魏景迅 徐會(huì)圃 王 震 郭義山 溫菲菲

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 山東 濱州 256603

心肌缺血(myocardial ischemia，MI)是困擾人類健康的重大疾病之一，其發(fā)病率和死亡率逐年上升[1]，尤其由急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)導(dǎo)致的死亡日益增多[2]。治療AMI首先要及時(shí)恢復(fù)血流再灌注，包括溶栓、經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)、冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)(coronary artery bypass grafting ,CABG)[3]，但血流恢復(fù)后會(huì)導(dǎo)致心肌組織損傷加重，甚至發(fā)生無復(fù)流、慢血流、加速性室性心動(dòng)過速等，這稱為心肌缺血/再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury，MI/RI)。MI/RI機(jī)制復(fù)雜多變，新近研究表明，自噬通過多種信號(hào)通路廣泛參與了MI/RI的發(fā)生機(jī)制[4-5]。沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator1, sirt1))作為一種去乙酰化酶，通過多種形式參與自噬的調(diào)控，參與了MI/RI的發(fā)生機(jī)制。本文將sirt1調(diào)控自噬在MI/RI中作用進(jìn)行綜述。

1 sirt1的生物學(xué)活性

1.1 sirt1的來源 1999年Frye于哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了sir2的5個(gè)同源基因，簡(jiǎn)稱sirt1～5，緊接著人們又找到了sirt6 和sirt7。人們根據(jù)sir2同源基因發(fā)現(xiàn)的時(shí)間順序依次稱為sirt1～7，并統(tǒng)稱為sirtuins 家族，而sirt1也是目前研究最多的sirtuins 家族基因。sirt1具有相當(dāng)高的 NAD+依賴性組蛋白去乙?；傅幕钚?，在哺乳動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中廣泛發(fā)揮作用。Milne等[6]證實(shí)，在哺乳動(dòng)物中，sirt1不僅可以使組蛋白去乙?；?，同時(shí)還可以使許多非組蛋白去乙?；?。sirt1作為一種去乙?；?，可通過調(diào)控相關(guān)蛋白的去乙?；谘趸瘧?yīng)激、細(xì)胞代謝、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等多種過程中發(fā)揮重要作用[7]。通過對(duì)人類基因組的研究發(fā)現(xiàn)，sirt1基因與AMI的死亡風(fēng)險(xiǎn)有一定的相關(guān)性。Kilic等[8]表明，sirt1的心血管風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)rs7069102及rs2273773可能通過調(diào)控組織中sirt1及eNOS的表達(dá)參與AMI的發(fā)生發(fā)展。

1.2 sirt1與MI/RI sirt1在正常心肌組織中高表達(dá)，與膽固醇代謝相關(guān)，并且保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，在AMI的發(fā)生發(fā)展過程中，起著保護(hù)心肌的作用。Nasiri等[9]發(fā)現(xiàn)sirt1具有抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，其表達(dá)增加可促使體內(nèi)膽固醇分解，減少膽固醇堆積，且sirt1基因的多態(tài)性可降低冠心病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。Chan等[10]首次提出抑制sirt1活性可引起心臟氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致冠心病發(fā)生，而sirt1功能的激活可逆轉(zhuǎn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化。Potente等[11]研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過敲除sirt1基因的小鼠與正常小鼠的心肌相比，其心肌梗死面積顯著增大；而增強(qiáng)sirt1表達(dá)的小鼠其梗死面積顯著小于正常小鼠。由此可見，sirt1在心肌梗死的發(fā)生過程中，起到保護(hù)心肌細(xì)胞的作用。在Shalwala等[12]研究中表明，應(yīng)用西地那非干預(yù)心肌細(xì)胞，可使心肌細(xì)胞中sirt1的表達(dá)升高，減少了介入治療術(shù)后的MI/RI。

Guan等研究發(fā)現(xiàn)，在H9C2細(xì)胞的I/R 模型中，sirt1通過把FoxO1和FoxO3去乙酰化，誘導(dǎo)FoxOs的核易位，促進(jìn)ROS清除劑的表達(dá)增加，進(jìn)而達(dá)到清除ROS 的作用，減輕心肌細(xì)胞的氧化損傷[13]。李曉燕等[14]研究指出，耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可激活sirt1信號(hào)通路而保護(hù)大鼠心肌。Sin等[15]研究指出，通過降低sirt1去乙?；剑現(xiàn)oxO1轉(zhuǎn)錄增加，從而增強(qiáng)促凋亡因子Bim，導(dǎo)致凋亡增多，甚至引起心肌細(xì)胞死亡。研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞核中sirt1將P53蛋白第382位賴氨酸殘基脫乙?；?，降低P53與DNA順式作用元件的結(jié)合能力，從而抑制其轉(zhuǎn)錄活性，減弱P53對(duì)下游信號(hào)通路的激活作用，抑制Bax、Caspase-3的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)Bcl-2的表達(dá)，減少心肌細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)心肌細(xì)胞[16]。Zhang等[17]研究也發(fā)現(xiàn)，在AMI中，心肌細(xì)胞通過sirt1-P53通路負(fù)向調(diào)節(jié)干擾素調(diào)節(jié)因子9(interferon regulatory factor 9, IRF9)的表達(dá)，促進(jìn)微循環(huán)的形成，保護(hù)心肌細(xì)胞。Das A等研究顯示，與年齡相關(guān)的血流減少和NAD+依賴的sirt1活性降低，可通過補(bǔ)充NMN增加sirt1的活性，從而促進(jìn)新血管的形成[81]。Wang 等[19]證實(shí)，sirt1在心肌缺血中可通過去乙?；疉MPK上游LKB1來激活A(yù)MPK 信號(hào)傳導(dǎo)途徑；同時(shí)，AMPK 信號(hào)通路的激活可通過升高心臟中NAD+的水平來調(diào)節(jié)sirt1活性，AMPK 和sirt1 在應(yīng)對(duì)心肌缺血性損傷方面存在正反饋環(huán)路，使用sirt1 激動(dòng)劑可通過正反饋環(huán)路改善心肌的缺血性損傷。

I/R過程中大量的淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞等白細(xì)胞浸潤(rùn)在心肌組織內(nèi)，會(huì)釋放大量細(xì)胞因子加重心肌組織的損傷。Zhang等[20]研究表明，sirt1能夠通過NF-κB通路減少炎性因子的表達(dá)，降低大鼠I/R梗死面積和心肌纖維化，保護(hù)心肌細(xì)胞。

綜上所述，sirt1可以通過不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，調(diào)節(jié)下游基因，保護(hù)心肌細(xì)胞，增強(qiáng)心肌細(xì)胞活力。因此，sirt1可能成為治療AMI的重要靶標(biāo)，值得我們進(jìn)一步探索研究。

2 自噬

2.1 自噬的來源 自噬是指細(xì)胞經(jīng)由溶酶體途徑吞噬衰老的細(xì)胞器及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的復(fù)雜過程，它對(duì)于維持細(xì)胞內(nèi)蛋白代謝平衡和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定意義重大。自噬在真核生物中普遍存在，在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育和疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。適度水平的自噬可以保護(hù)細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育，過度水平的自噬或自噬水平不足會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞受損、疾病發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，自噬相關(guān)分子已有30多種，研究最為深入的如自噬相關(guān)因子Beclin1、LC3-II、ULK1等。研究表明，自噬參與了MI/RI的調(diào)控，在MI/RI的發(fā)生機(jī)制中起到一定作用。自噬的信號(hào)調(diào)控通路非常復(fù)雜，其中主要信號(hào)通路包括PI3K/Akt、mTOR、MAPK、AMPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等，通過多種信號(hào)通路參與了心臟疾病的發(fā)生。

2.2 自噬與MI/RI 心肌細(xì)胞自噬對(duì)維持心臟正常功能具有重要作用，大量研究已證實(shí)自噬在MI/RI的各個(gè)階段都發(fā)揮重要作用。但是，自噬作為何種機(jī)制存在尚存在爭(zhēng)議。

研究顯示，在心肌缺血開始階段，一定程度的自噬可保護(hù)心肌免于缺氧損傷。在心肌缺血階段，線粒體功能減退和ATP的消耗導(dǎo)致ATP大量減少，進(jìn)而激活A(yù)MPK，通過上調(diào)AMPK-mTORC1-ULK1 信號(hào)傳導(dǎo)通路，最終激活自噬。通過自噬把心肌細(xì)胞內(nèi)衰老的細(xì)胞器及多余的物質(zhì)降解，轉(zhuǎn)化成游離脂肪酸和氨基酸等，隨后通過TAC產(chǎn)生ATP，補(bǔ)充心肌缺血時(shí)的ATP，這對(duì)心肌細(xì)胞存活至關(guān)重要。安軍鈺等研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血時(shí)，應(yīng)用3-MA 抑制自噬，心肌細(xì)胞中ATP減少，導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡增加[21]。實(shí)驗(yàn)表明，在I/R過程中，mTOR和AMPK起重要的作用，mTOR抑制自噬而AMPK可以促進(jìn)自噬，通過調(diào)控mTOR和AMPK誘導(dǎo)自噬可以保護(hù)損傷的心肌細(xì)胞?？傊谛募∪毖A段，自噬起到保護(hù)心肌細(xì)胞作用。

關(guān)于自噬在心肌再灌注階段的作用機(jī)制則具有爭(zhēng)議，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為心肌在再灌注狀態(tài)下，細(xì)胞自噬作為一種損傷性機(jī)制存在。過度上調(diào)的自噬加速了心肌細(xì)胞的死亡[22]。ROS是心肌再灌注過程中Beclin-1介導(dǎo)的強(qiáng)誘導(dǎo)劑。有研究提出，減少再灌注階段細(xì)胞中的ROS可降低心肌細(xì)胞的自噬水平來保護(hù)心肌細(xì)胞[23]。應(yīng)用抗氧化劑MPG作用于心肌細(xì)胞，可以下調(diào)Beclin1，亦可以表明ROS在此過程中發(fā)揮重要作用[24]。Zheng[25]等人也發(fā)現(xiàn)Beclin1的蛋白水平在大鼠I/R期的心肌細(xì)胞中明顯上調(diào)，而應(yīng)用小檗胺處理可以顯著抑制I/R引起的Beclin1蛋白水平的升高，從而抑制I/R引起的自噬增加，減少細(xì)胞的死亡，從而保護(hù)心肌免受損傷。Liu X等研究顯示，I/R過程中過度激活自噬，導(dǎo)致細(xì)胞死亡和細(xì)胞功能障礙，用自噬抑制劑3-MA可以抑制過度自噬，減輕自噬對(duì)心肌細(xì)胞的損傷[26]。因此，在再灌注階段，自噬對(duì)心肌細(xì)胞具有損傷的作用，抑制自噬可以減少心肌細(xì)胞的損傷。

因此，深入了解自噬在MI/RI中的作用以及調(diào)控機(jī)制，將有可能為預(yù)防缺血再灌注損傷提供新的治療策略及治療靶點(diǎn)。

3 MI/RI中sirt1調(diào)控自噬的作用機(jī)制

自噬通過吞噬損傷的細(xì)胞器如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等，轉(zhuǎn)化成細(xì)胞能重復(fù)利用的物質(zhì)，并通過TAC供應(yīng)ATP，同時(shí)自噬能減少ROS釋放，保護(hù)心臟結(jié)構(gòu)及功能。Schiedel M等研究發(fā)現(xiàn)，sirt1 可以乙酰化Atg5、Atg7、Atg8以及LC3等自噬相關(guān)因子，從而啟動(dòng)自噬[27]。研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞中sirt1能通過激活TSC2，進(jìn)一步抑制mTOR的表達(dá)，進(jìn)而激活自噬。Beclin1乙酰化與Rubicon蛋白結(jié)合，減慢自噬泡的成熟，而sirt1能夠去乙?；疊eclinl蛋白430和437位的賴氨酸，從而增強(qiáng)心肌細(xì)胞的自噬[28]。吳冰等[29]研究表明，sirt1增強(qiáng)劑通過減少Beclin1蛋白乙?；鰪?qiáng)自噬。

研究發(fā)現(xiàn)，P53參與自噬調(diào)節(jié)，在細(xì)胞核中sirt1可以把P53蛋白第382位賴氨酸殘基去乙酰化，抑制P53的活性，不僅可以降低其對(duì)下游靶基因的激活作用，而且可以減弱P53所調(diào)控的自噬。Razani B等[30]認(rèn)為降低sirt1的表達(dá)抑制自噬，影響膽固醇代謝及細(xì)胞凋亡，從而引起MI/RI。Chunme Chang等[31]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)葡萄糖缺乏時(shí)，細(xì)胞內(nèi)激活的AMPK激酶能磷酸化定位于胞質(zhì)的傳統(tǒng)糖酵解酶GATOH，使得GAPDH移位至細(xì)胞核。在細(xì)胞核內(nèi)，GAPDH直接作用于sirt1，造成sirt1與其抑制蛋白DBC1分離而得到激活，通過去乙?；疞C3等自噬相關(guān)蛋白，繼而啟動(dòng)細(xì)胞自噬，在心肌缺血階段，對(duì)心肌細(xì)胞起到保護(hù)作用。由此表明，sirt1通過多個(gè)信號(hào)通路調(diào)控自噬，參與了MI/RI的發(fā)生機(jī)制，這對(duì)于我們預(yù)防MI/RI提供了方向。

4 小結(jié)及展望

MI/RI的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，多種因素參與其中，且相互作用，相互影響。sirt1、自噬分別參與了MI/RI的發(fā)生與發(fā)展。已有多項(xiàng)研究表明，sirt1通過多種信號(hào)途徑調(diào)控自噬。因此，深入探索sirt1和自噬間的相關(guān)性以及sirt1調(diào)控細(xì)胞自噬在MI/RI中的作用機(jī)制，有助于解決MI/RI心肌細(xì)胞損傷問題，有望找到更多減弱MI/RI的有效靶點(diǎn)。