SIRT6在动脉粥样硬化中的研究进展

赵小芳 郑华波 刘承云 (华中科技大学同济医学院附属协和医院老年病科，湖北 武汉 430022)

动脉粥样硬化是一种由多因素引起的血管慢性病变，是缺血性心脑血管病的病理基础，可引起冠心病、脑卒中及外周血管病等。近几十年来的研究越来越强调内皮功能障碍、炎症、氧化应激、氧化低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)沉积和泡沫细胞形成在动脉粥样硬化病理生理中的作用〔1〕。内膜受损是动脉粥样硬化的始发因素，炎症是动脉粥样硬化发展的中心环节，氧化应激与血脂血糖代谢紊乱是诱因，而不稳定的粥样斑块可增加动脉粥样硬化心脑血管等并发症的发生率和死亡率。年龄是动脉粥样硬化的独立危险因素〔2〕。目前，动脉粥样硬化主要是降脂、抗凝及溶栓等药物治疗，但效果并不理想，故研究者们开始转向从分子水平来探索用于治疗动脉粥样硬化的新靶点。已有大量研究指出，Sirtuins家族成员SIRT6在衰老及年龄相关疾病的调节中起着重要的作用，SIRT6参与了动脉粥样硬化的发生和发展过程，本文对近年来的研究成果进行综述。

1 SIRT6概述

Sirtuins家族是一组催化组蛋白和非组蛋白赖氨酸残基脱乙酰基的Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶〔3〕。Sirtuins家族在调节衰老和能量代谢方面发挥着重要作用。其家族成员SIRT6位于细胞核，同时具有去乙酰化酶活性及ADP-核糖基转移酶活性〔4〕。位于人类19号染色体的SIRT6包括3个重要的功能区：核心催化区，C端的核定位信号区及N端的组蛋白去乙酰化酶功能区。SIRT6是衰老性疾病的研究热点，其作为动脉粥样硬化治疗的靶点逐渐引起人们的重视。SIRT6可通过减轻内皮细胞损伤、抑制炎症和氧化应激、调节糖脂代谢平衡、减少泡沫细胞及稳定粥样斑块等方面延缓动脉粥样硬化的发生和发展。

2 SIRT6在动脉粥样硬化中的作用

2.1SIRT6保护内皮细胞的功能 动脉内膜损伤是动脉粥样硬化发生的始动环节，因而延缓内皮细胞的衰老和修复受损的内皮至关重要。研究发现〔5〕，当敲低人脐静脉内皮细胞的SIRT6后，促炎细胞因子、前列腺素、基质金属蛋白和细胞间黏附分子-1的表达增加，且细胞间黏附分子-1促进单核细胞黏附到内皮细胞上，进而损伤内皮细胞。另有研究报道〔6〕，当敲低载脂蛋白E敲除鼠的SIRT6时，主动脉内皮依赖性血管舒张功能受损，斑块体积增大，斑块易损性增加。探讨其中的机制发现，敲除SIRT6后细胞间黏附分子-1的表达显著上调，促进单核细胞与内皮细胞的黏附，从而损伤内皮细胞。多项研究表明〔5，7，8〕，高糖或过氧化氢处理内皮细胞后，SIRT6的表达下调，内皮细胞出现衰老和功能障碍。进一步研究发现〔9〕，SIRT6通过减弱DNA损伤和改善端粒功能，从而减少内皮细胞的衰老并保持其增殖和体外成管的能力。结合蛋白(GATA)5是一种血压调节相关基因。特异性敲除小鼠内皮细胞的GATA5基因后，小鼠除了出现高血压外，还会因正常内皮信号传导被破坏而出现血管内皮功能障碍〔10〕。Guo等〔11〕研究发现，SIRT6可通过去乙酰化转录抑制因子Nkx3.2(NK3 homeobox 2)的组蛋白H3K9来抑制Nkx3.2的转录，从而促进GATA5的表达。另外，SIRT6可通过调节小鼠主动脉中内皮型一氧化氮合酶(eNOS)的功能，进而保护内皮细胞功能〔11，12〕。总之，SIRT6在延缓内皮细胞衰老和保护内皮细胞功能方面起着重要的作用。

2.2SIRT6抑制炎症 炎症参与动脉粥样硬化的始动环节与进展过程。SIRT6减弱动脉粥样硬化炎症的一个重要机制是通过调节核转录因子(NF)-κB的活性来实现〔1〕。NF-κB活性的上调导致很多与动脉粥样硬化相关基因的表达增加，如细胞因子、趋化因子、黏附分子和急性期蛋白等〔13〕。研究表明〔5，14〕，敲除人脐静脉内皮细胞的SIRT6后，NF-κB的转录活性增加，促进炎性细胞因子的释放。肿瘤坏死因子超家族成员(TNFSF)4是一种与NF-κB通路相关的致动脉粥样硬化基因〔15〕。对于SIRT6潜在靶基因的分析表明〔16〕，SIRT6可通过去乙酰化TNFSF4基因启动子的组蛋白H3K9，抑制内皮细胞中TNFSF4基因的转录。Zhang等〔17〕在颈动脉内膜剥脱术引起的动脉粥样硬化患者中发现SIRT6的表达降低，而敲除SIRT6杂合子促进动脉粥样硬化的发生。由于SIRT6纯合子敲除鼠在1个月内发生死亡，为了明确其中的机制，他们将SIRT6杂合子鼠和野生型鼠分别与载脂蛋白E敲除鼠进行交配。结果显示，与野生鼠相比，SIRT6杂合子鼠的动脉粥样硬化斑块的体积增加、斑块的稳定性下降及血管的炎症水平增加。进一步研究发现〔17〕，SIRT6通过与自然杀伤(NK)细胞活化型配体(NKG2D)的启动子区结合来调控其H3K9和H3K56的乙酰化水平。SIRT6的下调增加NKG2D的表达，从而促进炎性细胞因子的表达。NKG2D通过介导SIRT6杂合子的促炎作用来促进动脉粥样硬化的发生。提示SIRT6可能是动脉粥样硬化等炎性血管疾病的潜在药理学靶标。

2.3SIRT6减少氧化应激 炎症与氧化应激紧密相关，共同促进动脉粥样硬化的发生发展〔18〕。SIRT6对体内的氧化应激起着重要的调节作用：在遭受氧化应激的哺乳动物细胞中，SIRT6被募集到DNA双链断裂的位点，通过激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶而强烈刺激DNA双链断裂修复的途径，减少氧化应激对细胞的损伤〔19〕。SIRT6还可通过调控氧化应激来抑制内皮细胞衰老和减轻内皮损伤。Liu等〔8〕发现SIRT6可抑制过氧化氢氧化应激诱导的内皮细胞衰老，其中的机制包括：SIRT6修复氧化应激导致的DNA损伤；SIRT6通过细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(p21)-视网膜母细胞瘤(Rb)途径抑制氧化应激诱导的内皮细胞衰老。另一项研究用高糖诱导内皮细胞的氧化应激，结果表明SIRT6通过抑制NF-κB转录活性来保护内皮细胞免受氧化应激的损伤〔20〕。在不同的氧化剂的作用下，SIRT6调控氧化应激的通路不一样，但SIRT6可通过维持氧化还原稳态来保护内皮细胞。

2.4SIRT6调节糖脂代谢 高糖是动脉粥样硬化的危险因素之一。长期高糖导致体内的蛋白质和脂肪酸等大分子物质经非酶糖基化反应而引起氧化应激、炎症等反应，促进动脉粥样硬化的进展〔21〕。研究表明〔4〕，SIRT6参与调控糖酵解和糖异生的过程。给予敲除SIRT6后，新生小鼠出现严重的低血糖，血清胰岛素生长因子受体-1水平降低，并在出生后1个月死亡。SIRT6可通过与缺氧诱导因子(HIF)-1α相互作用来直接抑制多个糖代谢基因(如丙酮酸脱氢酶激酶-1、乳酸脱氢酶、磷酸果糖激酶-1和葡萄糖转运蛋白1)的表达，从而调控葡萄糖稳态〔22〕。此外，SIRT6还可激活乙酰转移酶(GCN)5，间接增加过氧化物酶体增殖物活化受体协同刺激因子(PGC)-1α的乙酰化水平，从而抑制糖异生〔23〕。另外一项研究发现〔24〕，SIRT6可能通过PGC-1α和转录因子FoxO1来抑制糖异生。LDL-C是动脉粥样硬化的危险因素〔25〕。遗传学研究发现，前蛋白转化酶枯草溶菌素(PCSK)9可通过调控低密度脂蛋白受体的降解来降低LDL-C水平〔26〕。研究表明〔27〕，在高脂饲养的小鼠中，SIRT6的过表达可降低LDL-C的水平。研究其机制发现，SIRT6通过下调PCSK9基因的表达来实现的。另一方面，固醇调节元件结合蛋白(SREBP)2是胆固醇合成的关键调节因子〔28〕。研究发现，SIRT6可通过抑制SREBP2基因的表达，从而抑制胆固醇的合成〔28〕。此外，SIRT6对三酰甘油代谢也有调控作用。在高脂饮食的条件下，SIRT6过表达通过抑制二脂酰基转移酶(DGAT)1的表达和调节过氧化物酶体增殖剂激活受体(PPAR)γ，从而增加血清三酰甘油的清除并降低脂肪组织内三酰甘油的合成〔29〕。

2.5SIRT6减少泡沫细胞形成和稳定粥样斑块 巨噬细胞吞噬大量胆固醇后形成泡沫细胞，是动脉粥样硬化的典型病理变化。因此，促进巨噬细胞胆固醇酯降解和胆固醇流出对于减少泡沫细胞的形成和减弱动脉粥样硬化的进展至关重要。高密度脂蛋白(HDL)是动脉粥样硬化的保护因素〔30〕。HDL对动脉粥样硬化的保护作用主要归因于其在胆固醇逆转运中的作用〔30〕。研究发现〔31〕，动脉粥样硬化斑块的巨噬细胞中存在miR-33，且腺苷三磷酸结合盒转运体(ABC)A1和ABCG1能够协同介导细胞内胆固醇外流至HDL，而抑制miR-33的转录能上调ABCA1和ABCG1的表达，使胆固醇外流增加。He等〔32〕构建了泡沫细胞模型，并发现泡沫细胞中SIRT6过表达可降低miR-33的水平，上调ABCA1和ABCG1的表达，从而促进胆固醇的流出及抑制泡沫细胞的形成。以上研究表明，SIRT6可通过减少泡沫细胞的形成来改善动脉粥样硬化。

大多数急性心血管事件如急性冠状动脉综合征是由于动脉粥样硬化斑块的破裂导致形成闭塞性血栓引起的〔33〕。 动脉粥样硬化的关键特征是病灶内大量的巨噬细胞聚集，其在促进局部炎症、斑块破裂和血栓形成中起着重要作用〔34〕。动脉粥样硬化晚期，缺陷性巨噬细胞可促进急性动脉粥样硬化血栓性心血管事件的发生〔35〕。Wang等〔36〕研究发现，SIRT6可通过抑制内皮细胞和巨噬细胞之间的相互作用，减少巨噬细胞的浸润并稳定斑块。这为降低不稳定斑块导致的心脑血管等并发症的发生率和死亡率提供了新的治疗思路。

3 SIRT6相关的调节剂

基于SIRT6在动脉粥样硬化性心血管疾病中的重要调节作用，有很多的学者对其激动剂进行了研究。由于SIRT6空间结构异于Sirtuins家族其他成员，这为研究SIRT6的激动剂带来困难。当前，多采用体外酶促反应体系来筛选SIRT6的激动剂。但迄今为止，只有少数化合物已被确定可上调SIRT6的活性。Lamin A是SIRT6的内源性激动剂〔37〕。实验研究中，采用质粒或病毒过表达来激动SIRT6。目前，SIRT6调节剂的研究才处于起步阶段，仍需要更多的基础及临床研究加以开发。

综上，SIRT6在动脉粥样硬化的发生发展中发挥着重要的调控作用。SIRT6及其去乙酰化酶活性在动脉粥样硬化中起重要作用，但SIRT6调控动脉粥样硬化的具体作用机制尚未明确。目前发现的SIRT6的调节剂很少且缺乏特异性。研发特异性的SIRT6调节剂用于未来预防和治疗动脉粥样硬化可能具有很大的应用潜力。Sirtuins家族的其他成员如SIRT1和SIRT3也参与调控动脉粥样硬化〔1〕，SIRT6与SIRT1和SIRT3对动脉粥样硬化的调节是否存在着协同效应，目前还未明确，仍需更深入地了解SIRT6调控动脉粥样硬化的分子机制，并寻找可有效调节SIRT6的方法，为动脉粥样硬化的治疗寻找更多的思路。