SIRT1免疫调节功能与免疫相关性疾病关系的研究进展

刘海春，徐向平

(哈尔滨医科大学附属第一医院，哈尔滨150000)

Sirtuins蛋白家族是哺乳动物酵母沉默信息调节因子2(Sir2)的直系同源物质。Sirtuins家族包括7个成员，分别是Sirt1～Sirt7，其中Sirt1与酵母Sir2同源性最高，是研究最广泛的成员。虽然Sir2最初被认为是组蛋白脱乙酰酶，但Sirt1有组蛋白和非组蛋白底物。Sirt1的内源性底物非常丰富，包括p53、p300、NF-κB、c-Jun等，其每次脱乙酰化反应水解一个烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，因此，Sirt1亦被称为NAD+依赖性蛋白质脱乙酰酶[1]。Sirt1的脱乙酰酶活性使其具有多种免疫调节功能，并参与部分免疫性疾病的发生。现就Sirt1的结构及活性、与Sirt1相关的免疫通路、Sirt1的免疫调节功能及Sirt1对免疫性疾病的调节作用综述如下。

1 Sirt1的结构与活性

Sirt1是哺乳动物NAD+依赖性蛋白质脱乙酰酶，由747个氨基酸组成，形成一个高度保守的催化核心结构域，并延伸有高度无序的N-末端和C-末端区域。其核心结构域是发生NAD +依赖性脱乙酰化反应的区域[2]。Sirt1位于细胞核内，通过穿梭调节细胞质中的靶标。Sirt1具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用[3]，生物学功能主要依赖其脱乙酰酶活性。

Sirt1活性受到体内多种物质的调节，由于Sirt1每次脱乙酰化反应需1个NAD+分子，所以其活性的调节与NAD+的可用性密切相关。烟酰胺(NAM)是NAD+的反应产物，负反馈调节NAD+，抑制Sirt1的活性，NAD+糖基水解酶可水解NAD+，同样抑制Sirt1的活性。相反，烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)催化NAM回到NAD+的再循环，则可增强Sirt1活性[4]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)亦可通过NAM+调节SIRT1的活性，AMPK感受细胞中的AMP/ATP比例，在能量储存减少时，AMPK活化上调多种基因以增加ATP生成[5]，AMPK活化的产物之一是NAD+，从而激活Sirt1。反之Sirt1可去乙酰化LKB1(一种AMPK激活剂)，正反馈调节AMPK活性。LKB1通过Sirt1的去乙酰化从细胞核转移到细胞质，在细胞质中自我激活，然后激活AMPK[6]。此外，Yang等[7]研究表明褪黑素可促进Sirt1表达，Kim等[8]研究证实miR-34a可抑制Sirt1活性 ，Gardner等[9]研究提示肿瘤坏死因子-α(TNF-α)可调节Sirt1分裂，抑制Sirt1活性。

Sirt1活性还受外源性物质的调节。白藜芦醇是一种在葡萄、红酒和花生中发现的膳食抗氧化剂多酚，是第一个被报道的小分子Sirt1激活剂。诸多证据支持白藜芦醇通过激活AMPK间接激活Sirt1。异黄酮、人参皂苷、五味子素A、桔梗皂苷[10]、橙皮苷和槲皮素等均有激活Sirt1的作用。部分人工合成的化合物则可抑制Sirt1活性。Sirtinol和Splitomycin是NAD+和NAM的小分子类似物，可模拟NAD+与Sirt1结合，竞争性抑制Sirt1活性。吲哚衍生物、四氢咔唑、羟基萘甲醛衍生物、硫代巴比妥酸盐等化合物亦是Sirt1的外源性抑制剂[2]。

2 Sirt1相关的免疫通路

2.1 NF-κB通路 NF-κB是一种普遍表达的转录因子，可控制诸多参与炎症的基因表达，NF-κB通路是刺激炎症细胞因子产生和淋巴细胞活化的中心信号传导节点。其五个家庭成员中，p65存在最为广泛，且在多数细胞中呈高水平表达。其可与任何其他四个成员形成具有活性的二聚体转录因子[6]。

在NF-κB氨基酸序列中有3个乙酰化位点，K218、K221和K310。前两个位点介导其DNA结合活性，而后者提高NF-κB转录活性。Sirt1使p65在K310位点脱乙酰化，从而导致NF-κB二聚体转录活性降低[11]，进而抑制NF-κB通路下游的TNF-α、白细胞介素(IL)、环氧化酶-2(COX-2)等炎症因子的产生 。p65的翻译后修饰，包括乙酰化和甲基化，分别决定NF-κB转录活性的强度和持续时间。Sirt1能去除K310位点的乙酰化，K310的脱乙酰化能进一步增强K314和K315的甲基化，这对p65的泛素化和降解有重要作用。Sirt1不仅抑制p300介导的NF-κB转录，而且抑制TNF-α诱导的NF-κB转录，最近研究表明，Sirt1还可抑制肾髓质集合管细胞中Toll样受体4诱导的NF-κB转录[12]。NF-κB的乙酰化对其转录活性极其重要，而Sirt1主要通过脱乙酰化作用抑制NF-κB转录活性。但亦有研究显示，Sirt1抑制NF-κB转录并不总是依赖其脱乙酰化酶活性。因Sirt1的突变体Sirt1-H363Y和无脱乙酰催化结构域的N-末端碎片亦可抑制转运素样分裂增强剂诱导的NF-κB转录。因此，Sirt1可能通过脱乙酰酶依赖性和非依赖性方式抑制NF-κB介导的转录，这取决于特异性相互作用的物质和细胞背景。

2.2 AP-1通路 除了NF-κB通路，转录因子活化蛋白-1(AP-1)的转录活性对激活免疫应答有重要作用。AP-1是由c-Fos和c-Jun组成的异二聚体，T细胞活化后上调AP-1，以诱导T细胞增殖、分化及IL-2产生[6]。Sirt1可与c-Jun相互作用，并去乙酰化c-Jun，抑制AP-1转录活性。然而，Sirt1与c-Jun相互作用似乎亦依赖于其C-末端，因为缺乏C-末端的Sirt1突变体不能和c-Jun相互作用。此外，Sirt1与AP-1间的作用亦在巨噬细胞中得到证实，Sirt1过度表达降低了腹膜巨噬细胞中AP-1靶基因COX-2的mRNA水平。

3 Sirt1的免疫调节功能

Sirt1的调节功能涉及多种过程，从肿瘤发生、线粒体发生、血管和神经发生、物质代谢到细胞分化及衰老，是免疫应答的关键调节器[13]。Sirt1的免疫调节作用成为近年的研究热点，其可调节巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞等固有免疫细胞的活动，影响固有免疫分子的产生，还参与T细胞的活化、增殖及分化等适应性免疫应答过程。

巨噬细胞是固有免疫系统中最主要的组成部分，是细胞因子TNF-α、IL-1、IL-6的主要来源。对小鼠巨噬细胞的研究发现，Sirt1基因的缺失导致脂多糖刺激的NF-κB转录活性增强，进而产生细胞因子风暴，增强炎症反应；Sirt1抑制巨噬细胞中AP-1的转录活性，减弱其下游COX-2基因的表达，抑制包括IL-2等多种炎症因子表达，抑制炎症反应[6]。此说明Sirt1对巨噬细胞参与的免疫应答有重要调节作用。树突状细胞是专职性抗原提呈细胞，不但参与固有免疫应答，还是机体适应性免疫应答的始动者。有研究表明，Sirt1的抑制剂可减弱树突状细胞的成熟和迁移，减弱其启动适应性免疫应答的能力。由树突状细胞分泌的IL-27可抑制CD4+T细胞分化为辅助T细胞，同时IL-27促进可分泌抗炎因子IL-10的调节性T细胞产生。有报道称Sirt1可抑制树突状细胞分泌抗炎因子IL-27[14]，Sirt1在某些情况下参与自身免疫性疾病的发生发展。另有学者认为Sirt1可调节人树突状细胞中IL-12p70/IL-23的平衡并调节进行中的免疫应答[13]。上述发现揭示了Sirt1对树突状细胞功能调节的潜在作用。中性粒细胞产生快、存活时间短，有很强的趋化和吞噬能力。对白血病细胞的研究表明，Sirt1的完全缺失干扰了中性粒细胞发育所必需的自噬，抑制了中性粒细胞的终末分化，并有学者认为NAMPT/ NAD+/Sirt1通路对粒细胞集落刺激因子诱导粒细胞生成至关重要[14]。这表示Sirt1在特定背景下参与中性粒细胞的自噬与分化。

Sirt1参与固有免疫细胞活动的同时，还对固有免疫分子产生显著影响。NLRP3炎症体(NOD样受体家族中的一员)不仅是固有免疫的关键效应因子，还是其他多种固有免疫分子的启动者。Li等[15]研究支持Sirt1可抑制血管内皮细胞NLRP3炎症体，进而抑制其下游炎症因子，抑制炎症反应。此外，Yin等[16]研究发现Sirt1可减少IL-6和先兆子痫患者血清诱导的脐静脉内皮细胞高迁移率族蛋白1和热休克蛋白70的释放，从而抑制炎症和应激，减少细胞死亡。目前认为Sirt1可起到抑制炎症的作用，通过NF-κB和AP-1等通路抑制TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8 、COX-2、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)等促炎因子产生，并有学者[17]认为Sirt1可促进抗炎蛋白IL-10、抗氧化蛋白SOD及β防御素-2水平。但Yang等[14]研究发现Sirt1抑制抗炎因子IL-10和IL-27表达，促进炎症反应过程，此需进一步深入研究。

抗原提呈细胞是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁，外源性抗原通过主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类分子抗原提呈途径将抗原提呈给特异性CD4+T细胞识别，而Sirt1可通过MHCⅡ类分子反式激活因子(CⅡTA)途径增强T细胞的活化，调节适应性免疫应答和宿主的防御[18]。Sirt1不仅调节T细胞的活化，还调节T细胞增殖和分化。T细胞完全活化后，还有赖于多种细胞因子的作用才能使T细胞进一步增殖和分化，IL-2对T细胞的增殖至关重要；IL-1、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12等细胞因子参与T细胞的分化。Sirt1可通过NF-κB和AP-1通路抑制IL-1β、IL-2、IL-6等细胞因子的产生，表明Sirt1可能抑制T细胞的增殖和分化，甚至导致T细胞活化后凋亡。体外实验发现，野生型小鼠T细胞的增殖需TCR和CD28共刺激，但Sirt1基因缺失小鼠T细胞在单独TCR刺激时达到了同样的增殖水平，这说明Sirt1缺失小鼠的T细胞是过度增殖的[6]。对狼疮小鼠的研究表明[19]，Sirt1的激活剂白藜芦醇抑制CD4+T细胞的增殖，抑制CD4+T细胞表达CD69和CD71，降低了Th1/Th2细胞比率，此进一步说明了Sirt1抑制T细胞增殖，调节T细胞分化。此外，白藜芦醇抑制狼疮小鼠B细胞的增殖和抗体产生，提示Sirt1可能参与B细胞的免疫应答，Sirt1在调节B细胞活化和分化中的功能有待进一步研究。

4 Sirt1与免疫相关性疾病的关系

4.1 Sirt1与类风湿性关节炎 目前认为TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、COX-2等炎症因子和多种免疫细胞均参与了类风湿性关节炎(RA)的发病机制。血管舒缓激肽(BK)是RA炎症反应的标志物。BK可与一种分布在平滑肌上的G蛋白偶联受体相互作用，诱导第二信使二酯酰甘油产生，激活蛋白激酶C通路，进而在RA中增强COX-2基因的转录。Sirt1可在RA滑膜成纤维细胞中抑制p65、c-Jun、c-Fos的乙酰化和磷酸化，减弱他们与COX-2启动子的结合，抑制COX-2表达[20]。Sirt1通过NF-κB及AP-1通路对固有免疫及适应性免疫的消极调节，可能为RA提供新的治疗方向[21]。

4.2 Sirt1与系统性红斑狼疮 在对狼疮小鼠模型的研究中发现，Sirt1的激活剂白藜芦醇对小鼠具有保护作用，包括降低狼疮小鼠的蛋白尿，抑制肾免疫球蛋白沉积，减少肾小球肾炎，并且血清IgG1和IgG2a水平下降。而在体外实验中，白藜芦醇抑制T细胞的CD69和CD71表达，抑制CD4+T细胞增殖并导致其凋亡，进而降低Th1/Th2细胞比率，并抑制B细胞增殖及抗体产生[19]。此外，在狼疮患者的CD4+T细胞中，紫外线B通过抑制Sirt1导致DNA甲基转移酶1活性降低，表明Sirt1可能是系统性红斑狼疮潜在的治疗靶标[22]。

4.3 Sirt1与系统性硬化症 系统性硬化症的特点是局限性或弥漫性皮肤增厚和纤维化。研究表明，雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是系统性硬化症患者纤维化和皮损的促进者，免疫抑制剂雷帕霉素通过与mTOR结合抑制其活性，阻遏细胞因子驱动活化T细胞的增殖。Zhu等[23]通过小鼠模型和体外实验证实，Sirt1可抑制mTOR的磷酸化，抑制炎症和纤维化，达到改善硬皮病的效果，此提示Sirt1对系统性硬化症存在一定的治疗作用，但Sirt1是否通过去乙酰化而抑制mTOR的磷酸化目前尚不明确。

4.4 Sirt1与多发性硬化 多发性硬化的特点是中枢神经系统白质内多发性炎症性脱髓鞘改变，伴胶质性增生，可有轴突损伤。对多发性硬化患者的研究显示，Sirt1在损伤的脑组织中增加，多发性硬化复发时外周血单核细胞中Sirt1水平下降，说明Sirt1和多发性硬化发病存在一定关系[24]。Li等[25]研究显示，多发性硬化患者血清Sirt1水平降低，炎症趋化因子CCL20水平升高，提示Sirt1可能通过NF-κB通路抑制CCL20表达，且Sirt1的缺乏可能参与了多发性硬化的发病机制。另有研究发现，多发性硬化患者发病期间其Sirt1 mRNA水平比治疗稳定期更低，表明Sirt1可能作为判定多发性硬化疗效的标志物[26]。

4.5 Sirt1与自身免疫性脑脊髓炎 激活Sirt1可通过NF-κB等通路抑制慢性神经炎症，对实验性免疫性脑脊髓炎小鼠起到保护神经作用，醋酸格拉替雷治疗实验性免疫性脑脊髓炎小鼠后Sirt1水平上升，炎症水平下降[24]。Sirt1在神经元中过度表达可抑制实验性免疫性脑脊髓炎小鼠的症状，改变脊髓炎症表型，减少脱髓鞘和轴突损伤，减少脊髓细胞凋亡，增加脑源性神经营养因子水平[27]，上述研究提示Sirt1激活剂可能成为自身免疫性脑脊髓炎新的治疗方向。

综上所述，Sirt1主要依赖其脱乙酰作用而发挥抗炎、抗自由基、抗衰老等作用。Sirt1的免疫调节功能主要通过NF-κB通路和AP-1通路实现，其在固有免疫应答及适应性免疫应答中均有重要作用，对多种免疫性疾病具有显著影响，但免疫相关疾病与Sirt1的关系尚需进一步研究，随着对Sirt1免疫调节功能研究的不断深入，其激活剂及抑制剂有望成为免疫相关性疾病新的治疗方向。