SIRT1在神经退行性疾病的研究进展论文_苏清平1,薛偕华2

SIRT1在神经退行性疾病的研究进展论文_苏清平1,薛偕华2

苏清平1 薛偕华2

(1福建中医药大学 福建福州 350122)

(2福建中医药大学附属康复医院 福建福州 350003)

【摘要】目前对于神经退行性疾病尚无完善的治疗措施,其发生主要包括炎症反应、局部组织微循环缺血性缺氧、神经元凋亡坏死、过氧化物和自由基大量产生等。SIRT1当前在许多生命过程中发挥重要作用。本文首先概述了SIRT1的生物结构学分析与功能,分析了SIRT1表达和活性的调节方式,并从帕金森病(PD)、阿尔兹海默症(AD)、脑卒中等三个方面阐述了SIRT1在神经退行性疾病的研究进展。

【关键词】SIRT1;神经退行性疾病;帕金森病;阿尔兹海默症;脑卒中

【中图分类号】R174 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231(2016)05-0007-02

神经退行性疾病是一种常见的中枢神经系统损伤性疾病,致死率与致残率高,给患者身心造成多重打击[1]。当前神经退行性疾病主要包括帕金森病(PD)、阿尔兹海默症(AD)、脑卒中等。引起神经退行性疾病的主要机制包括DNA损伤、谷氨酸兴奋性毒性、促凋亡因子的调节、氧化应激的产生等[2]。沉默信息调节因子2(silent information regulator 2,Sir2)是一种依赖于NAD+的去乙酰化酶,能够推迟哺乳动物年龄相关的疾病,也包括神经退行性疾病。在哺乳动物基因组中,目前证实存在7种Sir2同系物(SIRTs 1-7),其中SIRT1是Sir2最同源的同系物。SIRT1在脑组织中的表达明显高于其他器官,其能调控许多不同的生理过程,也在许多神经代谢性疾病中发挥神经保护作用[3]。本文综述了SIRT1在神经退行性疾病的研究进展,现报告如下。

1.SIRT1的生物结构学分析与功能

1.1 SIRT1的生物结构学分析

当前Sir2在基因沉默、代谢调节、基因组稳定性、细胞寿命中具有重要作用,人类有7个Sir2同源基因,其中SIRT1与酵母菌Sir2同源性最高[4]。通过生物结构学分析,SIRT1基因位于人染色体的10q21.3,长度约为33.72kb,cDNA序列可编码氨基酸大约747个,翻译后的SIRT1蛋白质相对分子量大约81kda。

1.2 SIRT1的生物学功能

通常第三类组蛋白去乙酰化酶被称为沉默信息调节因子2类蛋白(SIRTs)。SIRTs可以抑制基因组的转录,在能量限制引起的长寿效应中扮演重要角色,也可上调与能量代谢和促存活机制相关蛋白的表达。相关研究表明去乙酰化酶SIRT1能使FOXO1的乙酰基发生去乙酰化作用,从而使氧化应激过程得到抑制,减少了细胞的损伤[5]。

2.SIRT1表达和活性的调节

目前对神经退行性疾病分子代谢调控的研究尚不明确。SIRT1在哺乳动物组织中广泛表达,具有很强的NAD+依赖的组蛋白脱乙酰基酶活性,有利于保持基因组的稳定性,从而参与能量代谢调节过程,同时具有延缓衰老及延长生命的作用。当前SIRT1表达和活性的调节主要分为上调与下调两个方面,(1)上调:能量限制和细胞应激可以增加E2F1的转录活性并上调SIRT1的表达,哺乳动物细胞营养支持缺乏可以激活FOXO3α并增加SIRT1的表达。SIRT1也可以去乙酰化E2F1并且抑制其转录活性,SIRT1去乙酰化FOXO1也可增加其转录活性[6]。(2)下调:HIC1为一个转录抑制因子,可抑制SIRT1基因的转录活性。PPARγ与SIRT1的启动子进行结合也抑制SIRT1的表达。而SIRTI抑制炎症是依赖SIRTI转录沉默环氧化酶2(COX-2),可抑制环氧化酶的活性的通路,进而减少炎症反应,对脑神经有一定的保护作用。

3.SIRT1在神经退行性疾病的研究进展

随着对沉默信息调节因子相关酶研究的深入,当前对SIRTI的认识也在不断的加深。

3.1 缺血性卒中

缺血性卒中是一种常见的神经系统疾病,临床治疗难度很大,通常使用组织纤溶酶原激活物(tPA)治疗,但不良反应较多,化学或者生物制剂作用是调节神经元死亡和存活的关键分子[7-8]。SIRT1在介导的神经保护作用中发挥重要作用,SIRT1活性的抑制剂可以阻断缺血预处理的保护作用,同时SIRT1的活化可减轻缺血性神经损伤,SIRT1对于NAD+引起的神经保护作用有重要作用,SIRT1敲除减弱了NAD+在神经元兴奋性毒性损伤中介导的保护性作用[9]。

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3.2 阿尔兹海默症

在阿尔兹海默病(AD)动物模型中,高表达SIRT1能减少脑内的β淀粉样蛋白(amyloid-β,Aβ),可通过脱乙酰基作用抑制p53蛋白,也可通过脱乙酰基作用抑制凋亡激活蛋白FOXOs,促进细胞生存,使神经元免于凋亡[10]。FUS蛋白病是一组致命性、累及多种神经元的神经退行性疾病。目前,已经在FUS蛋白病的病例中发现50多个FUS基因的突变。SIRT1蛋白可以直接定位到线粒体中,过多定位到线粒体中可引发线粒体损伤,最终导致神经元细胞的死亡,并且提示线粒体损伤有可能成为治疗SIRT1蛋白病的新靶点。患阿尔兹海默氏病(AD)的主要遗传风险因子是胆固醇运输蛋白质ApoE4,大约有20.0%的人天生携带ApoE4,ApoE4和抗衰老蛋白SirT1之间也存在联系。

3.3 帕金森病

除了直接的保护作用外,SIRT1还调节一些其他的神经保护剂的保护作用[11]。SIRT1通过控制大鼠神经元特异性的烯醇酶(NSE)启动子过表达人类的SIRT1,有利于在PD疾病中发挥重要作用,可能是由于NAD+缺乏引起的有害作用中和了SIRT1的神经保护作用。并且SIRT1可通过去乙酰化作用使Ace-p53去掉乙酰基,从而发挥抑制细胞凋亡,促进细胞存活的作用[12]。通过检测帕金森病的炎症因子以及细胞凋亡情况,我们发现SIRT1对其干预作用明显,能够抑制促炎因子的水平,并能减少脑细胞凋亡,改善了帕金森病的微环境,为帕金森病的恢复提供了有利条件。

总之,SIRT1在神经退行性疾病中具有重要的调控作用,可以通过去乙酰化作用调控各信号通路的表达,从而减少凋亡实现对神经的保护作用。

【参考文献】

[1]李建国.白藜芦醇通过激活海马SIRT1起到辐射防范作用研究[D].2015:1-90.

[2]Park JB.Finding Potent Sirt Inhibitor in Coffee: Isolation,Confirmation and Synthesis of Javamide-Ⅱ(N-Caffeoyltryptophan) as Sirt1/2 Inhibitor[J].PLoS One,2016,11(3):150392-150398.

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[4]Costa LG,Garrick JM,Roquè PJ,et al.Mechanisms of Neuroprotection by Quercetin: Counteracting Oxidative Stress and More[J].Oxid Med Cell Longev,2016,20(16):796-800.

[5]Valente S,Mellini P,Spallotta F,et al.1,4-Dihydropyridines Active on the SIRT1/AMPK Pathway Ameliorate Skin Repair and Mitochondrial Function and Exhibit Inhibition of Proliferation in Cancer Cells[J].J Med Chem,2016,59(4):1471-1491.

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[7]Nunes AK,Rap?so C,Rocha SW,et al.Involvement of AMPK,IKβα-NFκB and eNOS in the sildenafil anti-inflammatory mechanism in a demyelination model[J].Brain Res,2015,19(27):119-133.

[8]司沛沛,张策,杨小荣.沉默信息调节因子1在神经退行性疾病中的作用[J].生理科学进展,2013,44(2):125-128

[9]Zhang J,Fang L,Lu Z,et al. Are sirtuins markers of ovarian aging? [J].Gene,2016,575(2):680-686.

[10]杨熙.SIRT1氧化应激通路与疾病的关系[J].西部医学,2015,27(8):1275-1278.

[11]张静爽,王蓉.SIRT1、PI3K/Akt通路与阿尔茨海默病关系的研究进展[J].神经疾病与精神卫生,2015,2(5):433-435.

[12]秦花萍,司沛沛,杨小荣,张策.SIRT1在NMDA诱导的兴奋性神经毒中的保护作用[J].中西医结合心脑血管病杂志,2011,9(12):1487-1489.

论文作者:苏清平1,薛偕华2

论文发表刊物:《心理医生》2016年5期

论文发表时间:2016/8/3

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