去乙酰化酶SIRTs与神经退行性疾病

依赖于NAD+的去乙酰化酶沉默信息调节因子(SIRTs)在所有的物种中均有表达.沉默信息调节因子相关酶1(SIRT1)是在哺乳动物细胞中发现的与酵母沉默信息调节因子2(Sir2)同源性最高的同系物,是SIRT家族成员中最具有特征的一类去乙酰化酶.它能调节多种有机体的寿命,且在机体的许多生理功能如细胞存活、分化和代谢中扮演着重要角色.无论是通过具有SIRT激活特性的化合物如白藜芦醇,还是通过热量限制的代谢条件所诱导的SIRT1的激活,都能发挥神经保护及延缓神经退行性疾病进程的作用,从而延长机体的寿命.然而,SIRT的激活与延长健康寿命及延缓年龄相关性神经退行性疾病的确切机制联系还有待于进一步确证.本文就近年来对SIRTs与神经退行性疾病关系间的治疗靶标及机制研究进展做一综述.     

沉默信息调节因子2相关酶1的研究进展

沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)是一种NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶,与多种细胞生物学功能如基因转录沉默、细胞生长周期调节、能量代谢包括糖异生和脂质累积、胰岛素分泌、血管生成、神经保护、病毒感染以及细胞衰老等有着密切的关系。SIRT1作用于各种蛋白质如p53、核因子κB、转录激活蛋白等使其去乙酰化而调节其功能。此外,SIRT1的调节剂有可能成为治疗疾病的新靶点。     

SIRT1与代谢相关疾病的研究进展

哺乳动物Sirtuins家族是酵母沉默信息调节因子2(SIR2)的同源蛋白质的统称,属于一类组蛋白/非组蛋白去乙酰化酶,组成成分为SIRT1~SIRT7,依赖主体为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)。Sirtuins家族可作用一系列底物,参与多种细胞生物学功能,对细胞的生存、衰老、凋亡等生理活动有着重要的调节作用,并且与代谢综合征、肿瘤、心血管疾病、神经退行性疾病等疾病的发生密切相关,其中,沉默调节蛋白1(SIRT1)与SIR2的同源性最高,也是近年来Sirtuins家族成员中得到最深入研究的一项。本研究现就SIRT1与代谢相关疾病的研究进展作如下综述。     

沉默信息调节因子在心血管系统作用方面的研究进展

沉默信息调节因子2（Silent Information Regulator2,SIR2）是依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotin Amide Adenine Dinucleotide,NAD）的第三类组蛋白去乙酰化酶,SIRT1是与哺乳动物Sir2同源性最高的家族成员,不仅使组蛋白去乙酰化以介导基因沉默,在心血管系统,还可能与FOXO家族、NF-κB、PARP-1、PGC-1、PPAR-γ、eNOS等多种靶基因或蛋白相互作用,对细胞生存、衰老、炎症和氧化应激等起到十分重要的调节作用。本文拟对SIRT1在心血管系统调节氧化应激、凋亡、衰老方面的主要下游作用靶基因、蛋白以及目前其在心脏/血管保护方面的研究进展进行综述。     

SIRT1基因沉默诱导肝癌细胞老化及其机制

目的探讨慢病毒介导的沉默信息调节因子1(silent information regulator1,SIRT1)基因沉默对肝癌细胞老化的影响及机制。方法通过慢病毒介导的shRNA干扰技术靶向沉默SIRT1的表达,并通过Real-time PCR和Westernblot验证SIRT1基因的沉默效果。BrdU标记实验检测细胞增殖情况,流式细胞仪检测细胞周期变化;β-半乳糖苷酶染色观察肝癌细胞有无老化;Western blot检测衰老相关基因p53和p21蛋白的变化。结果慢病毒介导的shRNA能显著抑制细胞SIRT1的mRNA及蛋白水平。SIRT1沉默能抑制肝癌细胞的增殖,抑制率达70%～80%;同时,SIRT1沉默能显著诱导G1期细胞周期阻滞:感染shCont的细胞处于G1期比例为(44.29±0.36)%,而感染shSIRT1-1的细胞处于G1期细胞为(69.20±1.24)%,感染shSIRT1-2的细胞处于G1期比例为(65.86±1.75)%。SIRT1沉默后肝癌细胞中衰老相关的β-半乳糖苷酶染色显著增高,阳性细胞占40%～50%(P<0.05),并伴随衰老相关基因p53和p21蛋白表达增加。结论 SIRT1基因沉默可能通过p53/p21途径促进细胞衰老。     

SIRT1调控氧化应激的研究进展

氧化应激损伤是指人体处于氧化应激环境下,体内产生活性氧自由基超过氧化抗氧化系统平衡,导致人体的损伤。沉默信息调节因子1(SIRT1) 属于沉默信息调节因子家族成员,具有去乙酰化酶作用,在许多生物过程中发挥重要作用,包括氧化应激、细胞凋亡和衰老、基因转录、新陈代谢等。近来研究发现,SIRT1 可通过去乙酰化作用调控不同靶基因、靶蛋白,在氧化应激相关疾病中发挥重要作用。本文就SIRT1 对氧化应激的调控进行综述。     

沉默信息调节因子1在肿瘤形成中的作用机制

沉默信息调节因子1(SIRT1)是烟碱胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的组蛋白去乙酰化酶,参与细胞衰老、凋亡、分化等生理活动.近来研究表明,SIRT1通过对组蛋白及多种非组蛋白的去乙酰化修饰,调节与肿瘤凋亡、增殖等多种相关基因的表达和蛋白质的活性,参与肿瘤形成和发展.     

基于SIRT1靶点的非酒精性脂肪肝研究进展

脂肪肝是由各种原因引起的肝细胞内脂肪堆积过多的病变。它可分为酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝(NASH)两大类,其中人群中又以NASH最为多见。沉默信息调节因子1(SIRT1)是在哺乳动物细胞中发现的与酵母沉默信息调节因子2同源性最高的同系物。研究发现SIRT1不仅参与了细胞的能量代谢,而且还能通过各种途径改善胰岛素的敏感性、调节脂质代谢、减轻炎性反应和氧化应激损伤。因此,其可能成为NASH治疗的新靶点及寻找新一代NASH防治新药的重要途径。     

SIRT1对内分泌与代谢的调节

沉默信息调节因子2(SIR2)发现于酵母细胞中的,其参与酵母交配型基因沉默、端粒区基因沉默和重组,维持基因的稳定性,并与物质代谢和长寿有着很大的关系。后来发现SIR2在转录调节过程中具有很关键的催化作用即组蛋白去乙酰化酶活性。进一步研究发现SIR2特别是哺乳动物的同源基因SIRT1在调节内分泌信号方面起着重要的作用。本文主要对SIR2在insulin/IGF-1通路、肝脏、白色脂肪组织、特别是在胰岛β细胞内分泌与代谢的调节作用做一综述。     

哺乳类沉默信息调节因子1激活剂可上调肝X受体α-趋化因子受体7泡沫细胞移出信号和抑制炎症信号通路

目的：研究哺乳类沉默信息调节因子（SIRT）1参与调控单核细胞（U937）源性泡沫细胞从动脉粥样硬化斑块移出信号通路及其机制。方法：在体外模拟限制泡沫细胞移出的条件下检测泡沫细胞中SIRT1、肝X受体（LXR）α、趋化因子受体（CCR）7和转录核因子（NF）-κb的蛋白表达。结果：在SIRT1激动剂SRT1720激活下,SIRT1、LXRα和CCR7的蛋白表达水平上调,而NF-κb表达下调。SIRT1抑制剂尼克酰胺可阻断SRT1720的调节作用。结论：SIRT1可能通过上调LXRα-CCR7信号和抑制NF-κb炎症信号通路正向调节泡沫细胞的移出作用。     

SIRT6在呼吸系统疾病中的作用研究进展

Sirtuins是一类具有单ADP-核糖基转移酶或脱酰酶活性的蛋白质，涉及影响广泛的细胞过程，如衰老、转录、细胞凋亡、炎症和抗压力，以及低热量情况下的能量效率和警觉性。Sirtuins还可以控制生物钟和线粒体生物发生。哺乳动物有7个Sirtuins。SIRT6属于Sir2蛋白家族中的一员，目前已知其拥有NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶、单ADP核糖基转移酶及去脂肪酰化酶等多种催化功能。SIRT6通过这数种催化功能参与机体多种生命过程，在调控DNA修复、端粒维护、炎症反应、能量代谢以及癌症的发生与发展等方面发挥重要作用。本文对SIRT6在慢性阻塞性肺疾病、特发性肺纤维化、哮喘、非小细胞肺癌等呼吸系统疾病中的作用进行综述。在慢阻肺的发病机制上，SIRT6起肺衰老的作用，表现在DNA损伤、端粒缩短、细胞自噬等相似之处。SIRT6在特发性肺纤维化中参与了肺上皮间质转化，抵抗博莱霉素诱导的肺内EMT，表现出抵抗纤维化的作用。SIRT6的去乙酰化作用可以介导支气管哮喘的气道炎症减轻，也参与自身免疫性炎症的过程。SIRT6在非小细胞肺癌的形成及生长维持中起关键作用。了解SIRT6在呼吸系统里的作用有利于揭示疾病机制及开拓全新的治疗靶位或研制新药物。      

EX527对热量限制保护SH-SY5Y细胞的影响

目的 观察SIRT1抑制剂EX527对热量限制处理的人神经母细胞瘤株SH-SY5Y细胞的影响。方法 体外培养SH-SY5Y细胞,分为正常对照组(NC组)、热量限制组(CR组)和热量限制加SIRT1抑制剂组(CR+EX527组),光镜下观察细胞形态学改变,测定各组细胞噻唑蓝(thiazolyl blue tetrazolium bromide, MTT)代谢率及乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)漏出率,应用蛋白免疫印迹(Western blotting)法测定SIRT1表达量。结果 与NC组相比,CR组细胞形态好,表现为细胞胞体饱满、突起伸展、贴壁牢固,MTT代谢率升高(P<0.05),LDH漏出率有降低趋势,CR组和CR+EX527组SIRT1表达均增加(P<0.05);与CR组相比,CR+EX527组细胞形态较差,突起回缩,贴壁性不好,MTT代谢率降低(P<0.05),LDH漏出率有升高趋势,SIRT1表达略减少。结论 热量限制对神经细胞具有保护作用,而SIRT1抑制剂EX527能够减弱热量限制的神经保护作用,提示热量限制对SH-SY5Y细胞的保护作用可能是由SIRT1介导的。     

SIRT1在脑缺血再灌注损伤中的研究进展

急性缺血性脑卒中是一类发病机制复杂，目前暂无有效治疗方法的一类疾病。沉默信息调节因子 1 (silent information regulator1，SIRT1)是一种依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)的去乙酰化酶，是衰老、凋亡等生理活动的重要调节因子之一。有研究表明，SIRT1 与脑缺血再灌注损伤的神经保护作用密切相关，可能作为治疗急性缺血性脑卒中的新靶点。     

PC12细胞应激损伤中能量限制的效应及SIRT3的表达

目的 研究H2O2诱导的PC12细胞氧化应激损伤中,能量限制(CR)及SIRT3参与的调控效应.方法 实验分4组:H2O2组,H2O2+CR组,CR组和正常对照组;MTT法检测不同浓度H2O2作用下CR对细胞生存率的影响;TUNEL染色法检测过氧化氢作用后CR对细胞的凋亡的影响;免疫荧光检测PC12细胞中SIRT3的表达定位;RT-PCR及Western印迹检测SIRT3、Caspase-3的表达变化.结果 60μmol/L H2O2作用6 h后,H2O2组细胞生存率(74.01±2.21)%可维持在70%以上,与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05);120μmol/L H2O2作用下,H2O2组的细胞活力显著下降(38.22±3.34)%,后续研究选取60μmol/L H2O2浓度作为应激源;60μmol/L H2O2作用6 h后H2O2组细胞生存率(74.01±2.21)%与CR+H2O2组(97.26±1.92)%间比较差异有统计学意义(P＜0.05).TUNEL凋亡检测H2O2+CR组凋亡率较H2O2组显著降低.免疫荧光双染色证实PC12细胞中SIRT3为一种线粒体蛋白.Western印迹显示与正常对照组(5256±144)比较,CR组中SIRT3表达升高(6857±157),差异有统计学意义(P＜0.05)、H2O2组中表达降低(3786±160),差异有统计学意义(P＜0.05).与H2O2组(3786±160)比较,CR+H2O2组中SIRT3表达上升(5056±121),差异有统计学意义(P＜0.05).与正常对照组比较(5342±420),H2O2组中Caspase-3表达升高(8499±426),差异有统计学意义(P＜0.001).CR+H2O2组(5750±438)中Caspase-3表达较H2O2组表达下降(8499±426),差异有统计学意义(P＜0.001).RT-PCR显示与正常对照组(6204±134)比较,CR组(7214±148)中SIRT3表达升高,差异有统计学意义(P＜0.05)、H2O2组中表达降低(4807±143),差异有统计学意义(P＜0.05).与H2O2组(4807±143)比较,CR+H2O2组中SIRT3表达上升(6195±166),差异有统计学意义(P＜0.05).结论 PC12细胞中,CR具有抗氧化应激损伤及凋亡的效应;CR可上调PC12细胞中SIRT3的表达,在H2O2诱导的PC12应激损伤中CR-SIRT3的调控具有保护效应,SIRT3是否具有延缓神经元衰老作用值得进一步研究.

Abstract：

Objective To study the regulation effects of CR (caloric restriction) and SIRT3 in the H2O2-induced oxidative stress injury of PC12 cell. Methods The cells were divided into four groups:H2O2, H2O2+CR, CR and control (high glucose). For control and H2O2 group, cells were cultured in DMEM containing 0.45% glucose; for group in CR condition, cells were treated with the medium containing 0.1% glucose. For groups with H2O2, the H2O2 was diluted in EMEM medium to obtain the final concentration containing 60 μmol/L. Viability of PC12 cells were measured by MTT assay. The medium was refreshed with different concentration of H2O2 (from 10 to 120 μmol/L). The absorbance of the samples was measured at 492 nm using a microtiter plate reader. We detected TUNEL-positive cells using the In Situ Cell Apoptosis Detection kit pretreated with CR and H2O2. Immunofluorescence double staining detected the expression and localization of SIRT3. RT-PCR and Western-blot mehtods detected the expression of SIRT3,Caspase-3. Results After pretreating with 60 μmol/L H2O2 for 6 h, the viability of PC12 cells in H2O2 group (74.01±2.21)% retained above 70%, and have statistical significance contrasted with control group (P＜0.05); After pretreating with 120μmol/L H2O2, the viability of PC12 cells declined significantly (38.22±3.34)%. So 60μmol/L H2O2 is our experiment concentration . The viability of H2O2 group (74.01±2.21)% was much lower than CR + H2O2 group (97.26±1.92)% (P＜0.05). After pretreating with H2O2, TUNEL staining showed the apoptosis cells of CR+H2O2 group decreased significantly contrasted with H2O2 group. The immunofluorescence double staining results showed that SIRT3was a mitochondria protein. Western-blot showed the expression of SIRT3 in CR group (6857±157) (P＜0.05) increased and decreased in H2O2 group (3786±160) (P＜0.05) contrasted with control group (5256±143). The expression of SIRT3 in CR + H2O2 group(5056±121)(P＜0.05)increased contrasted with H2O2 group(3786±160). We also detected that Caspase-3 in H2O2 group(8499±426)(P＜0.001 )was much higher than control group than (5342±420), but in the CR + H2O2 group (5750±438 ) theexpression of Caspase-3 was much lower than H2O2 group(8499±426) (P＜0.001). RT-PCR also showed that the expression of SIRT3 in CR group (7214±148) increased and decreased in H2O2 group (4807±143 ) (P＜0.05) contrasted with control group (6204 ± 134 ). The expression of SIRT3 in CR + H2O2 group (6195 ± 166) increased contrasted with H2O2 group (4807 ± 143 ) ( P＜0.05). Conclusion CR causes anti-oxidative injury and has apoptotic effects in PC12 cell. It up-regulates the expression of SIRT3 and the effects of CR-SIRT3 can prevent PC12 cell from H2O2-induced apoptosis. And SIRT3 may be a novel molecule of regulating target in the delay of neuronal senescence.     

热量限制通过AMPK-SIRT1-线粒体通路延缓小鼠骨骼肌衰老

目的 观察热量限制对老化进程中小鼠骨骼肌线粒体等生物学性状的影响,探讨热量限制生物效应的分子机制.方法 13月龄C57BL/6雄性小鼠30只,按照简单随机抽样法分为自由进食组和热量限制组,每周按照自由进食组前1周平均摄食量的60％饲养热量限制小鼠.热量限制12周后,测量骨骼肌衰减指数、胫前肌等肌纤维密度及相对横截面积,透射电镜观察骨骼肌线粒体变化,Western blot检测PGC1 α、AMPKα、p-AMPKα及SIRT1等的表达,并比较老年鼠与成年鼠的表达差异.结果 ①与自由进食组比较,热量限制组骨骼肌衰减指数变化不明显,胫前肌等肌纤维密度显著升高(P＜0.01),相对横截面积降低(P＜0.01);②电镜观察显示:与自由进食组比较,热量限制组骨骼肌线粒体长度和宽度均增加(P＜0.05,P＜0.01),相对密度增加(P＜0.01),PGC1α表达升高(P＜0.05);③与自由进食组比较,热量限制组骨骼肌AMPK的磷酸化水平升高(P＜0.01),同时SIRT1表达也升高(P＜0.05);④与成年鼠比较,老年鼠骨骼肌AMPK磷酸化水平下降(P＜0.05),SIRT1和PGC1α的表达也均下降(P＜0.05).结论 热量限制能显著促进老化进程中骨骼肌线粒体的生成及活性,这一作用可能通过激活AMPK信号途径实现.     

NAD对AngⅡ诱导的心肌成纤维细胞Ⅰ型胶原mRNA表达的影响

目的   探讨烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD) 对血管紧张素II（AngII)诱导的大鼠心肌成纤维细胞I型胶原mRNA表达的作用。方法   提取新生Wistar大乳鼠原代心肌成纤维细胞,传代培养,采用2~4代细胞。实验分为空白对照组,AngII (0.01、 0.1、 1μmol／L)组,NAD(250μmol／L)组, AngII(1μmol／L)+ NAD (250μmol／L )组,FAM组,Sirt1-siRNA+AngII(1μmol／L)组,Sirt1-siRNA 组,Sirt1-siRNA+ NAD（250μmol／L）组,Sirt1-siRNA+Ang II(1mol／L)+NAD（250μmol／L）组。刺激24h后,提取总RNA, Real time RT-PCR法分别检测SIRT1和I型胶原mRNA的表达。结果   心肌成纤维细胞I型胶原mRNA的表达随着AngⅡ浓度升高明显增加(P＜0.05),呈浓度依赖性。与空白对照组比较,NAD（250μmol／L）组SIRT1 mRNA表达增高(P＜0.05)。与AngⅡ（1μmol／L）组比较,AngII (1μmol／L)+ NAD(250μmol／L )组I型胶原mRNA的表达明显减少(P＜0.01)。相对于FAM组,Sirt1-siRNA转染后各组SIRT1 mRNA的表达减少(P＜0.05),而心肌成纤维细胞I型胶原mRNA表达增多(P＜0.05)。结论   NAD可以抑制心肌成纤维细胞 I型胶原mRNA的表达,SIRT1影响I型胶原mRNA的表达,它们对Ang II诱导的心肌纤维化有保护作用。     

沉默信息调节因子相关酶类1/核因子κB信号通路与2型糖尿病的关系

2型糖尿病是一种年龄、肥胖及炎症相关性疾病。随着年龄增长以及脂肪组织的积聚,炎性细胞激活以及炎性因子释放导致胰岛素靶细胞敏感性下降,形成胰岛素抵抗,即2型糖尿病前期。沉默信息调节因子相关酶类1(SIRT1)是一种组蛋白脱乙酰化酶,在哺乳动物糖脂能量代谢和生命活动中扮演重要角色;核因子κB可诱导多种炎性细胞因子,是炎性反应和细胞生存的枢纽环节。该文主要讨论SIRT1通过调节核因子κB的表达作用于2型糖尿病的发病,为2型糖尿病的预防以及治疗提供更多理论基础。     

SIRT3: A Potential Target for CHF?

Pathological cardiac hypertrophy is a maladaptive response in a variety of organic heart disease (OHD), which is characterized by mitochondrial dysfunction that results from disturbed energy metabolism. SIRT3, a mitochondria-localized sirtuin, regulates global mitochondrial lysine acetylation and preserves mitochondrial function. However, the mechanisms by which SIRT3 regulates cardiac hypertrophy remains to be further elucidated. In this study, we firstly demonstrated that expression of SIRT3 was decreased in Angiotension II (Ang II)-treated cardiomyocytes and in hearts of Ang II-induced cardiac hypertrophic mice. In addition, SIRT3 overexpression protected myocytes from hypertrophy, whereas SIRT3 silencing exacerbated Ang II-induced cardiomyocyte hypertrophy. In particular, SIRT3-KO mice exhibited significant cardiac hypertrophy. Mechanistically, we identified NMNAT3 (nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase 3), the rate-limiting enzyme for mitochondrial NAD biosynthesis, as a new target and binding partner of SIRT3. Specifically, SIRT3 physically interacts with and deacetylates NMNAT3, thereby enhancing the enzyme activity of NMNAT3 and contributing to SIRT3-mediated anti-hypertrophic effects. Moreover, NMNAT3 regulates the activity of SIRT3 via synthesis of mitochondria NAD. Taken together, these findings provide mechanistic insights into the negative regulatory role of SIRT3 in cardiac hypertrophy. Sirtuin 3 (SIRT3), a mitochondrial deacetylase that may play an important role in regulating cardiac function and a potential target for CHF.