脂质代谢与肝再生的媒介：SIRT1*

王 涛 黄汉飞

昆明医科大学第一附属医院器官移植中心，云南省昆明市 650032

沉默信息调节蛋白1(SIRT1)属于NAD+(烟碱腺嘌呤二核苷酸)依赖性的Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶，是一种多重功能蛋白质，参与组蛋白和非组蛋白赖氨酸残基的去乙酰化，并通过p53[1]、FOXOs(叉形头转录因子O亚型)[2]、PPAR(过氧化物酶体增殖物激活受体)、PGC-1α(PPARγ共激活因子1α)等去乙酰化作用，调控氧化应激、基因转录、能量代谢、衰老等系列过程，发挥重要的生物学功能。而在肝脏疾病中，关于脂质代谢异常较为显著的疾病有酒精性肝病以及淤胆型肝病，前者是以酒精摄入抑制肝细胞线粒体功能所致，后者则是以胆汁代谢障碍抑制脂类的去路而发生，也正因为脂质代谢障碍，使得肝脏疾病发生后，肝细胞的再生能力减退，肝功能的恢复受损。面对世界上高发病率、高死亡率的一类疾病——肝脏疾病，肝脏再生是肝损伤后肝功能恢复的主要病理机制之一。近年来，越来越多的研究发现SIRT1参与肝脏再生，并且与肝脏能量代谢有着密切的联系，其在肝脏疾病发生发展中起着不可或缺的作用。

1 SIRT1与脂质代谢

肝细胞作为脂质代谢的主要场所，当能量需求增加时，细胞质中的脂肪小滴(Lipid droplets,LDs)在脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)的作用下，将其中的甘油三酯水解为单不饱和脂肪酸(Monounsaturated fatty acids,MUFAs)，为β-氧化和氧化磷酸化过程提供底物[3]。同时，参与脂质代谢的围脂滴蛋白(Perilipin 5,PLIN5)与LDs来源的MUFAs形成复合物，且将其转运至细胞核内，作为SIRT1的变构激活剂，从而启动SIRT1依赖性的PPAR-α/PGC-1α信号通路，调节线粒体代谢活动[3-4]。

有研究表明[5-7]，在再生肝组织中，SIRT1缺陷时甾醇调节元件结合蛋白1c(Sterol regulatory element binding protein 1c,SREBP-1c) 的去乙酰化作用被消除，即抑制SREBP-1c合成脂肪酸的作用被减弱，因而由其参与的脂肪酸合成增加。同时，SIRT1缺陷导致过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)的活化受阻，其下游的靶基因—脂肪酸ω-羟化酶基因(Cyp4a10和 Cyp4a14)以及与非酯化脂肪酸(NEFA)氧化作用相关的基因 (Acox1和Acadm)表达均减弱，以至于再生肝组织中脂肪酸β-氧化反应严重不足，因而再生肝组织中出现了脂质蓄积，且表现出较正常肝细胞再生时更为严重的脂肪变性，从而使得再生肝组织的肝功能受损。由此可见，在肝细胞当中，SIRT1可抑制脂类物质的合成，而促进脂类物质的代谢。同时，SIRT1还可通过抑制Bax和caspase-3的表达，维持线粒体非特异性通透性转换孔(Mitochondrial permeability transition pore,MPTP)的稳定，保证线粒体膜结构及功能的完整性，进而在应激的肝脏中实现线粒体生物合成的持续，包括增强PPARα/PGC-1α信号通路的功能。

2 SIRT1与肝再生

肝细胞的再生能力是肝脏异于其他器官的一个特点，当肝脏发生损伤时，依据损伤的原因及程度，肝细胞有两种途径进行再生重建[8]：当发生急性损伤或者正常肝细胞程序性死亡时，可通过已有的正常肝细胞复制分裂以补充损失的肝细胞；当发生慢性损害时，则调用肝祖细胞 (Liver progenitor cells,LPCs) 进行增殖分化，从而恢复肝组织的功能结构。在肝脏再生过程中，能量的维持必不可少，但依据前文提及，脂质代谢异常将会严重影响再生肝细胞的功能。故在脂质代谢异常的肝脏疾病中探索脂质代谢与肝细胞再生的内在联系最为合适。

2.1 SIRT1与酒精性肝病 酒精性肝病(ALD)是一个复杂的病理过程[9]，从脂肪变性到肝硬化，ALD存在范围广泛的肝脏病变。其中细胞损伤、炎症反应、氧化应激、肝脏再生和细菌移位均为酒精性肝损伤的主要驱动因素，而肝脏再生又是肝功能重建的关键因素。

腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)是丝/苏氨酸蛋白激酶，主要协调物质代谢和能量的消耗。AMPK的激活在能量消耗上可实现开源节流，一方面削弱消耗ATP的合成代谢途径；另一方面启动促进ATP生成的分解代谢途径。同时有研究表明，AMPK受SIRT1调控激活发生磷酸化[10-11]，由此，pAMPK可通过其下游的靶蛋白HuR稳定肝细胞增殖过程中各种mRNA分子，如Cyclin D1、Cyclin A2等，从而促进肝细胞的再生，发挥保护作用。

面对慢性酒精消耗，在肝细胞当中，乙醇经氧化还原反应产生乙醛，该产物可直接抑制AMPK的激活，干扰了SREBPs和PPAR-α信号通路，使得肝细胞脂质代谢紊乱[12]。SREBP1c通过脂肪酸合成酶和负责脂肪酸去饱和的酶(如硬脂酰辅酶A去饱和酶)来增加脂肪酸生物合成，从而发挥其有害作用[13]。乙醛[9]还可直接促进SREBP在肝细胞内的成熟，从而增加SREBPs的表达。相反，SIRT1变构激活后所调节的SIRT1依赖性的PPAR-α/PGC-1α信号通路可阻止酒精诱导的脂肪变性，并且同时激活AMPK进一步加强PPAR-α的活性，进而促进脂肪酸的β-氧化。但是长期摄入酒精，乙醛介导PPAR-α在肝细胞中的表达降低，且RXR-α的表达下调，这阻止了RXR-α异二聚化为PPAR-α，随后改变了PPAR-α信号传导。因而长期的酒精刺激，通过增强SREBP1c的活性并且同时抑制PPAR-α表达，是酒精诱导细胞中脂质蓄积的重要因素。另外，AMPK的下调也导致了由乙酰辅酶A羧化酶和肉碱棕榈酰转移酶1介导的脂肪酸氧化的减少[13-14]。也正因为存在慢性脂肪变性，本应发挥再生作用的肝祖细胞由于能量供应中断，也失去了再生的能力，无法分化为成熟的肝细胞[15]。同时，由于应激反应导致SIRT1的高表达使得AMPK持续性磷酸化，反而诱导了HuR的耗竭，进而加重了肝再生能力的损伤。

2.2 SIRT1与淤胆型肝病 胆汁淤积存在病因上的异质性，其特征是胆汁酸在肝脏内积聚，从而导致肝脏损伤。肝内胆汁淤积，刺激胆管内皮细胞，早期表现为胆管反应——以胆管细胞增生为主,晚期则出现胆管缺失[16-17]。也正因如此，Blokker等的研究表明[18]，在淤胆型肝病的胆管细胞中，当SIRT1处于高表达状态，通过对胆汁酸受体(Farnesoid X Receptor,FXR)去乙酰基作用，使得FXR所介导的抑制胆汁酸合成的作用减弱，进而表现为胆汁酸合成增加，但是胆汁酸的转运并未增加，即FXR脱乙酰化，SHP表达下调, Cyp7a1被激活,从而促进了胆汁酸的合成，但是转运蛋白BESP与Sult2a1的表达明显下降。同时有研究提示[19-21]，当FXR下调或抑制时，SHP表达下降，随后 SREBP1c被激活，使得FXR抑制脂质合成的作用被削弱，加重了细胞的脂肪变性。另外，SIRT1过表达使细胞中JNK磷酸化的基础水平提高，而胆汁酸的存在又强化了这一生化改变，以至于胆管细胞表现出类似于凋亡的反应[11,18]。同时对细胞周期调控进一步分析发现[18]，胆管细胞的细胞周期蛋白D1和E1的表达较低，表明胆管细胞的增殖受到了损害。此时，SRIT1的高表达与前文所述作用相左，因而有文献报道[22]，SIRT1的亚细胞定位对其功能的行使起到了关键性作用。在不同的细胞当中SIRT1的表达定位不尽相同，或在细胞质，或在细胞核，又或同时在细胞质和细胞核当中同时产生。这一发现也许能够对SIRT1高表达所产生的作用不一致的现象作出一定的解释，但还待进一步的探索。

2.3 SIRT1与肝切除 肝切除是肝胆外科常见的手术方式，同样也是研究肝脏再生的最佳模型。无论是在SIRT1特异性敲除的小鼠肝脏中[6]，还是SIRT1过表达的情况之下[11]，部分肝切除之后，再生肝细胞中Cyclin D1较早被上调，但是其基因表达谱上所产生的两个mRNA表达水平的峰值均明显降低。同样的情况下，Cyclin E1的表达峰值也被消除，Cyclin A2的水平降低，表达时间延长。而且对G1期进展很关键的细胞周期蛋白依赖性激酶4(CDK4)的表达水平在Sirt1缺陷小鼠的再生肝组织中也略有降低。由此说来，无论SIRT1表达情况如何，其在控制肝脏细胞周期从G0/G1期进入S期的环节上至关重要。只是目前尚不能单一指出SIRT1的表达与否对细胞再生起到有利或者不利的影响，这也正是SIRT1存在研究价值的立足点。

3 总结与展望

肝脏疾病的发病有多因素性，且机制复杂，肝脏保护一直是当前药物研究的热点，本文重点总结脂质代谢与肝脏再生过程中SIRT1所起的作用。不可否认，SIRT1在肝损伤后肝功能的恢复过程中扮演着不可或缺的角色。综上所述，SIRT1与FXR、PGC-1α、AMPK等因子相互作用，在调节下游代谢基因表达、干预脂质代谢及肝再生的过程中发挥重要作用。但SIRT1是否为肝损伤与肝再生之间的关键性开关，对于SIRT1亚细胞定位是否与各细胞器中特异性蛋白相关，目前研究所发现的SIRT1在过表达时功能状态因细胞不同而矛盾的现象，其内在调控机制如何等问题，还有待深入、系统的研究。