沉默調(diào)節(jié)蛋白6在肝臟疾病中的作用及其機制

方 歡， 鐘曉琳

1 西南醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院， 四川 瀘州 646000； 2 西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 消化內(nèi)科， 四川 瀘州 646000

病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、酒精性脂肪性肝病(ALD)是對人類健康危害極大的常見肝臟疾病，而肝硬化、肝癌是眾多肝臟疾病的終末期表現(xiàn)。研究參與調(diào)控肝臟疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵分子，對于防治該類疾病意義重大。沉默調(diào)節(jié)蛋白6(sirtuin 6, SIRT6)是Sirtuin家族的成員之一，它通過參與葡萄糖與脂質(zhì)代謝、抗炎癥、抗氧化應(yīng)激等多種細胞功能活動[1-6]，在調(diào)節(jié)糖脂代謝、炎癥反應(yīng)、腫瘤以及衰老的發(fā)生發(fā)展等方面都具有重要的意義。多項研究證實SIRT6參與肝臟疾病的發(fā)生及發(fā)展過程，本文主要對近年來SIRT6在肝臟疾病中的作用及機制研究進展進行綜述。

1 SIRT6概述

Sirtuin家族，作為沉默信息調(diào)節(jié)因子2(silent information regulator 2,Sir2)的同源蛋白,是一類依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的去乙酰化酶[7]。該家族包括7個同源蛋白：SIRT1～7[8]，它們分別具有不同的亞細胞定位,SIRT2主要位于細胞質(zhì)，SIRT1、SIRT6和SIRT7分布在細胞核,而SIRT3、SIRT4和SIRT5主要定位于線粒體[9]，它們各自發(fā)揮著重要的生理功能。

SIRT6基因定位于人類第19號染色體(19p13.3)，有2個異構(gòu)體，全長8427 bp，包含8個外顯子，由1068個寡核糖核苷酸組成，啟動子區(qū)缺乏經(jīng)典的TATA框和CAAT框，存在300 bp左右的CpG島。人類SIRT6基因含有355個氨基酸，相對分子質(zhì)量為391 000，等電點為9.12[10]。SIRT6的結(jié)構(gòu)與Sir2家族其他成員有所不同,它的空間結(jié)構(gòu)中含有1個展開的鋅結(jié)合區(qū),而缺乏靈活保守的NAD+結(jié)構(gòu)環(huán)。此外，SIRT6以單螺旋結(jié)構(gòu)取代NAD+結(jié)合環(huán)，即使在缺乏乙酰化底物時，此結(jié)構(gòu)仍可使SIRT6與NAD+結(jié)合,并保持較高的親和力[11]。研究表明SIRT6主要具備去乙酰化酶活性以及單ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶活性。近來還有研究[12]指出，SIRT6具有去脂肪酰化酶活性，它可通過自身存在的疏水袋結(jié)構(gòu)容納脂肪酰基團，進而發(fā)揮去脂肪酰化作用。因此，SIRT6可以調(diào)節(jié)糖脂代謝，保持機體能量代謝的平衡，維持機體正常的功能[3]，還參與了抗細胞凋亡及調(diào)控腫瘤等過程。

2 SIRT6與病毒性肝炎

病毒性肝炎是指由嗜肝病毒導(dǎo)致的肝臟感染性疾病，其中由HBV引起的慢性乙型肝炎(CHB)于我國最為常見，已成為人類健康的一大威脅[13]。

已有研究證實過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)作為一種重要的肝富集轉(zhuǎn)錄因子，可以在轉(zhuǎn)錄水平上激活HBV的復(fù)制[14]。謝冰玨等[15]則通過實驗發(fā)現(xiàn)PPARα能直接與HBV cccDNA結(jié)合并有助于招募組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶p300到cccDNA上，從而調(diào)控HBV微染色質(zhì)的表觀遺傳學(xué)和HBV復(fù)制。Guidotti等[16]研究發(fā)現(xiàn)激活PPARα的配體之后，HBV的轉(zhuǎn)錄復(fù)制水平明顯提高。除此之外，吳小桃等[17]通過將基于PPARα設(shè)計的反義寡核苷酸作用于HepG2.2.15細胞的實驗，初步確定該反義寡核苷酸具有抑制HBV復(fù)制的作用。這些研究都表明PPARα在HBV的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制過程中發(fā)揮了重要作用。

因此，理論上SIRT6 可通過調(diào)節(jié)PPARα的表達進一步調(diào)控HBV的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制。有研究[18]也發(fā)現(xiàn)PPARα沉默可明顯降低HBV核心啟動子(HBV Cp)的活性，而SIRT6通過上調(diào)PPARα信號通路的表達，激活了HBV核心啟動子。進一步實驗[19]表明，在Hep G2.2.15細胞和已感染HBV的Hep G2-NTCP細胞中，SIRT6抑制劑OSS128167可明顯抑制SIRT6的去乙酰化酶活性，顯著減弱SIRT6對HBV轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的促進作用,故可以嘗試以SIRT6為靶點研制更多治療CHB的藥物。

3 SIRT6與NAFLD

NAFLD是指除外酒精和其他明確的肝損害因素所致的，以肝臟脂肪變性為主要特征的臨床病理綜合征[20]。關(guān)于NAFLD的發(fā)病機制仍不完全清楚，目前普遍認可的“多重打擊學(xué)說”認為，NAFLD的發(fā)生發(fā)展與脂代謝紊亂、胰島素抵抗(insulin resistance，IR)、腸道微生態(tài)、營養(yǎng)狀態(tài)及遺傳等多種因素有關(guān)[21-22]。

肝細胞內(nèi)脂質(zhì)過量沉積是NAFLD發(fā)病機制之一,SIRT6可以通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子及轉(zhuǎn)錄輔助因子的活性，參與調(diào)節(jié)糖脂代謝、胰島素分泌等多條代謝通路，從而維持機體糖脂代謝的穩(wěn)態(tài)[3]。實驗表明可以通過上調(diào)小鼠肝臟SIRT6的表達水平保護由高脂飲食所引發(fā)的代謝紊亂；相反小鼠肝臟內(nèi)缺失SIRT6會導(dǎo)致糖脂代謝紊亂[23]。有研究[3]表明，SIRT6缺乏可以使參與甘油三酯合成的基因表達增強以及β-氧化基因表達減弱，進而導(dǎo)致甘油三酯的大量積累。Elhanati等[6]發(fā)現(xiàn)，SIRT6過表達可降低小鼠的低密度脂蛋白膽固醇水平，并且阻礙肥胖所引起的組織損害。還有研究[24]發(fā)現(xiàn)SIRT6通過其H3K9和H3K56的脫乙酰基作用抑制PCSK9基因活性，抑制PCSK9介導(dǎo)低密度脂蛋白受體降解，也表明SIRT6對于調(diào)節(jié)低密度脂蛋白膽固醇的平衡十分重要。SIRT6還可通過抑制AKT、IR、胰島素受體底物(insulin receptor substrate,IRS)等多個蛋白發(fā)揮負性調(diào)節(jié)AKT磷酸化的作用，從而抑制胰島素IGF-1信號通路和AKT信號通路[25]。除此之外，研究證實SIRT6可通過線粒體氧化、鈣泵活化和質(zhì)膜去極化能力控制葡萄糖促胰島素分泌能力。在SIRT6缺失的MIN6細胞(β細胞系)中，葡萄糖促胰島素分泌下降，β細胞ATP水平和線粒體耗氧率明顯下降，應(yīng)答氯化鉀和葡萄糖的鈣離子活性也降低，提示其細胞質(zhì)膜去極化能力受損[26]，細胞凋亡增加。相反，SIRT6過表達可減少β細胞凋亡[27]。

脂滴大量沉積還會造成脂毒性，從而觸發(fā)線粒體氧化應(yīng)激產(chǎn)生大量的活性氧(reactive oxygen species,ROS),促進促炎細胞因子如TNFα和IL-6釋放[28]，TNFα可以激活NF-κB促進炎癥發(fā)生。SIRT6可以通過去乙酰化靶基因啟動子部位的H3K9抑制NF-κB靶基因的表達，進一步抑制TNFα信號通路發(fā)揮抗炎作用[29]。除此之外，SIRT6還可以與c-JUN相互作用，使促炎基因(包括IL-6和TNFα)啟動子上的H3K9去乙酰化[30]，從而發(fā)揮抗炎作用。由此可見SIRT6可以通過多條途徑參與NAFLD的發(fā)生與進展，針對SIRT6的去乙酰化作用及機制研究可能為治療NAFLD提供一種新思路。

4SIRT6與ALD

ALD是由于大量飲酒所致的肝臟疾病，酒精誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激對酒精性肝病的發(fā)生發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。乙醇代謝的過程中產(chǎn)生的大量ROS可降低肝細胞的抗氧化能力，促使細胞凋亡后還可導(dǎo)致Kupffer細胞中的核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB被激活,隨后釋放出炎性因子TNFα，與肝細胞結(jié)合后作用于信號通路，進一步誘導(dǎo)肝細胞凋亡[31-33]。

研究已證實，SIRT6可通過抑制TNFα信號通路發(fā)揮抗炎作用[29]。除此之外，有實驗發(fā)現(xiàn)SIRT6可以通過增強PPARα啟動子活性，上調(diào)其信號通路表達，促進脂肪酸氧化，從而調(diào)控脂質(zhì)氧化代謝[34]，進而改善ALD。目前國外也有研究[2]證實SIRT6可通過去乙酰化作用共同激活金屬轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子1(metal regulatory transcription factor 1，MTF1)來增強Mt1和Mt2基因的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)，從而增強防御系統(tǒng)抵抗酒精中毒的能力，抵抗乙醇誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、組織損傷和炎癥反應(yīng)。由此可見SIRT6可能成為ALD的有效治療靶點。

5 SIRT6與肝硬化

肝硬化最重要的病理生理過程之一是肝纖維化，肝星狀細胞(HSC)是各種病因?qū)е碌母卫w維化發(fā)生的核心細胞，TGFβ信號通路是HSC激活和活化的重要信號通路[35-37]。

在所有肝細胞類型中，SIRT6在HSC中高表達，而在活化的HSC和纖維化肝臟細胞中表達降低,提示SIRT6可能具有抗纖維化作用[38]。筆者前期研究證實，SIRT6可以通過賴氨酸殘基K333和K378脫乙酰化使Smad3活性受到抑制，進而負調(diào)節(jié)TGFβ-Smad3途徑，減輕肝臟纖維化。相反，SIRT6缺乏易觸發(fā)肝細胞炎癥和HSC導(dǎo)致的纖維化[39]。除了Smad3,SIRT6還通過Smad2途徑抗纖維化[40-42]。SIRT6可通過使TGFβ信號通路下游介質(zhì)Smad2上的保守賴氨酸54脫乙酰化，調(diào)節(jié)Smad2的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制TGFβ信號傳導(dǎo)，減輕肝臟纖維化[38]。可見SIRT6在預(yù)防HSC活化和抑制肝纖維化中起著關(guān)鍵作用，可能成為肝纖維化的潛在治療靶標(biāo)，從而進一步治療肝硬化。

6 SIRT6與肝癌

肝細胞癌是最常見的一類肝臟惡性腫瘤,已經(jīng)嚴重危害到人類健康[43-44]。表觀遺傳學(xué)調(diào)控在肝細胞癌的發(fā)病中發(fā)揮著重要作用。現(xiàn)有研究[45]證實，組蛋白修飾異常與肝癌細胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲等密切相關(guān)。

SIRT6作為組蛋白去乙酰化酶家族的一員，在肝細胞癌中經(jīng)常異常表達，與肝細胞癌的發(fā)病機制關(guān)系密切[46]。Min等[47]通過小鼠早期肝癌模型實驗證實上調(diào)SIRT6表達水平會加快原癌細胞的凋亡，可以顯著抑制早期肝癌的發(fā)展。還有實驗證實SIRT6的特異性激動劑MDL-800通過改變SIRT6的構(gòu)象進而激活SIRT6的去乙酰化酶活性，導(dǎo)致肝癌細胞中H3K9ac和H3K56ac水平整體下降,提示可通過激動SIRT6阻滯細胞周期，抑制肝癌細胞增殖[48]。Sebastián等[4]研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6可通過抑制有氧糖酵解，進而阻礙小鼠胚胎成纖維細胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞。敲除小鼠的SIRT6基因后，腫瘤細胞的數(shù)量、大小和侵襲性均增加。同時，van Meter等[49]通過實驗證明,SIRT6過表達后可在不影響正常細胞的情況下，通過其單ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶活性殺滅腫瘤細胞,也提示SIRT6是一個抑癌基因。然而也有文獻[50]報道SIRT6可能是一種潛在的促癌基因，可以通過抑制AMPK信號通路進一步增強COX-2的表達，促進癌細胞的增殖。有實驗[51]證實SIRT6通過刺激E-鈣黏著蛋白的自噬降解來促進肝細胞癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和腫瘤的轉(zhuǎn)移。還有研究[52]表明，降低SIRT6的表達,可以增加肝癌細胞對放化療的敏感性，降低肝癌細胞的活力,增強肝癌細胞的凋亡反應(yīng)，提示SIRT6可作為肝癌治療的潛在靶點。

雖然SIRT6在肝癌治療中的具體作用尚有爭議，其雙重作用是否與組織、因子分布乃至腫瘤分型及發(fā)展階段有關(guān)也尚需進一步探索,但SIRT6及其藥理激活為肝細胞癌的潛在治療提供了方法。

7 結(jié)語與展望

SIRT6屬于組蛋白去乙酰化酶蛋白家族成員，SIRT6在多種肝臟疾病中發(fā)揮作用，可通過上調(diào)PPARα激活HBV核心啟動子；通過H3K9和H3K56去乙酰化作用抑制PCSK9基因活性，以及抑制AKT、IR、IRS等多個蛋白參與調(diào)節(jié)糖脂代謝；通過去乙酰化H3K9沉默NF-κB，發(fā)揮抗炎作用；通過調(diào)節(jié)TGFβ-SMAD2/3通路發(fā)揮抗肝纖維化作用；還可通過脫乙酰基共激活MTF1來增強Mt1和Mt2基因的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)，增強防御系統(tǒng)抵抗酒精中毒的能力。然而，SIRT6調(diào)控肝細胞癌的具體機制尚未完全清楚，SIRT6對急性肝損傷的作用亦需進一步深入研究。

因此深入研究SIRT6的生物學(xué)特性及功能，闡明其在肝臟疾病中的作用，可能為治療各種肝病提供新的靶點，研究其各種調(diào)控因素對肝臟疾病的影響可能為新的治療方法提供思路。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：方歡負責(zé)收集資料，分析資料，撰寫文章及修改文章；鐘曉琳負責(zé)擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫文章，修改文章并最后定稿。