沉默調(diào)節(jié)蛋白1在酒精性肝病中的作用機(jī)制及相關(guān)藥物研究進(jìn)展

劉甜恬，劉江凱，李素領(lǐng)，劉 靚，張雅儒，張建文，李冰倩

1河南中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，鄭州 450018；2河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院脾胃肝膽科，鄭州 450000

酒精性肝病（ALD）指由于長期大量飲酒而對肝臟及其功能造成損害的疾病［1］。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，2016年全球由于過量飲酒共計造成死亡人數(shù)約300萬［2］。我國的區(qū)域調(diào)查也顯示ALD的患病率從2000年的2.27%上升到2015年的8.74%［3］。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活方式變化和社會開放程度提高，酒精濫用、酒精依賴和酒精中毒已成為全球范圍內(nèi)日益嚴(yán)重而棘手的公共健康問題。在我國，酒精也已成為繼病毒性肝炎后導(dǎo)致肝損傷的第二大病因［4］。目前國內(nèi)外尚無批準(zhǔn)治療ALD患者的有效藥物［5］，因此尋找ALD新的治療靶點并開發(fā)相應(yīng)藥物十分緊要。越來越多的文獻(xiàn)資料［6－8］表明沉默調(diào)節(jié)蛋白1（sirtuin 1，SIRT1）能夠依賴其脫乙酰化酶活性抑制或激活多個靶標(biāo)的轉(zhuǎn)錄，在調(diào)節(jié)乙醇影響下的肝臟脂質(zhì)代謝、炎癥及纖維化等方面發(fā)揮重要作用。筆者通過對SIRT1在ALD中的潛在分子機(jī)制和以SIRT1為靶點的藥物研究進(jìn)行梳理，旨在為后續(xù)研究提供新思路。

1 SIRT1概述及其與肝臟的關(guān)系

SIRT1屬于Sirtuin家族7個同源蛋白（SIRT1～SIRT7）之一，是哺乳動物中與SIRT2關(guān)系最密切的同源基因［9］。作為一種Ⅲ類組蛋白/非組蛋白脫乙酰化酶，SIRT1在進(jìn)化過程中具有高度保守性和蛋白質(zhì)底物多樣性，它在肝臟、腸道、心臟、腎臟等組織和器官內(nèi)均有表達(dá)［10－11］。通常情況下認(rèn)為SIRT1具有核定位。異核穿梭實驗［12－13］證明SIRT1是一種核質(zhì)穿梭蛋白，它能夠通過亞細(xì)胞定位的變化對生理和病理刺激做出反應(yīng)，這一現(xiàn)象可能與細(xì)胞凋亡、分化和癌變有關(guān)。核定位的SIRT1是保護(hù)細(xì)胞對抗應(yīng)激和凋亡的重要調(diào)節(jié)因子，核質(zhì)穿梭在其活性調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。研究［14］表明高氧可促進(jìn)SIRT1從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)SIRT1發(fā)生核質(zhì)穿梭，對抗氧化應(yīng)激能力減弱，則會加劇高氧誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD）是參與線粒體氧化磷酸化和能量代謝的多種NAD消耗酶的必需輔酶，與三羧酸循環(huán)相連接。NAD＋和NADH分別為NAD的氧化和還原形式，是細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的關(guān)鍵輔助因子，也是新陳代謝的核心。由于肝臟是人體物質(zhì)代謝中樞，NAD＋和NADH在肝臟代謝中高表達(dá)并且起著不可替代的作用［15］。SIRT1的活性與NAD＋或NAD＋/NADH比值密切相關(guān)［7］。因此，肝臟具有高水平、功能活躍的SIRT1，以及其底物的高可用性。

同時，肝臟也是參與炎癥過程的重要免疫器官。應(yīng)激和損傷會誘發(fā)肝臟高代謝、增強(qiáng)肝臟免疫活動。SIRT1作為關(guān)鍵的代謝感受器，能通過改變一系列組蛋白、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子和輔因子的乙酰化狀態(tài)在調(diào)節(jié)控制肝臟代謝的轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色［16］（圖1）。

圖1 SIRT1調(diào)節(jié)ALD的機(jī)制Figure 1 Mechanism of SIRT1 regulating ALD

2 SIRT1參與調(diào)節(jié)ALD的機(jī)制研究

ALD涵蓋的疾病譜廣泛，如單純性脂肪肝、酒精性肝炎、酒精性肝纖維化、酒精性肝硬化，晚期可進(jìn)展至肝衰竭和肝癌，預(yù)后多不良［1］。其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜且未完全闡釋清楚，現(xiàn)研究主要涉及乙醇代謝、氧化應(yīng)激、脂質(zhì)代謝及腸道微生態(tài)等方面。目前本病的治療選擇有限，缺乏明確有效的治療藥物。戒酒是ALD各個階段的基本治療措施，但患者依從性較差；當(dāng)病情進(jìn)展至終末期，肝移植［17］是唯一有效的治療手段，因此，對于ALD的治療新靶點的探索具有重要的現(xiàn)實意義。

肝臟是乙醇代謝的主要器官，過量活性氧（ROS）刺激引起的氧化應(yīng)激被公認(rèn)為在ALD的病理過程中起重要作用［5］。在乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH）作用下，乙醇與NAD＋反應(yīng)生成乙醛和NADH是乙醇代謝的主要途徑。次要氧化途徑由位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的微粒體乙醇氧化系統(tǒng)介導(dǎo)，其功能依賴細(xì)胞色素P4502E1（cytochrome P4502E1，CYP2E1）催化生成乙醛并在此過程中形成ROS。此外，過氧化氫酶（catalase，CAT）將乙醇和過氧化氫轉(zhuǎn)化為乙醛和水也是酒精氧化的一小部分。經(jīng)由以上3種氧化方式產(chǎn)生的主要代謝產(chǎn)物乙醛隨后將作為底物被乙醛脫氫酶（acetaldehyde dehydrogenase，ALDH）氧化還原為乙酸，最后經(jīng)過三羧酸循環(huán)生成二氧化碳和水、釋放能量并最終代謝出體外［18］。

由于ADH和ALDH的作用都需要借助輔因子NAD＋，乙醇代謝時肝臟耗氧量增加，NAD＋水平隨之降低，NAD＋向NADH轉(zhuǎn)化增加，將導(dǎo)致NADH積累、NAD＋/NADH比值減低［19］。已有證據(jù)［20］表明乙醇介導(dǎo)的NAD＋/NADH水平降低可抑制肝臟中SIRT1的表達(dá)。當(dāng)過量酒精攝入，大量ROS產(chǎn)生，NAD＋/NADH比率降低，將誘發(fā)SIRT1核質(zhì)穿梭，最終減弱其活性。同時，乙醛和乙酸對SIRT1的活性也有明顯抑制作用。

另外，SIRT1的不同部位表達(dá)也影響其在ALD中的作用。Yin等［8］研究對比了乙醇喂養(yǎng)的野生型（WT）小鼠與肝細(xì)胞特異性SIRT1基因敲除（Sirt1LKO）小鼠，發(fā)現(xiàn)后者的脂素－1（Lipin－1）信號傳導(dǎo)被擾亂，肝臟脂質(zhì)過氧化加重。新近發(fā)現(xiàn)的鐵死亡作為一種獨特的細(xì)胞程序性死亡方式已被證明在一系列肝病中扮演不同角色，其中ALD患者存在的鐵超載、脂質(zhì)過氧化等病理變化均與鐵死亡的主要特征高度契合［21］。Zhou等［10］進(jìn)一步研究證實，乙醇喂養(yǎng)的腸道特異性SIRT1缺陷小鼠相較于同等喂養(yǎng)條件的WT小鼠，其肝臟炎癥和肝損傷程度顯著減輕，且這一保護(hù)作用與抑制鐵死亡密切相關(guān)。上述研究說明了靶向不同部位的SIRT1對治療ALD具有一定潛力，而SIRT1在ALD肝－腸軸中的作用也有待于進(jìn)一步探索。

2.1 SIRT1在ALD脂肪變性中的作用

脂肪變性是ALD早期最顯著的組織學(xué)特征，以甘油三酯（TG）在細(xì)胞質(zhì)中沉積為主要表現(xiàn)［22］。飲酒對脂肪酸β－氧化的抑制和游離脂肪酸生物合成的增加是導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)受損的兩個主要因素，長期攝入的酒精通過誘導(dǎo)代謝重編程引發(fā)肝臟脂質(zhì)蓄積和脂肪代謝紊亂是ALD的重要病理基礎(chǔ)［23］。單純性肝細(xì)胞脂肪變性是ALD發(fā)生發(fā)展中最早且可逆的階段，因此糾正脂質(zhì)代謝相關(guān)基因和細(xì)胞因子有助于改善肝臟脂肪變性，從而達(dá)到早期防治的效果。

研究［24］證實SIRT1基因多態(tài)性與酒精性脂肪肝患者表達(dá)呈正相關(guān)。乙醇誘導(dǎo)的SIRT1抑制能夠擾亂多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘發(fā)肝臟脂肪變性，其中包括腺苷酸活化蛋白激酶（AMPactivated protein kinase，AMPK）、Lipin－1、過氧化物酶體增殖物激活受體α（peroxisome proliferators activator receptors alpha，PPARα）等。

2.1.1 SIRT1與AMPK AMPK是典型的代謝相關(guān)靶點，能夠充當(dāng)“能量傳感器”減輕ALD代謝紊亂。研究［5］表明活化AMPK可以增加脂肪酸氧化，減少脂肪生成。慢性酒精暴露將對肝臟AMPK的表達(dá)起抑制作用。而藥物誘導(dǎo)的AMPKSIRT1激活能夠顯著改善酒精誘導(dǎo)的肝脂肪變性［25］。SIRT1與AMPK相互作用，一方面AMPK可以通過增加底物NAD＋的水平激活SIRT1，抑制脂肪酸從頭合成途徑；另一方面SIRT1也可通過激活上游肝激酶B1刺激AMPK活性以調(diào)節(jié)肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝［26］。此外，固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白－1c（sterol regulatory element binding protein－1c，SREBP－1c）是一種脂質(zhì)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子，其表達(dá)受AMPK負(fù)調(diào)節(jié)［27］。SIRT1既可以直接乙酰化SREBP－1c，又可以通過影響AMPK間接抑制SREBP－1c的活性調(diào)節(jié)肝臟脂代謝［28］。

2.1.2 SIRT1與Lipin－1 Lipin－1在脂質(zhì)代謝過程中負(fù)責(zé)促進(jìn)TG合成和脂肪酸氧化，也是SIRT1的下游靶點之一。Lipin－1有Lipin－1β和Lipin－1α兩種亞型，根據(jù)不同的亞細(xì)胞定位在脂質(zhì)代謝中展現(xiàn)雙重功能：在細(xì)胞質(zhì)中，Lipin－1β作為Mg2＋依賴性磷脂酸磷酸水解酶促進(jìn)TG合成；核Lipin－1α可充當(dāng)轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)劑增加肝臟的脂肪酸氧化和脂肪生成酶活性［29］。研究［8］顯示，與WT小鼠相比，SIRT1LKO小鼠的肝臟Lipin－1β/α比值增加約2倍，提示肝細(xì)胞SIRT1缺失會干擾Lipin－1信號通路，加劇脂質(zhì)代謝紊亂。而乙醇喂養(yǎng)的WT小鼠和SIRT1LKO小鼠的細(xì)胞質(zhì)中Lipin－1增多，核Lipin－1表達(dá)減少，且乙醇介導(dǎo)的Lipin－1核質(zhì)穿梭在SIRT1LKO小鼠中更為顯著。以上數(shù)據(jù)表明乙醇誘導(dǎo)的SIRT1低表達(dá)可通過影響Lipin－1的核質(zhì)穿梭，加重酒精性脂肪肝。肝細(xì)胞中存在絲氨酸/精氨酸二肽富含性剪接因子10（serine/arginine rich splicing factor，SFRS10），它是Lipin－1的選擇性剪接中的重要調(diào)節(jié)因子，已有研究［30－31］證明Lipin－1在乙醇代謝中的功能障礙很大程度上是通過SIRT1對SFRS10的抑制作用實現(xiàn)的。因此，針對SIRT1－SFRS10－Lipin－1信號系統(tǒng)的進(jìn)一步研究可能會為酒精導(dǎo)致的脂肪變性提供更有效的治療靶點。

2.1.3 SIRT1與PPARα PPARα是一種核激素受體，控制著許多參與游離脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和氧化基因的轉(zhuǎn)錄。過量飲酒會導(dǎo)致PPARα及其靶基因下調(diào)，抑制脂肪酸β－氧化。有直接的研究［32］證據(jù)顯示SIRT1激活后能夠通過乙酰化PPARα減輕酒精誘導(dǎo)的肝臟脂質(zhì)代謝紊亂。作為過氧化體生物動態(tài)平衡的主要調(diào)節(jié)者，PPARα可以上調(diào)CAT的表達(dá)。已有報道［33］證明在乙醇誘導(dǎo)的脂肪肝小鼠模型中，PPARα激動劑WY－14 643能夠誘導(dǎo)CAT增強(qiáng)乙醇代謝，減輕脂肪變性。Yue等［34］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)PPARα－CAT通路的激活可通過上調(diào)NAD＋合成，加速酒精的良性清除來逆轉(zhuǎn)酒精性肝損傷，并且這一作用與Sirtuins密切相關(guān)。因此，激活SIRT1可能通過調(diào)控PPARα－CAT通路對抗脂肪變性，其具體的分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

此外，SIRT1還可通過修飾微小核糖核酸、叉頭轉(zhuǎn)錄因子1、雷帕霉素復(fù)合物1調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，各通路之間相互串?dāng)_、交叉調(diào)控，對脂肪代謝過程產(chǎn)生重要影響［31，35－36］。以上研究均表明激活SIRT1及其相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子在ALD脂肪變性中具有潛在治療作用。

2.2 SIRT1在ALD中的抗炎作用 ALD的病理進(jìn)展主要由炎性反應(yīng)驅(qū)動。酒精暴露會升高ALD患者促炎細(xì)胞因子和CYP2E1水平，降低SIRT1表達(dá)，進(jìn)而惡化酒精性肝損傷［37］。在褪黑素誘導(dǎo)的SIRT1高表達(dá)的小鼠中，酒精引起的肝CYP2E1、ROS以及促炎細(xì)胞因子如TNFα、IL－6及其濃度的增加受到抑制，表明SIRT1在減輕肝臟氧化應(yīng)激和炎癥損傷中具有重要作用。參與炎癥調(diào)節(jié)最突出的是核轉(zhuǎn)錄因子－κB（nuclear factor－kappab，NF－κB）。Zhou等［38］研究顯示在動物酒精性肝炎模型中，花青素－3－O－β－葡萄糖苷誘導(dǎo)的SIRT1激活能夠增強(qiáng)對NF－κB的去乙酰化作用，顯著減輕酒精所致的小鼠肝臟炎癥反應(yīng)。因此SIRT1/NF－κB信號通路可能在調(diào)控乙醇介導(dǎo)的肝臟炎癥基因的轉(zhuǎn)錄機(jī)制中起關(guān)鍵作用。此外，活化T淋巴細(xì)胞核因子4（nuclear factor of activated T cells 4，NFATc4）可以促進(jìn)炎癥效應(yīng)分子分泌。Yin等［8］研究發(fā)現(xiàn)SIRT1能夠抑制NFATc4的活性發(fā)揮抗炎作用，其機(jī)制與Lipin－1和NFATc4相互作用有關(guān)。Lipin－1α能夠通過抑制NFATc4的轉(zhuǎn)錄活性對抗酒精誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞浸潤［31］。

2.3 SIRT1在ALD中的抗肝纖維化作用 越來越多的研究表明SIRT1在改善酒精性肝纖維化方面具有重要作用。Ramirez等［39］研究證明乙醇喂養(yǎng)的肝星狀細(xì)胞（HSC）特異性SIRT1基因敲除小鼠的肝纖維化程度高于同等喂養(yǎng)條件下的WT小鼠，同時研究也指出衰老小鼠更易受到酒精引起的肝損傷和纖維化的影響，這部分是由于肝細(xì)胞和HSC中SIRT1水平較低所致。Wu等［40］研究發(fā)現(xiàn)在接受四氯化碳處理的小鼠肝纖維化模型中SIRT1顯著減少。而SIRT1的過表達(dá)能夠減弱轉(zhuǎn)化生長因子β1誘導(dǎo)的肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物如α－平滑肌肌動蛋白和I型膠原的表達(dá)，促進(jìn)活化的HSC凋亡，改善肝纖維化。由此可以推測，激活SIRT1可作為酒精性肝纖維化患者尤其是老年患者治療過程中的一個新切入點。

3 以SIRT1為靶點的抗ALD藥物研究

鑒于SIRT1過表達(dá)在ALD中顯示出的治療潛力，多種天然/合成SIRT1激動劑正在被廣泛研究。Kim等［41］研究發(fā)現(xiàn)SIRT1激活劑MHY2233可減少2型糖尿病腎病小鼠的脂質(zhì)堆積并改善其胰島素抵抗，然而其在ALD中的作用需要進(jìn)一步驗證；另一種SIRT1激活劑SRT1720對對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝毒性動物模型具有保護(hù)作用，但具有脫靶效應(yīng)［42］。近年來，多種中藥活性成分及復(fù)方通過直接或間接激活SIRT1控制能量代謝、氧化應(yīng)激、炎癥等，在ALD疾病進(jìn)展過程中也顯示出對肝臟的保護(hù)作用。白藜蘆醇是目前研究廣泛且被證實能夠有效緩解ALD的天然SIRT1激動劑。它能夠顯著增強(qiáng)SIRT1從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)，增強(qiáng)其抗氧化應(yīng)激效應(yīng)［6］。另外，它通過激活SIRT1，負(fù)調(diào)節(jié)NF－κB亞單位p65的磷酸化來增強(qiáng)CAT活性，降低TNFα、IL－6等促炎因子表達(dá)，從而減輕炎癥反應(yīng)。但白藜蘆醇口服生物利用度低、化學(xué)穩(wěn)定性差、水溶性較低的缺點限制了其臨床應(yīng)用［43］；周禹檸等［44］研究證實白楊素能夠增強(qiáng)SIRT1及AMPKα的磷酸化作用，減慢ALD小鼠肝損傷進(jìn)程。楊燾等［45］發(fā)現(xiàn)應(yīng)用經(jīng)方茵陳蒿湯能介導(dǎo)ALD小鼠模型中SIRT1/AMPK信號通路、減輕氧化應(yīng)激和脂質(zhì)蓄積，有效減輕肝組織損傷。以上證據(jù)表明以SIRT1為靶點的抗ALD藥物研究具有較好的應(yīng)用前景和研究價值。

4 總結(jié)及展望

綜上，SIRT1發(fā)揮改善ALD的生物學(xué)作用主要從以下幾個方面體現(xiàn)：（1）重新編程脂肪酸分解代謝的關(guān)鍵酶和調(diào)節(jié)因子改善乙醇誘發(fā)的肝臟脂質(zhì)積累和脂肪變性；（2）作用于NF－κB信號通路及相關(guān)細(xì)胞因子，減輕酒精介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)；（3）減弱肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)，促進(jìn)活化的HSC凋亡以改善肝纖維化。基于既往研究成果，作者總結(jié)出處于特定部位的SIRT1能夠在酒精暴露反應(yīng)中展現(xiàn)不同功能。另外，SIRT1激動劑及其靶向藥物正在被積極開發(fā)，多種中藥活性成分和復(fù)方能夠通過介導(dǎo)SIRT1靶點發(fā)揮抗ALD的作用。因此，SIRT1有望成為ALD治療和相關(guān)藥物研發(fā)的新靶標(biāo)。

目前，盡管大量研究表明SIRT1在治療ALD方面具有有益作用，但仍有許多問題需要進(jìn)一步探索。首先，考慮到SIRT1

與眾多分子靶標(biāo)相關(guān)，且肝臟組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其功能需要多種細(xì)胞協(xié)同作用，因此需要明確乙醇抑制SIRT1活性的更精確機(jī)制以及SIRT1對不同細(xì)胞類型的具體影響。其次，有必要進(jìn)一步開展臨床試驗驗證，擴(kuò)展天然或合成SIRT1激活劑的臨床應(yīng)用。此外，有關(guān)SIRT1在介導(dǎo)肝細(xì)胞癌方面的作用仍存在爭議［46］，SIRT1在乙醇誘導(dǎo)的肝細(xì)胞癌不同病理階段的作用也有待進(jìn)一步闡明。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：劉甜恬負(fù)責(zé)課題設(shè)計，資料分析，撰寫論文；李素領(lǐng)負(fù)責(zé)修改論文；劉靚、張雅儒、張建文、李冰倩參與收集及分析文獻(xiàn)資料；劉江凱負(fù)責(zé)擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。