Sirt1减轻脂肪肝供体缺血/再灌注损伤作用的研究进展

林元邦，盛明薇，逯宁（.天津医科大学总医院普通外科，天津 30005；.天津市第一中心医院麻醉科，天津 3009）

肝移植是治疗终末期肝病的唯一有效手段［1］。由于供体来源有限，大量患者在等待肝移植过程中死亡［2］。供肝短缺已成为肝移植发展的瓶颈。扩大供体来源、增加边缘供肝利用率有助于改善这一临床困境［3-4］。边缘供肝主要包括老龄供肝、脂肪供肝以及心脏死亡捐献供肝。其中脂肪供肝由于其本身病理学特点，围术期肝缺血/再灌注（ischemia reperfusion，I/R）损伤发生率明显增高，术后也更易出现移植肝功能低下甚至无功能、胆道并发症及乙型肝炎病毒感染复发等风险，严重影响患者预后［5］。为了提高肝移植患者术后生存率、充分利用有限的供肝资源，增强脂肪供肝抗I/R能力至关重要。对肝I/R损伤的机制探索是一个不断深化的过程，从最初的氧自由基学说到细胞凋亡与坏死学说［6-7］，其中三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）储备不足所致细胞内外电解质浓度失衡及细胞内钙超载是导致细胞损伤的重要因素。沉默信息调节因子 1（silent information regulator， Sirt1）是一种高度保守的Ⅲ型组蛋白/非组蛋白去乙酰酶抑制剂家族成员，主要定位于心血管、肝脏等代谢旺盛的组织或器官，其在调控脂质代谢、维持线粒体功能及延缓衰老方面发挥着重要作用［8］。因此，Sirt1可能成为减轻脂肪供肝I/R损伤的重要分子靶点。本文就近年来Sirt1缓解脂肪供肝I/R损伤的作用及分子机制研究进展进行综述。

1 Sirt1的生物合成及活性调控

Sirt1又称组蛋白去乙酰化酶1，是一种依赖尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide， NAD+）的Ⅲ型组蛋白去乙酰化酶，属于Sirtuin蛋白家族，具有高度保守性，几乎存在于所有哺乳动物细胞内［9］。由于细胞自身的特异性，Sirt1的亚细胞定位不尽相同。通过免疫荧光及电穿孔技术观察胚胎鼠脑组织Sirt1的分布情况发现，Sirt1主要定位于脑室和侧脑室管膜下层的前体神经元细胞质中，少部分定位于细胞核内［10］。此外，不同成熟度的组织和细胞内Sirt1定位也存在差异。Tanno等［11］发现在肌原细胞中，Sirt1主要定位于细胞核，细胞分化后Sirt1主要定位于细胞质。在肾脏细胞中，尽管I/R可提高细胞内Sirt1的总量，但是细胞核含量却相对降低并导致细胞损伤［12］。另有研究发现，小鼠肝实质细胞缺氧/复氧可抑制Sirt1活性、减少细胞核内叉头框蛋白3α（FoxO3α）去乙酰化［13］，说明Sirt1的亚细胞定位与其发挥的作用密切相关。作为能量感应的“分子开关”，Sirt1参与调节多种代谢及生理过程：① 与单磷酸腺苷（adenosine monophosphate， AMP）依赖的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）相互作用参与自噬诱导，增强机体在能量限制条件下的调节及耐受性，提高细胞自我修复及存活能力［14］；② 通过与FoxO、核转录因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、肿瘤抑制基因p53等多种核转录因子结合，调控能量代谢［15］；③ 作用于包括周期蛋白2在内的生物节律调控因子，参与控制细胞周期和延缓细胞衰老［16］。

2 脂肪供肝对I/R损伤更敏感

与正常肝脏相比，脂肪供肝肝移植术后发生原发性移植物无功能（primary non-function， PNF）的风险更高。Ploeg等［17］对原位肝移植术后PNF现象进行风险因素分析，出现肝移植后PNF的供肝80%具有不同程度脂肪变。通过建立大鼠脂肪肝供体肝移植模型发现，脂肪变肝脏对冷、热缺血及再灌注损伤更为敏感，I/R后的损伤程度更重［18］。脂肪肝I/R损伤更严重的可能原因包括：① 肝脏微循环结构破坏：脂肪肝I/R损伤的重要原因之一是微循环障碍。一方面，含有脂滴的脂肪肝细胞可加重肝索肿大及肝窦腔狭窄，降低肝窦血流，最终导致供肝保存时保存液灌注不充分［19］；另一方面，供肝低温保存中细胞内脂质可进一步固化，肝脏再灌注可引起肝细胞破裂、大量脂质释放，进一步堵塞肝窦腔，加重微循环障碍［20］。② 脂质过氧化程度增加：I/R可产生大量氧自由基，其化学性质活泼、氧化作用强，是导致肝细胞损伤的重要因素。动物实验表明［21］，与正常肝脏相比，脂肪肝I/R可引起更多的多形核白细胞激活，脂肪供肝内包括谷胱甘肽在内的抗氧化物质含量减低。而肝脏脂肪变改变了线粒体膜的脂质结构，利于脂质过氧化物形成。这不仅可以改变离子通道、膜蛋白酶等脂质结构，还为氧自由基的攻击提供了大量底物。③ 炎性介质大量释放：与正常肝脏相比，脂肪肝I/R损伤亚急性期时中性粒细胞浸润现象更明显［22］。中性粒细胞在微血管内聚集、黏附，通过激活蛋白水解酶并释放炎性介质诱导组织损伤。同时，库普弗细胞释放肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎性因子，补体系统激活可进一步加重组织损伤［23］。

3 Sirt1在脂肪供肝I/R损伤中的作用

3.1 促进细胞自噬：自噬是一种高度保守的生物学过程，它可将受损或不被需要的细胞器及生物大分子吞噬进入囊泡并在溶酶体作用下被降解，用以维持细胞稳态及能量平衡。生理水平下自噬维持在较低水平，饥饿、缺血等外界因素可激活自噬发挥防御性效应［24］。长期饮酒致使吸收到体内大量乙醇，可抑制Sirt1活性，促进肝脏脂质沉积，加重肝脏坏死［25］。在C57 BL小鼠肝I/R损伤模型中，Sirt1激活剂SRT1720可通过诱导肝细胞自噬小体形成提高ATP水平、抑制细胞凋亡与坏死，最终发挥肝脏保护效应［26］。而利用新型器官保存液IGL-1保存供肝可减轻移植肝再灌注损伤，其机制与Sirt1被激活、自噬特异性蛋白LC3和Beclin-1表达增加有关［27］。另有研究发现，在大鼠脂肪肝I/R损伤模型中，自噬水平降低而Sirt1活性也被抑制［28］。Sirt1调节自噬的途径包括以下两种：① 进入细胞核与调控自噬转录因子相互作用。其中FoxO是重要的转录因子，人类共有4个FoxO同源基因（FoxO 1～4）。研究发现，小檗碱可促进肝细胞核内Sirt1对FoxO3α的去乙酰化，上调自噬相关蛋白表达，改善移植肝I/R损伤［29］。② 在细胞质中与自噬相关蛋白Atg5、Atg7及Atg8结合形成复合物，直接激活自噬［30］。

3.2 抑制NF-κB表达：NF-κB是一类分布广泛的真核细胞转录因子家族，包含RelA、RelB、c-Rel、NF-κB1 及 NF-κB2［31-32］。生理情况下，这些因子存在于细胞浆并与IκB结合形成无活性复合物，在外界应激条件下，IκB被磷酸化而降解，随后NF-κB入核调控炎症因子的转录［33］。Sirt1可以明显抑制NF-κB相关信号通路。在脂肪肝小鼠模型中，NF-κB炎症通路处于过度激活状态，而Sirt1表达相对减低。白藜芦醇预处理可通过抑制IκB降解减少NF-κB入核，发挥明显的抗炎作用［34］。研究发现，Sirt1可促使 NF-κB亚基RelA/p65第310位赖氨酸残基去乙酰化，从而抑制RelA下游炎性因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）表达，减轻肝脏I/R损伤［35］。

3.3 减轻内质网应激（endoplasmic reticulum stress，ERS）：在肝脏脂质过氧化进程中，内质网也是自由基攻击的重要靶点。在缺血、缺氧等情况下，内质网正常生理功能发生紊乱、未折叠蛋白堆积于内质网腔内，引发ERS［36］。适度的ERS是细胞抵御外界环境变化的一种适应性反应，而过度的ERS将引发细胞内钙离子严重失衡，损伤线粒体并最终介导细胞死亡。研究人员对非酒精性脂肪肝患者的肝脏组织检测发现，未折叠蛋白反应相关分子表达上调，肝细胞凋亡率增加［37］。近年来，研究证实，Sirt1可通过调控内质网相关蛋白（氧调节蛋白150和ORP150）抑制ERS［38］。在大鼠脂肪肝I/R损伤模型中，内质网标记蛋白水平明显增加，增加Sirt1活性可抑制ERS，缓解线粒体功能障碍［39］。

4 总结与展望

随着全球肥胖、老龄人群比例不断上升，脂肪肝的患病率越来越高。寻找脂肪供肝I/R损伤防治策略、有效利用脂肪供肝将为缓解目前临床供肝短缺难题、提高肝移植受者远期预后提供新思路。在脂肪供肝I/R损伤中，Sirt1发挥着促进细胞自噬、抑制NF-κB相关炎症通路、减轻内质网应激等多重作用。因此，Sirt1有望成为未来优化脂肪供肝质量相关药物研发的重要分子靶点，具有很好的临床应用前景。