SIRT1在神經退行性疾病中的作用研究新進展

朱驚雷，李清華，魏小莉，曾愛源

(桂林醫學院附屬醫院，廣西桂林541001)

SIRT1是高度保守的去乙?；讣易宄蓡T，是酵母沉默信息調節因子Sir2的同源物。SIRT1具有組蛋白/非組蛋白去乙酰化酶活性，通過其可逆的乙酰化—去乙?；h反應參與調節多種細胞功能，可參與抗凋亡、抗炎、抗氧化應激、調節能量代謝、調控細胞周期等過程。近年來，其在神經退行性疾病中的作用受到越來越廣泛關注，本文就SIRT1在神經退行性疾病中的作用研究新進展作一綜述。

1 SIRT1概述

SIRT1位于細胞核內，通過激活過氧化物酶體增生物激活受體γ共激活劑-1α(PGC-1α)參與調節組蛋白去乙酰化酶與mtDNA結合活性，調節線粒體生物合成及代謝，修復線粒體缺失，維持線粒體穩態，在細胞能量代謝、DNA損傷修復、細胞周期控制、抑制細胞凋亡、抗氧化逆境和延長細胞壽命方面發揮極為重要的調控作用［1］。SIRT1除了去乙?；M蛋白，還可以作用于人叉頭框蛋白(FoxO)，腫瘤壞死因子α(TNF-α)，組織核因子 κB(NF-κB)，p53 等非組蛋白底物，在抑制細胞凋亡方面發揮重要作用［2，3］。

2 SIRT1與神經退行性疾病

近來研究證實，神經退行性疾病具有類似的發病機制，如氧化應激、蛋白質的錯誤折疊、能量代謝障礙、轉錄異常等在神經退行性疾病的發病過程中具有重要作用［4］。因此，針對神經退行性疾病的發病機制，探尋有效的治療方法成為神經退行性疾病研究的焦點。SIRT1作為一類依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的去乙酰化酶Sirtuins家族的重要成員，具有抗細胞凋亡、抗老化以及調節細胞轉錄、能量代謝等作用，近年來逐漸應用在老年性癡呆(AD)、帕金森病(PD)、多聚谷氨酰胺疾病(polyQ疾病)、運動神經元病(MND)等神經退行性疾病的治療研究中。

2.1 SIRT1與AD AD是一種老年人中常見的神經退行性疾病。該病隱匿起病，主要表現為緩慢進展的記憶力下降，言語和認知功能障礙。AD的病理改變主要表現為細胞外的老年斑，細胞內的神經原纖維纏結(NFTs)和海馬神經元丟失。老年斑主要是由β-淀粉樣蛋白(Aβ)異常折疊后聚集所形成，而NFTs是命名為tau的細胞骨架相關蛋白異常磷酸化后的聚集體。AD的發病機制中免疫炎性反應可能具有重要作用，其可以通過促發神經化學級聯反應，導致Aβ與tau蛋白聚集，激活補體，釋放細胞因子而產生神經細胞毒性［5］。近年來的研究證實，SIRT1可參與調節Aβ降解。過表達SIRT1或通過NAD+增強SIRT1活性可以減少Aβ在小鼠初級神經元的數量，而將SIRT1基因敲除后，小鼠中Aβ的數量則顯著增加，提示SIRT1的表達可以促進Aβ的降解［6］。在細胞模型中，SIRT1激活劑白藜蘆醇(RESV)可以通過蛋白酶體途徑介導細胞內Aβ降解，有研究者推測此作用與Rho激酶(Rock1)表達減少相關，后者是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，通過Rock1信號途徑磷酸化肌動蛋白抑制蛋白可以抑制異常折疊蛋白聚集，起到神經保護作用［7］。另外，在線蟲模型中，通過調節Sir2下游轉錄因子DAF-16，減弱insulin/IGF-1信號通路作用，可以使Aβ聚集體形成增多，保護線蟲不受Aβ毒性影響。SIRT1對tau蛋白降解也有作用。研究人員在AD患者的大腦中發現了被稱為“p25”的特殊蛋白質，p25為細胞周期依賴性蛋白激酶5(Cdk5)的激活劑，p25和Cdk5形成的復合體p25-Cdk5可以使tau蛋白過度磷酸化，并最終導致NFTs形成。在利用p25過表達構建的轉基因AD小鼠中發現，與凋亡密切相關的p53被顯著乙酰化，進而被Cdk5/p25磷酸化，促進了神經元凋亡，而給予這種小鼠SIRT1激動劑RESV則可以抑制p53與PGC-1α的乙?；磻?，使p53乙?；瘻p少，從而抑制海馬中的神經元變性，減輕小鼠的學習障礙表現;在細胞模型中，RESV使p53去乙?；罂梢源龠M神經細胞存活，而用RNA干擾敲除SIRT1則會阻斷泛素—蛋白酶體以及自噬—溶酶體通路對磷酸化的tau蛋白降解，致使毒性的磷酸化的tau蛋白蓄積［8］。

2.2 SIRT1與PDPD是一種中老年人常見的以黑質紋狀體多巴胺能神經元進行性缺失和紋狀體多巴胺含量明顯減少為特征的神經退行性疾病。臨床癥狀主要表現為靜止性震顫、運動遲緩、肌強直、姿勢步態異常等特征。路易小體的出現是多巴胺能神經元退行性病變的重要特征，路易小體內主要包含α突觸核蛋白(α-synuclein)單體及其聚集形成的寡聚體。SIRT1在PD中的作用近年來被越來越多的研究所證實［9］。在PD細胞模型中，SIRT1激活劑RESV可以促進具有毒性的α-synuclein聚集，形成較大的、毒性較弱的聚集體，從而被自噬—溶酶體通路降解，促進細胞存活。大量PD患者及PD動物模型研究表明，PD中神經變性與氧化應激及線粒體功能缺失有關［10］。PGC-1α與線粒體功能關系密切，可以增強線粒體抗氧化應激的能力。SIRT1可以通過調節PGC-1α對PD小鼠起保護作用。研究證實，當小鼠敲除PGC-1α基因后，小鼠神經元對毒素的敏感性明顯增加。在PD模型中，突變的α-synuclein可以抑制PGC-1α表達，導致線粒體缺失，抑制神經元抗氧化應激的能力，而SIRT1過表達則可以激活PGC-1α轉錄，從而增加線粒體密度，增強神經元抗氧化應激的能力，有利于減輕突變的α-synuclein神經毒性，抑制多巴胺能神經元變性［11］。

2.3 SIRT1與polyQ疾病PolyQ疾病是一組因疾病基因編碼區內編碼谷氨酰胺的CAG三核苷酸重復序列異常擴增所致的遺傳性的神經退行性疾病，包括亨廷頓舞蹈病(HD)和遺傳性脊髓小腦型共濟失調3型(SCA3/MJD)等9種疾病。SIRT1可以調節與HD發病機制相關的PGC-1α而起神經保護作用。研究發現，在HD患者腦內，PGC-1α表達水平較正常人低;在HD轉基因小鼠模型中，將PGC-1α基因敲除后，小鼠紋狀體神經元變性進一步加重，運動功能進一步受損［12］。而用SIRT1激動劑RESV對HD轉基因小鼠模型進行干預或直接過表達PGC-1α則可以抑制突變的HD致病蛋白htt神經細胞毒性，從而抑制紋狀體神經元變性。另外，DNA雙鏈斷裂(DSBs)是嚴重的DNA損傷事件，正常情況下，基因組DNA可以通過DNA依賴的蛋白激酶(DNA-PK)進行自我修復。Ku70是DNA-PK的輔助亞基，在DNA-PK對雙鏈DNA斷裂修復過程中具有重要作用。最近，在HD轉基因小鼠模型中發現，突變的htt可以作用于DNA-PK中的Ku70，損害其非同源末端連接功能，從而使得 DNA-PK對DNA的修復能力下降，導致DSBs蓄積。而過表達Ku70，則可以提高DNA-PK對DNA修復能力，抑制突變的htt誘導的小鼠神經元變性［13］。同樣，在對SCA3/MJD疾病的研究中發現，過表達Ku70可以抑制突變的SCA3/MJD致病蛋白ataxin-3的神經細胞毒性，但這種作用有賴于其乙酰化水平，當Ku70被乙酰化后，則失去了這種作用。而使去乙酰化酶SIRT1過表達或給予SIRT1激動劑RESV使Ku70去乙?；?，則突變的ataxin-3的神經細胞毒性被顯著抑制。所以我們有理由推測，SIRT1對HD轉基因小鼠模型的保護作用，或許也是因為其對Ku70的去乙?；饔?。

2.4 SIRT1與MND MND是一組病因未明的選擇性侵犯脊髓前角細胞、腦干后組運動神經元、皮質錐體細胞及錐體束的慢性進行性變性疾病。根據癥狀不同，分為多種類型，肌萎縮側索硬化是MND最常見的類型，是一種大腦和脊髓運動神經元選擇性受累的神經系統退行性病變，其發病機制與銅/鋅超氧化物歧化酶(SOD1)基因突變，氧化應激，神經營養因子缺乏及興奮性氨基酸介導毒性等機制密切相關。SIRT1對SOD1突變型SOD1(G37R)神經細胞毒性具有明顯的抑制作用。使用SOD1(G37R)構建的轉基因小鼠模型運動神經元及脊髓軸突嚴重變性，運動功能明顯受損，而用過表達的SIRT1對SOD1(G37R)小鼠進行干預后發現，運動神經元及脊髓軸突變性明顯被抑制，小鼠運動功能顯著增強，可見SIRT1可以抑制SOD1(G37R)神經細胞毒性。而當使用失去去乙?；复呋钚缘腟IRT1突變形式(H363K)對SOD1(G37R)小鼠進行干預后發現，這種神經保護作用不再存在，說明SIRT1的這種作用同樣是依賴其去乙酰化酶活性。

3 小結

SIRT1具有神經保護活性，可以有效治療神經退行性疾病已經在動物模型中得到證實，下一步將進入臨床試驗，但其作用機制尚不明確。相信隨著對SIRT1研究的不斷深入，其在神經退行性疾病中的作用也將越來越明確，也將為神經退行性疾病的治療開辟新的思路。

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