可通過抑制SREBP2基因的表達，從而抑制膽固醇的合成〔28〕。此外，SIRT6對三酰甘油代謝也有調控作用。在高脂飲食的條件下，SIRT6過表達通過抑制二脂酰基轉移酶(DGAT)1的表達和調節過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)γ，從而增加血清三酰甘油的清除并降低脂肪組織內三酰甘油的合成〔29〕。

2.5SIRT6減少泡沫細胞形成和穩定粥樣斑塊 巨噬細胞吞噬大量膽固醇后形成泡沫細胞，是動脈粥樣硬化的典型病理變化。因此，促進巨噬細胞膽固醇酯降解和膽固醇流出對于減少泡沫細胞的形成和減弱動脈粥樣硬化的進展至關重要。高密度脂蛋白(HDL)是動脈粥樣硬化的保護因素〔30〕。HDL對動脈粥樣硬化的保護作用主要歸因于其在膽固醇逆轉運中的作用〔30〕。研究發現〔31〕，動脈粥樣硬化斑塊的巨噬細胞中存在miR-33，且腺苷三磷酸結合盒轉運體(ABC)A1和ABCG1能夠協同介導細胞內膽固醇外流至HDL，而抑制miR-33的轉錄能上調ABCA1和ABCG1的表達，使膽固醇外流增加。He等〔32〕構建了泡沫細胞模型，并發現泡沫細胞中SIRT6過表達可降低miR-33的水平，上調ABCA1和ABCG1的表達，從而促進膽固醇的流出及抑制泡沫細胞的形成。以上研究表明，SIRT6可通過減少泡沫細胞的形成來改善動脈粥樣硬化。

大多數急性心血管事件如急性冠狀動脈綜合征是由于動脈粥樣硬化斑塊的破裂導致形成閉塞性血栓引起的〔33〕。 動脈粥樣硬化的關鍵特征是病灶內大量的巨噬細胞聚集，其在促進局部炎癥、斑塊破裂和血栓形成中起著重要作用〔34〕。動脈粥樣硬化晚期，缺陷性巨噬細胞可促進急性動脈粥樣硬化血栓性心血管事件的發生〔35〕。Wang等〔36〕研究發現，SIRT6可通過抑制內皮細胞和巨噬細胞之間的相互作用，減少巨噬細胞的浸潤并穩定斑塊。這為降低不穩定斑塊導致的心腦血管等并發癥的發生率和死亡率提供了新的治療思路。

3 SIRT6相關的調節劑

基于SIRT6在動脈粥樣硬化性心血管疾病中的重要調節作用，有很多的學者對其激動劑進行了研究。由于SIRT6空間結構異于Sirtuins家族其他成員，這為研究SIRT6的激動劑帶來困難。當前，多采用體外酶促反應體系來篩選SIRT6的激動劑。但迄今為止，只有少數化合物已被確定可上調SIRT6的活性。Lamin A是SIRT6的內源性激動劑〔37〕。實驗研究中，采用質粒或病毒過表達來激動SIRT6。目前，SIRT6調節劑的研究才處于起步階段，仍需要更多的基礎及臨床研究加以開發。

綜上，SIRT6在動脈粥樣硬化的發生發展中發揮著重要的調控作用。SIRT6及其去乙酰化酶活性在動脈粥樣硬化中起重要作用，但SIRT6調控動脈粥樣硬化的具體作用機制尚未明確。目前發現的SIRT6的調節劑很少且缺乏特異性。研發特異性的SIRT6調節劑用于未來預防和治療動脈粥樣硬化可能具有很大的應用潛力。Sirtuins家族的其他成員如SIRT1和SIRT3也參與調控動脈粥樣硬化〔1〕，SIRT6與SIRT1和SIRT3對動脈粥樣硬化的調節是否存在著協同效應，目前還未明確，仍需更深入地了解SIRT6調控動脈粥樣硬化的分子機制，并尋找可有效調節SIRT6的方法，為動脈粥樣硬化的治療尋找更多的思路。