SIRT1在慢性肾脏病中的研究进展*

苏 洪，高电萨 综述，左 中 审校

重庆医科大学附属第一医院心血管内科，重庆 400016

慢性肾脏病(CKD)已成为世界范围公认的主要公共卫生问题，其发病率随着年龄的增加而增加。糖尿病、高血压是CKD的重要病因，且影响CKD的进展，增加心血管疾病患病风险；终末期肾病及CKD并发的心血管疾病增加了住院率和病死率[1]。沉默信息调节因子1(SIRT1)是一种去乙酰化酶，在肾脏、心脏、肝脏等重要脏器都有所表达。SIRT1参与细胞凋亡、器官代谢功能和肿瘤发生等过程。近年来，越来越多的研究关注SIRT1的肾脏保护作用，但SIRT1在CKD中的作用机制尚不明确，本文就SIRT1及其在CKD中作用的研究进展进行综述。

1 SIRT1基因及其蛋白概述

1986年，IVY等[2]在发芽酵母中发现了沉默信息调节因子Sir2基因，过表达Sir2可延长酵母寿命[3]。人类sirtuin家族是酵母Sir2基因的同源物，其中SIRT1序列与酿酒酵母Sir2蛋白的同源性最接近[4]。人类SIRT1基因定位于第10号染色体q21.3区，该基因编码烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性蛋白脱乙酰酶sirtuin-1蛋白，其属于Ⅲ类组蛋白脱乙酰基酶。SIRT1蛋白主要表达于细胞核、线粒体和细胞质溶胶，可将转录调控直接与细胞内能量相关联，并参与多种细胞功能的调控，如细胞周期、对DNA损伤的反应、代谢、细胞凋亡和自噬等。

2 SIRT1在肾脏疾病中的肾脏保护作用

近期研究发现，SIRT1可通过多种方式发挥肾脏保护作用，当肾脏疾病发生时，上调或激活SIRT1的表达及活性，有助于延缓疾病进程。(1)SIRT1与肾脏氧化应激：亲代雌鼠孕期肥胖及高脂饮食导致后代SIRT1活性受到抑制，进而引发后代肾脏脂质代谢紊乱，诱发氧化应激，而过表达SIRT1后代小鼠的诱导型一氧化氮合酶(iNOS)及环氧合酶2(COX2)较野生型后代降低，细胞氧化应激标志物8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)积累受到抑制，巨噬细胞标志物F4/80表达减少，肾脏氧化应激及炎症减轻，应用SIRT1激动剂于过表达SIRT1后代小鼠及野生型后代也得到同样的效应[5]。(2)SIRT1与急性肾损伤：自噬在急性肾损伤发生时具有保护性作用[6]，对于缺血/再灌注诱导的大鼠急性肾损伤，肾脏SIRT1代偿性上调，降低血尿素氮(BUN)和血肌酐(Scr)，借助于增加自噬相关蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和beclin1表达水平来发挥肾脏保护作用，激活SIRT1表达能减少急性肾损伤造成的肿瘤内皮细胞(TECs)及缺氧/复氧引发的人近端小管上皮细胞(HK-2细胞)凋亡[7]；(3)SIRT1与水钠失调：肾脏局部可能存在Ghrelin/SIRT1/AQP1/AQP2 途径参与水钠平衡，上调或激活SIRT1能够增加水平衡失调相关疾病有关的水通道蛋白2(AQP2)表达，抑制水平衡紊乱[8-9]。然而，对于狼疮性肾炎来说，SIRT1 rs3758391 T等位基因是其发展的危险因素[10]，并且SIRT1能够增加肾移植小鼠T细胞介导的免疫排斥反应，不利于移植肾的存活[11]。因此，SIRT1对于肾脏的作用还有待进一步研究。

3 SIRT1在CKD中的作用机制

3.1SIRT1与肾小球损伤 衰老是增加CKD发病率与患病率的重要因素。CHUANG等[12]研究发现，老年小鼠足细胞数量伴随着SIRT1阳性细胞数量减少而减少，而足细胞SIRT1表达降低，加重了肾小球硬化与蛋白尿，使得肾小球衰老标志物p19ARF和p16INK4表达显著升高，肾小球过氧化物酶体增殖活化受体γ辅助活化因子1α(PGC-1α)、叉头框转录因子3(FOXO3)、叉头框转录因子4(FOXO4)和核因子-κB(NF-κB)乙酰化水平升高，8-OHdG表达增加，足细胞标志物 synaptopodin、podocin、nephrin和WT1表达显著降低。

晚期糖基化终产物(AGEs)是糖尿病肾病的重要因素，能够抑制足细胞SIRT1的表达，进而导致糖尿病db/db小鼠肾小球及人足细胞p65和信号转导及转录激活因子3(STAT3)乙酰化水平增加，足细胞特异性SIRT1基因缺陷糖尿病小鼠出现了更为严重的蛋白尿、肾小球系膜扩张和足细胞丢失[13]。

这些研究提示衰老及糖尿病可引发SIRT1的减少，而这种减少又加剧了肾小球与足细胞损伤，进一步加重了肾小球硬化及肾脏衰老,导致整体肾小球功能的降低，加重了CKD的进展。

3.2SIRT1与肾小管损伤 肾脏缺氧是CKD的常见特征，缺氧作为独立因素可引发肾脏疾病[14]。缺氧诱导因子-1α (HIF-1α)主要表达于肾小管上皮，在急性肾损伤发生时发挥肾脏保护的作用，然而HIF-1α的慢性持续性活化将会促进肾小管损伤[15]。最近的研究发现，肾小管细胞特异性HIF-1α过表达的年轻及老年小鼠，HIF-1α靶基因Bnip3的表达增加，肾皮质中Ⅰ/Ⅳ型胶原和纤维粘连蛋白增多，肾小管间质区的胶原沉积和TUNEL阳性凋亡细胞数量明显高于野生型小鼠[16]。SIRT1可以直接调节HIF-1α的功能：免疫共沉淀观察到，在HEK293T细胞[17]及缺氧的HK-2细胞[16]中，SIRT1与HIF-1α结合。随着SIRT1的表达降低，HIF-1α乙酰化水平增加，Ⅰ/Ⅳ型胶原蛋白和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)表达上调，利用SIRT1抑制剂及靶向敲除SIRT1基因也得到同样的结果；SIRT1激活剂与SIRT1过表达能够降低缺氧条件下HIF-1α乙酰化水平，降低HIF-1α靶基因的转录活性，减弱线粒体肿胀，增加线粒体密度及呼吸链相关蛋白的表达，减少活性氧(ROS)生成[16]。由此可见，SIRT1 与 HIF-1α在CKD中的相互作用成为肾小管损伤的关键因素。

3.3SIRT1与肾脏纤维化 纤维化是CKD的最终共同途径和组织学表现[18]。肾小管周毛细血管(PTC)的稀疏以及间质纤维化是CKD的主要标志之一，PTC密度与肾脏纤维化的严重程度呈负相关[19]。SIRT1在内皮细胞表达较高，其去乙酰化酶活性有助于维持内皮细胞血管生成[20]。内皮SIRT1缺陷型小鼠基质金属蛋白酶14(MMP-14)的表达及活性降低，表现出受损的内皮依赖性血管舒张和血管生成，并且在早期就自发低水平的纤维化[21]。

通过CKD小鼠模型发现，小鼠内皮SIRT1的功能丧失加重了单侧输尿管梗阻(UUO)诱导肾损伤的PTC密度降低，导致肾微血管内皮细胞增殖能力下降和凋亡增加，血小板源性生长因子受体β(PDGFRβ)、周细胞群增多，肾脏α-平滑肌肌动蛋白(αSMA)、由瘢痕形成肌成纤维细胞占据形成的区域和胶原沉积增加，Notch1信号通路激活，Notch1及其配体Delta样配体4 (DLL4 ) mRNA表达升高，Notch靶基因Hey1和Hes1也在肾微血管内皮细胞中上调[22]。内皮细胞SIRT1功能受损导致Notch1信号传导增强，加重了PTC稀疏与肾脏纤维化。

4 SIRT1激动剂在CKD中潜在药用价值

越来越多的研究证实了SIRT1激动剂应用于治疗CKD的药用价值：二甲双胍同时激活SIRT1和AMPK可改善足细胞的胰岛素抵抗[23]；甘草酸通过激活AMPK/SIRT1/PGC-1α途径减少了肾脏脂质积累，减轻了肾损伤及肾脏纤维化[24]；Rikkunshito通过Ghrelin/SIRT1途径改善了AngⅡ诱导的肾脏SIRT1表达下降及肾脏纤维化，减少肾脏氧化应激及炎性反应[25]。

也有研究证实，SIRT1激动剂具有改善CKD并发心血管疾病的作用。CKD患者血清Klotho水平下降，增加了动脉硬化和高血压的患病率[26]。SIRT1激动剂SRT1720能够减弱了KL+/-小鼠的动脉硬化和高血压，改善主动脉管腔狭窄[27]。此外，SIRT1激动剂SRT2104能抑制糖尿病大鼠心肌梗死，减少心肌损伤，改善血管功能[28]。SIRT1激动剂的应用，对于治疗并发心血管疾病的CKD患者具有重要意义。

然而，对SIRT1激动剂的不良反应也应当予以重视。白藜芦醇是SIRT1的经典激动剂，但高剂量白藜芦醇加重了UUO小鼠肾脏纤维化，减少HK-2细胞线粒体长度与密度，促进HK-2细胞凋亡[29]。不良反应较少的SIRT1激动剂的研发或将成为研究热点。

5 小 结

慢性肾脏病由于其病因复杂、病程较长，在治疗上缺乏有效手段。多种分子机制参与了慢性肾脏病的发生与发展，这些分子机制在其他重要脏器也发挥着作用，SIRT1就是其中具有代表性的分子。慢性肾脏病能够导致SIRT1表达减少，SIRT1缺乏亦可引发肾脏疾病。SIRT1具有肾脏保护作用，围绕SIRT1及其参与的信号通路进行研究，有助于进一步阐明慢性肾脏病的发病机制，提供新的预防与治疗思路。SIRT1激动剂的应用，将改善慢性肾脏病患者肾脏损害及心血管并发症，在治疗肾脏疾病的同时保护心血管健康。因此，SIRT1与CKD发病机制、SIRT1激动剂潜在的药物不良反应及合理开发将是值得深入研究的方向。