SIRT2在心血管疾病發生發展中的研究進展

吳雨卉+孫經武

【摘要】 心血管疾病是威脅人類健康的一大類疾病，針對其發病機制可以從多個方面進行討論分析，包括氧化應激、炎癥反應、細胞的凋亡與自噬、心肌缺血再灌注及老齡化、能量限制等方面。然而，對于各發病機制的發生發展過程，諸多研究發現與Sirtuin家族密切相關。并且Sirtuin家族與糖脂代謝等心血管疾病的危險因素也有著緊密的相關性。Sirtuin家族是一種沉默信息調控因子，包括SIRT1-7七個家族成員，但近期有研究發現SIRT2在心血管疾病及其發病機制中也有相似或者相悖的作用?，F就SIRT2在心血管疾病及其發病機制中的研究作一統計及論述。

【關鍵詞】 SIRT2； 氧化應激； 能量限制； 老齡化； 細胞自噬； 心血管疾病

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2017.7.088 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6805（2017）07-0162-03

【Abstract】 Cardiovascular disease is a kind of disease threatening human health.As for the pathogenesis，it can be analyzed from many aspects，including oxidative stress，inflammatory reaction，cell apoptosis and autophagy，myocardial ischemia reperfusion，and aging，energy restriction etc.However，many studies have found that the Sirtuin family is closely related to the occurrence and development of the pathogenesis.Sirtuin family also play an important role in the risk factors of glucose and lipid metabolism.Sirtuin family is a kind of silent information regulation factor，including SIRT1-7 seven family members，but recent studies have found that SIRT2 in cardiovascular disease and its pathogenesis also have similar or contrary role.It will discuss the effect of SIRT2 in cardiovascular disease and its pathogenesis in this paper.

【Key words】 SIRT2； Oxidative stress； Caloric restriction； Aging； Autophagy； Cardiovascular disease

First-authors address：Yantai Affiliated Hospital of Binzhou Medical University，Yantai 264100，China

心血管疾病一直以來是威脅人類生命健康的一大類疾病。根據2015年《中國衛生和計劃生育統計年鑒》、國家衛生計生委冠心病介入治療網絡申報數據、ChinaPEACE 研究等研究發現，我國冠心病、急性心肌梗死、心律失常等的發生率呈逐年上升趨勢。因此，心血管疾病的防治需要更加急切地關注。從預防及治療方向，研發新型心血管相關藥物，具有十分重要的意義。心血管疾病的發病機制，目前尚不明確，但目前得到認識的機制包括氧化應激、細胞自噬、細胞的凋亡與再生等等。而目前研究表明Sirtiun家族與其發生機制有著密不可分的關系，下面給予一一論述。

1 SIRT2

Sirtuin-2，即SIRT2，是Sirtuin家族（沉默信息調控因子）的成員之一，是由Sirt2（silent information regulator2）基因編碼的一種NAD+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）依賴的去乙?；浮Ｆ浠蚨ㄎ辉诔Ｈ旧w19q13.2上。研究發現，SIRT2不僅存在于細胞質當中，且Brachmann[1]研究發現SIRT2可在有絲分裂期間穿梭于細胞質與細胞核之間。類似于Sirtuin家族的其他成員，其具有高度保守的NAD+依賴的去乙酰化酶活性。Frye[2]同時也提出其具有ADP-核酸轉移酶活性。通過作用于不同的細胞，通過不同的信號通路發揮著多樣的作用。SIRT2參與了多種病理生理的進展過程，包括老齡化、能量限制、應激反應，以及細胞凋亡和炎癥反應等等。并且在線粒體的發生及生物晝夜節律的調節上也發揮著一定的作用。最近的研究發現，SIRT2在多種腫瘤的發生、神經系統相關退行性疾病、衰老相關疾病及心血管系統疾病中有關，通過FOXO轉錄因子，α-微管蛋白，PEPCK1及 NF-κB等相關信號通路發揮作用。

2 SIRT2與其相關發病機制

2.1 SIRT2與氧化應激

最近，有報道發現SIRT2在氧化應激中的生物學功能。氧化應激，由于過氧化氫水平升高，增加在NIH3T3細胞中SIRT2的表達和通過去乙?；瘉砑せ頕OXO3基因，上調MnSOD進而降低ROS水平。在小鼠巨噬細胞樣細胞系中，具有細胞滲透功能的pep-1-sirt2 蛋白可以誘導小鼠細胞脂多糖和H2O2相關性死亡[3]。同樣，pep-1-sirt2能夠下調細胞內ROS的水平，以及錳超氧化物歧化酶，過氧化氫酶和GPX表達的升高。SIRT2介導的去乙酰基作用和對葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD）的激活，刺激戊糖磷酸途徑，來提供細胞內NADPH以抵抗氧化損傷[4]。另一方面，一項研究利用cDNA微陣列證實在原代培養的內皮細胞中敲除SIRT2，在氧化應激反應中會導致通用基因表達的變化。其中大部分是在敲除SIRT1時而沒有改變的。重要的是，對SIRT2給予藥物抑制可以減輕氧化應激誘導的內皮細胞損傷[5]。在研究較深入的神經退行性病變的當中，脊髓及腦的缺血再灌注損傷機制中，氧化應激被廣泛提及，并且王振飛等[6]及鄭超波等[7]的研究表明，通過調控 NF-κB 和 FOXO3a 影響腦缺血再灌注損傷后的炎癥和氧化應激水平的，并在動物實驗中得以驗證。

2.2 SIRT2與細胞自噬

越來越多的證據表明了SIRT2和自噬之間也存在密切的聯系。SIRT2過表達通過抑制神經細胞聚集體的形成來抑制溶酶體介導的自噬作用。SIRT2敲除可增加基底細胞的自噬作用。

Inoue[8]研究發現SIRT2在內皮細胞的氧化應激及自噬作用中發揮著重要作用。SIRT2對血管內皮細胞功能的調節具體機制目前仍沒有報道。但已有研究表明，SIRT2可能參與介導血管緊張素II誘導的內皮細胞遷移，其機制是通過調節α-微管蛋白乙?；臀⒐苤亟M，此研究通過觀察并驗證了SIRT2沉默后五個基因的表達，其中，CALDl（鈣調結合蛋白）和CNN2參與細胞骨架的組成和細胞收縮和遷移；而CASP7（CASPASE 7）能夠結合RRAGC（Ras相關蛋白），參與自噬相關的mTOR信號通路的。然而，SIRT2在調節心臟的自噬中的作用仍需進一步驗證。

2.3 SIRT2與心肌缺血再灌注

心肌缺血再灌注是冠狀動脈硬化性心臟病機制中目前研究較多的一個，心肌缺血再灌注的發病機制復雜，包括氧化應激、炎癥反應、細胞凋亡、能量代謝等等。而這眾多機制中均有Sirtuin家族的參與，包括目前研究較多的Sirt1，在諸多關于老齡化、氧化應激以及心衰的研究中，SIRT1的表達是上調的，而在I/R中，SIRT1的表達則是下調的，SIRT1通過不同的信號通過發揮重要作用，但具體機制不明。SIRT1具有NAD+活性，可調節某些蛋白的去乙?；amamoto等[9]研究表明，NMN可激活心臟的NAD+活性，進而減輕心肌的I/R損傷。但是該作用卻沒有在SIRT1基因敲除小鼠中得到驗證。然而有關于SIRT2的研究表明，作為Sirtuin家族的細胞質形式，SIRT2在細胞缺氧-再氧化損傷中是上調的[10]。另一方面，下調SIRT2，可以增強14-3-3-ξ的表達，進而改變Bcl-2死亡相關促進因子（BAD）從線粒體到細胞質的過程中的亞細胞定位。

2.4 SIRT2與能量限制

大量研究表明能量限制與衰老相關疾病及各種慢性病具有相關性。比如說高血壓、糖尿病、阿爾茨海默癥及冠心病等心血管疾病。Krishnan等[11]證實SIRT2能夠作用于脂肪細胞中脂肪酸的氧化過程，抑制PGC-1α復合物并能夠抑制脂肪酸氧化過程中的SIRT2的過表達。諸多試驗證實SIRT2通過不同信號通路調節能量限制的過程，包括葡萄糖的代謝及脂肪酸的氧化等過程。因此心臟高能量消耗的過程中，SIRT2會發揮怎樣的作用，需進一步探究。

3 SIRT2與心血管相關疾病

3.1 SIRT2與代謝綜合征

諸多研究表明，在脂肪細胞的分化、胰島素抵抗、血糖的調節中，SIRT2發揮著重要作用。而且在Sirtuin家族的七個成員當中，SIRT2在脂肪細胞中的分布是最廣泛的。研究發現，Sirt2通過調節FOXO1的乙?；瘉硪种浦炯毎姆只痆12-14]。在脂肪組織中具有對抗肥胖和代謝綜合征（腹部肥胖、高脂血癥、胰島素抵抗）的功能，而肥胖和代謝綜合征則與內皮功能失調、冠狀動脈粥樣硬化、心肌病等心血管病并發癥密切相關。研究證實，磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK1）的活性增強和II型糖尿病有關。PEPCK1是糖異生的關鍵酶，乙?；?去乙酰化的調節影響著PEPCK1的穩定性。PEPCK1的乙?；瘯龠M其泛素化及降解。相反地，SIRT2則可以去乙?；疨EPCK1并穩定PEPCK1功能[15]。該研究為SIRT2在糖尿病方面的藥物研究開辟了新思路。

3.2 SIRT2與老年性疾病

Sirtuin家族在最初的發現中便是與原核生物至真核生物及哺乳動物的壽命有關。Sirtuin家族中SIRT1在衰老相關疾病的研究頗多，但SIRT2在老年性疾病中也有著重要的作用。包括代謝綜合征、腫瘤、中樞神經系統疾病、神經退行性疾病等，尤其是在帕金森、亨頓病的研究頗多并且細致[16]。有研究發現，在中樞神經系統的髓鞘形成過程中，SIRT2的表達是上升的中，SIRT2可以去乙?；瘍绕ぜ毎斨醒芫o張素Ⅱ誘導的微管蛋白，進而導致血管重構。該研究同時利用SIRT2的抑制劑Sirtinol和耗盡SIRT2做預處理，阻斷機械張力引起的微管的變化，免疫熒光檢測到在小鼠大動脈內膜中血小板-內皮細胞黏附分子-1陽性細胞中，乙?；奈⒐艿鞍酌黠@減少[17]。另外血壓的形成，血管內平滑肌的收縮起著至關重要的作用，在陳斯國等[18]的研究中，在高血壓大鼠模型及血管平滑肌細胞培養實驗中，SIRT1及SIRT2的表達是上升的，其通過調節轉化生長因子-β1及血管平滑肌細胞縫隙連接蛋白ζ-43（Cx-43）而發揮作用。

3.4 SIRT2與心力衰竭

SIRT2參與細胞周期的調節，參與細胞骨架結構的調整。而微管蛋白作為細胞骨架的重要組成成分，在不同的細胞中發揮著不同的作用。在Koide等研究證實，在體內或者體外的實驗中，微管蛋白的解聚可改善心室的收縮功能。而近期有研究表明通過抑制AGE信號通路進而抑制SIRT2的去乙酰化作用，使α微管蛋白乙酰化，促成微管蛋白的穩定性，進而影響糖尿病性心肌病及相關心力衰竭的進展[19]。

關于SIRT2的研究涉及到心血管疾病的各個方面，從基因、細胞水平，從發病機制、危險因素到確切疾病，包括，基因的沉默、表達及調控，細胞周期的調節、細胞代謝、細胞的分化，細胞的自噬、再生及凋亡，葡萄糖及脂肪的氧化分解及能量生成，進而引發的氧化應激、炎癥反應、能量限制、糖脂代謝及各相關心血管或者衰老相關疾病病理及功能的變化。SIRT2通過作用于不同底物的不同作用位點發揮著不同的生理作用，其中常見的底物包括α-微管蛋白、組蛋白H3/H4，FOXO1、FOXO3、Par-3、P300、PEPCK1、p65、14-3-3β/γ等等，通過去乙?；疞ys-40、Lys-56、Lys-16等或者磷酸化Ser-331，-368等位點，發揮著各自的作用。例如，對少突膠質細胞細胞骨架的調節、細胞周期的調控、脂肪細胞的分化、氧化應激的調控、細胞的生長、停滯和凋亡，外周髓鞘化的調制，P300自動乙酰化的調節，血糖平衡，NF-κB依賴的基因表達的調節，細胞骨架動力學，p53活性的下調等等。目前，對于SIRT2在中樞神經系統、神經退行性病變，例如帕金森病、亨頓病等，及腫瘤的研究較多，作用通路等研究較為細致。但是在心血管疾病方面的研究，具體確切功能作用，仍未得以證實。且有些研究證實SIRT2通過調節TNF-α、RIP1、RIP3作用于細胞程序性壞死，在相關的SIRT2敲除小鼠的動物實驗中，該作用在心肌缺血再灌注損傷中得以驗證，但是在之后的實驗中，則不能再次被復制[20]。因此SIRT2在此方面的研究，需要多次重復的試驗多次驗證，以追求結果的真實性。因此SIRT2能否像SIRT1或者SIRT3那樣，為心血管疾病治療或者預防的靶點。下一步的研究需要細化SIRT2發揮作用的位點、相對應的信號通路及作用機制。為SIRT2相關藥物在心血管疾病中的臨床應用開辟新的道路。

參考文獻

[1] Brachmann C B.The SIR2 gene family，conserved from bacteria to humans，functions in silencing，cell cycle progression，and chromosome stability[J].Genes & Development，1995，9（23）：2888-2902.

[2] Frye R A.Characterization of Five Human cDNAs with Homology to the Yeast SIR2 Gene：Sir2-like Proteins （Sirtuins） Metabolize NAD and May Have Protein ADP-Ribosyltransferase Activity[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，1999，260（1）：273-279.

[3] Eo S H.PEP-1-SIRT2 causes dedifferentiation and COX-2 expression via the MAPK pathways in rabbit articular chondrocytes[J].Exp Cell Res，2015，339（2）：351-359.

[4] Wang Y P.Regulation of G6PD acetylation by SIRT2 and KAT9 modulates NADPH homeostasis and cell survival during oxidative stress[J].EMBO J，2014，33（12）：1304-1320.

[5] Liu J.Global Gene Expression Profiling Reveals Functional Importance of Sirt2 in Endothelial Cells under Oxidative Stress[J].Int J Mol Sci，2013，14（3）：5633-5649.

[6]王振飛，吳文堅，陳新用，等.SIRT2在大鼠脊髓缺血再灌注損傷中的作用[J].脊柱外科雜志，2015，13（2）：111-114.

[7]殷衛海，劉建榮，鄭江.SIRT2對腦缺血再灌注損傷后神經保護作用及機制研究[J].中風與神經疾病學雜志，2011，28（11）：1001-1006.

[8] Inoue T，Nakayama Y，Li P，et al.SIRT2 knockdown increases basal autophagy and prevents postslippage death by abnormally prolonging the mitotic arrest that is induced by microtubule inhibitors[J].FEBS J，2014，281（11）：2623-2637.

[9] Yamamoto T，Byun J，Zhai P，et al.Nicotinamide mononucleotide，an intermediate of NAD+ synthesis，protects the heart from ischemia and reperfusion[J].PLoS One，2014，9（6）：98972.

[10] Lynn E G，Mcleod C J，Gordon J P，et al.SIRT2 is a negative regulator of anoxia-reoxygenation tolerance via regulation of 14-3-3 zeta and BAD in H9c2 cells[J].FEBS Lett，2008，582（19）：2857-2862.

[11] Krishnan J，Danzer C，Simka T，et al.Dietary obesity-associated Hif1alpha activation in adipocytes restricts fatty acid oxidation and energy expenditure via suppression of the Sirt2-NAD+ system[J].Genes Dev，2012，26（3）：259-270.

[12] Yu J，Auwerx J.The role of sirtuins in the control of metabolic homeostasis[J].Ann N Y Acad Sci，2009，1173（1）：10-19.

[13] Jing E，Gesta S，Kahn C R.SIRT2 regulates adipocyte differentiation through FoxO1 acetylation/deacetylation[J].Cell Metab，2007，6（2）：105-114.

[14] Wang F，Tong Q.SIRT2 suppresses adipocyte differentiation by deacetylating FOXO1 and enhancing FOXO1's repressive interaction with PPARgamma[J].Mol Biol Cell，2009，20（3）：801-808.

[15] Jiang W，Wang S，Xiao M，et al.Acetylation regulates gluconeogenesis by promoting PEPCK1 degradation via recruiting the UBR5 ubiquitin ligase[J].Mol Cell，2011，43（1）：33-44.

[16] Zhu H，Zhao L，Wang E，et al.The QKI-PLP pathway controls SIRT2 abundance in CNS myelin[J].Glia，2012，60（1）：69-82.

[17] Hashimoto-Komatsu A，Hirase T，Asaka M，et al.AngiotensinⅡ induces microtubule reorganization mediated by a deacetylase SIRT2 in endothelial cells[J].Hypertens Res，2011，34（8）：949-956.

[18]陳斯國，吳宇奇，李一帆，等.轉化生長因子-β1及Sirt1/2參與高血壓誘導的血管平滑肌細胞縫隙連接蛋白-43的表達及細胞增殖[J].生物物理學報，2011，28（9）： 743-753.

[19] Yuan Q，Zhan L，Zhou Q Y，et al.SIRT2 regulates microtubule stabilization in diabetic cardiomyopathy[J].Eur J Pharmacol，2015，764（11）：554-561.

[20] Narayan N，Lee I H，Borenstein R，et al.The NAD-dependent deacetylase SIRT2 is required for programmed necrosis[J].Nature，2012，492（7428）： 199-204.

（收稿日期：2016-11-26）