長壽蛋白對阿爾茨海默病的作用

張 輝 王運(yùn)良 李金鳳

解放軍148 中心醫(yī)院 淄博 255300

長壽蛋白（Sirtuins）是一種高度保守的依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋）的去乙?；福诳估匣嚓P(guān)的疾病中具有有益作用。同時它也是一種應(yīng)激蛋白，參與哺乳動物的飲食調(diào)控［1］。阿爾茨海默?。ˋD）是一種最常見的與衰老有關(guān)的神經(jīng)變性疾病，長壽蛋白對AD 的作用已在各種細(xì)胞培養(yǎng)和鼠模型中進(jìn)行研究，目前對長壽蛋白家族研究最多的是長壽蛋白1－即SIRT1，已在神經(jīng)變性疾病如AD、帕金森病、亨廷頓病和其他疾病中進(jìn)行分析。多數(shù)研究證實(shí)SIRT1過表達(dá)在抗AD 表型方面有保護(hù)性作用，本文就長壽蛋白與AD 的關(guān)系做一綜述。

1 長壽蛋白的生物學(xué)特性

長壽蛋白首次在酵母中提取，命名為沉默信息調(diào)節(jié)器和Ⅲ類組蛋白去乙?；福℉DACs），其功能是經(jīng)NAD 去除賴氨酸的乙?；?。人類長壽蛋白有7個同源染色體（SIRT1～7），每一種表現(xiàn)不同的酶活性和功能。SIRT1，2位于細(xì)胞膜和細(xì)胞漿，具有很強(qiáng)的去乙酰化活性。目前已知SIRT1 對AD 有保護(hù)作用，SIRT2，3具有遺傳作用。SIRT3，4，5位于線粒體，SIRT6，7位于細(xì)胞核。SIRT4，5，6的去乙?；富钚暂^弱，SIRT4和6也表現(xiàn)為ADP核糖轉(zhuǎn)移酶活性，SIRT5顯示有去丙二酰酶和去丁二酰酶活性，對SIRT4，5，6，7的功能知之甚少［2］。除具有某些特殊功能外，也有報(bào)道SIRT1穿梭于細(xì)胞漿和細(xì)胞核之間。

2 阿爾茨海默病

AD 是神經(jīng)變性疾病和老年癡呆的最常見形式，但目前對這種疾病還缺乏全面了解，目前世界上有3 000 萬左右AD 病人，預(yù)計(jì)2050年達(dá)7 000多萬。AD 病人表現(xiàn)記憶缺損、認(rèn)知和功能下降。在鼠模型和AD 病人腦組織證實(shí)淀粉樣斑塊和神經(jīng)纖維纏結(jié)。另外發(fā)現(xiàn)淀粉樣前體蛋白（APP）和早老素1，2（PSEN1，2）基因發(fā)生顯性突變，后者是編碼γ分泌酶的成分。β分泌酶和γ 分泌酶裂解APP 依次產(chǎn)生Aβ－140和Aβ－142淀粉樣肽，加速淀粉樣斑塊形成是AD 的特點(diǎn)［3］。人類神經(jīng)纖維纏結(jié)是與tau蛋白高度磷酸化的微管聚集有關(guān)，tau是由單個基因選擇性剪切產(chǎn)生微管相關(guān)tau蛋白，有6種異構(gòu)體，高度磷酸化部位作為AD 病人腦組織的細(xì)絲，對tao蛋白聚集與其他神經(jīng)變性疾病的關(guān)系也有報(bào)道。

3 SIRT1對AD 的作用

3.1 早期研究 SIRT1是AD 廣泛研究的長壽蛋白，早期研究顯示SIRT1 介導(dǎo)對熱量限制（CR）的適應(yīng)性反應(yīng)。SIRT1缺失的小鼠不能適應(yīng)正常的熱量限制。另一方面，SIRT1過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠模擬熱量限制的生理學(xué)變化，這些研究提示熱量限制與SIRT 之間的聯(lián)系。熱量限制對AD的影響首先表現(xiàn)在AD 小鼠腦組織Aβ斑塊減少，另外，熱量限制的松鼠猴大腦皮質(zhì)Aβ斑塊減少與SIRT1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。隨后研究證實(shí)小鼠SIRT1活化對淀粉樣蛋白神經(jīng)病理學(xué)的基本預(yù)防機(jī)制，外源性的人SIRT1引起體內(nèi)絲氨酸／蘇氨酸Rho 激酶ROCK1 表達(dá)降低和α 分泌酶活性上升，ROCK1抑制APP非淀粉樣蛋白α分泌酶的加工，結(jié)果證實(shí)SIRT1 作為一種熱量限制挽救體內(nèi)APP 表型的基本機(jī)制［4］。

3.2 細(xì)胞模型研究 神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)SIRT1有保護(hù)性抗應(yīng)激作用，在原代神經(jīng)元Tg2576和CHO－APPswe細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，SIRT1表達(dá)能促進(jìn)α分泌酶和減弱Aβ肽活性。另一研究報(bào)道，SIRT1也能通過抑制NF－В 信號而保護(hù)抗小膠質(zhì)細(xì)胞依賴性β淀粉樣蛋白的毒性。除這些外，基因轉(zhuǎn)染SIRT1的N2A 細(xì)胞穩(wěn)定地過表達(dá)APPswe／PSEN1de69，能減少Aβ肽形成和增加ADAM10蛋白濃度［5］。細(xì)胞培養(yǎng)研究也有助于發(fā)現(xiàn)SIRT1在AD tau蛋白和誘導(dǎo)的p25模型中的作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，在HEK293T 細(xì)胞和原代皮層神經(jīng)元培養(yǎng)期間，發(fā)現(xiàn)去乙酰化酶tau蛋白和SIRT1。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用低濃度離子霉素處理和H2O2誘導(dǎo)的原代皮層神經(jīng)元SIRT1的快速上調(diào)與p25產(chǎn)生有關(guān)，作者認(rèn)為在AD 或tau病理學(xué)、肌萎縮性側(cè)索硬化（ALS）的細(xì)胞模型中，SIRT1和SIRT1激活分子（STAC）白藜蘆醇具有促進(jìn)神經(jīng)元存活的作用。

3.3 遺傳鼠模型研究 較早研究之一是應(yīng)用鼠模型和原代神經(jīng)元培養(yǎng)證實(shí)SIRT1保護(hù)抗AD 和ALS的毒性作用，在p25誘導(dǎo)AD 和tau病理學(xué)模型的轉(zhuǎn)基因小鼠，白藜蘆醇能減少海馬神經(jīng)元變性，預(yù)防記憶損害和減少SIRT1 底物PGC－α和p53的乙?；潭取Ａ硗?，原代神經(jīng)元SIRT1濃度升高對超氧化物歧化酶1（SODIG37R）引起ALS的神經(jīng)毒性具有對抗性保護(hù)作用。

其他研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1 過表達(dá)小鼠或應(yīng)用APPswe、PSEN1dE9腦特異性SIRT1 敲除的小鼠，腦內(nèi)SIRT1 表達(dá)能升高或缺失。作者證實(shí)SIRT1 過表達(dá)能降低鼠腦內(nèi)Aβ斑塊，而SIRT1 刪除加重斑塊形成。作為一種基本機(jī)制，SIRT1增加去乙?；S甲酸受體（RAR）β和激活A(yù)DAM10（α分泌酶）的轉(zhuǎn)錄，增加神經(jīng)元內(nèi)ADAM10濃度，通過α分泌酶引起APP加工上調(diào)。除減少Aβ形成外，SIRT1也能抑制tau相關(guān)的AD 表型。研究發(fā)現(xiàn)SIRT1減少與tau累積程度相關(guān)，SIRT1減少tau累積是由乙酰化tau的去乙?；⑦M(jìn)一步減少本身濃度引起。相反，SIRT1抑制則引起相反作用，增加tau濃度和加重磷酸化tau 致病形式的累積［6］。一項(xiàng)應(yīng)用triple轉(zhuǎn)基因鼠的AD 模型研究發(fā)現(xiàn)，該模型能加速β淀粉樣蛋白和tau積聚，但皮層RNA 和蛋白濃度無明顯變化。

3.4 病人的研究 細(xì)胞培養(yǎng)和轉(zhuǎn)基因鼠模型已證實(shí)SIRT1具有潛在的保護(hù)作用，同時引起人們對SIRT1與AD 病人的研究興趣。最近一項(xiàng)應(yīng)用免疫印跡和原位雜交的研究，比較了AD 病人和對照組SIRT1mRNA 和蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)AD 病人額葉皮層SIRT1mRNA 和蛋白表達(dá)濃度明顯降低，但這種降低在小腦未發(fā)現(xiàn)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)AD 病人皮層SIRT1降低，但伴輕度認(rèn)知損害的病人無明顯變化。SIRT1mRNA和蛋白濃度與癥狀的持續(xù)時間和tau累積呈負(fù)相關(guān)，但與β淀粉樣蛋白42的關(guān)系較弱，結(jié)果提示SIRT1缺失與AD 病人大腦皮質(zhì)β淀粉樣蛋白和tau累積密切相關(guān)［7］。

3.5 SIRT1對AD 的其他作用 最近研究發(fā)現(xiàn)，某些藥物能增強(qiáng)原代海馬神經(jīng)元線粒體ROS表達(dá)，從而引起SIRT3表達(dá)上調(diào)。在PDAPP 鼠的AD 模型中SIRT3mRNA 以特定的時空方式上調(diào)，在攜帶V717F突變過表達(dá)APP的大鼠腦內(nèi)形成Aβ斑塊。該研究發(fā)現(xiàn)，與年齡匹配的對照組相比AD 顳葉皮層SIRT3mRNA 表達(dá)明顯升高。遺傳學(xué)病例對照研究也發(fā)現(xiàn)SIRT2與AD 有關(guān)，該研究對AD 病人和非癡呆對照組病人的三個單核苷酸多態(tài)性（SNPs）分析，發(fā)現(xiàn)APOEε4陰性者SIRT2rs10410544T 等位基因與AD 有關(guān)［8］。同時也發(fā)現(xiàn)SIRT3基因三種SNPs，但需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

4 結(jié)論與展望

雖然研究發(fā)現(xiàn)SIRT1 和SIRT3 可能對AD 起一定作用，但SIRT1是AD 中研究最廣泛的長壽蛋白。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為SIRT1過表達(dá)對AD 具保護(hù)作用，這引起人們探索能通過血腦屏障治療AD 的SIRT1激活物的興趣。SIRT1有多個靶點(diǎn)，雖然多靶點(diǎn)的激活可能對某一具體疾病無明顯益處，但細(xì)胞培養(yǎng)和動物模型研究顯示SIRT1 對腦組織起保護(hù)作用，可根據(jù)SIRT1活性設(shè)計(jì)治療AD 的靶點(diǎn)進(jìn)行針對性治療。

白藜蘆醇是一種天然的多酚代謝化合物，可作為SIRT1激活劑，但目前對SIRT1與白藜蘆醇之間的生物學(xué)作用和機(jī)制的聯(lián)系存有爭議，已設(shè)計(jì)出三種結(jié)構(gòu)不同的SIRT1 激活物STACs，SRT1460，SRT1720，效果較白藜蘆醇強(qiáng)1 000倍。當(dāng)這些激活物用于嚙齒類動物包括高脂肪膳食引起的肥胖鼠、ob／ob鼠和Zucker fa／fa大鼠時均能保持正常的葡萄糖代謝穩(wěn)態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)STACs 作用于SIRT1 底物如PGC－1α和FOXO3a特定的疏水基序促進(jìn)SIRT1活化，同時證明SIRT1的N 末端結(jié)構(gòu)區(qū)谷氨酸是其關(guān)鍵的活化部位，由此推斷SIRT1通過不同STACsde的化學(xué)變構(gòu)機(jī)制被直接激活［8］。而煙堿（NAM）與催化單位的保守區(qū)結(jié)合抑制SIRT1的催化活性。煙堿（NAM）與催化單位的保守區(qū)結(jié)合抑制SIRT1的催化活性，已在酵母表型篩選中發(fā)現(xiàn)第一個長壽蛋白抑制劑sirtinol，作為一種抗癌分子抑制Ras－mapk通路在多種模型中得到證實(shí)。未來研究可能會發(fā)現(xiàn)更多的作用于AD 表型或疾病病理學(xué)的長壽蛋白，以揭示其在哺乳類腦中新的功能以及與AD 的關(guān)系，為開發(fā)用于治療AD 的新藥物提供幫助。

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