魏景迅 徐会圃 王 震 郭义山 温菲菲

滨州医学院附属医院 山东 滨州 256603

心肌缺血(myocardial ischemia，MI)是困扰人类健康的重大疾病之一，其发病率和死亡率逐年上升[1]，尤其由急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)导致的死亡日益增多[2]。治疗AMI首先要及时恢复血流再灌注，包括溶栓、经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)、冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting ,CABG)[3]，但血流恢复后会导致心肌组织损伤加重，甚至发生无复流、慢血流、加速性室性心动过速等，这称为心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia-reperfusion injury，MI/RI)。MI/RI机制复杂多变，新近研究表明，自噬通过多种信号通路广泛参与了MI/RI的发生机制[4-5]。沉默信息调节因子1(silent information regulator1, sirt1))作为一种去乙酰化酶，通过多种形式参与自噬的调控，参与了MI/RI的发生机制。本文将sirt1调控自噬在MI/RI中作用进行综述。

1 sirt1的生物学活性

1.1 sirt1的来源 1999年Frye于哺乳动物中发现了sir2的5个同源基因，简称sirt1～5，紧接着人们又找到了sirt6 和sirt7。人们根据sir2同源基因发现的时间顺序依次称为sirt1～7，并统称为sirtuins 家族，而sirt1也是目前研究最多的sirtuins 家族基因。sirt1具有相当高的 NAD+依赖性组蛋白去乙酰化酶的活性，在哺乳动物的生长发育过程中广泛发挥作用。Milne等[6]证实，在哺乳动物中，sirt1不仅可以使组蛋白去乙酰化，同时还可以使许多非组蛋白去乙酰化。sirt1作为一种去乙酰化酶，可通过调控相关蛋白的去乙酰化而在氧化应激、细胞代谢、炎症反应、细胞凋亡等多种过程中发挥重要作用[7]。通过对人类基因组的研究发现，sirt1基因与AMI的死亡风险有一定的相关性。Kilic等[8]表明，sirt1的心血管风险位点rs7069102及rs2273773可能通过调控组织中sirt1及eNOS的表达参与AMI的发生发展。

1.2 sirt1与MI/RI sirt1在正常心肌组织中高表达，与胆固醇代谢相关，并且保护血管内皮细胞，在AMI的发生发展过程中，起着保护心肌的作用。Nasiri等[9]发现sirt1具有抗动脉粥样硬化作用，其表达增加可促使体内胆固醇分解，减少胆固醇堆积，且sirt1基因的多态性可降低冠心病的发生风险。Chan等[10]首次提出抑制sirt1活性可引起心脏氧化应激和炎症反应进而导致冠心病发生，而sirt1功能的激活可逆转冠状动脉粥样硬化。Potente等[11]研究发现：经过敲除sirt1基因的小鼠与正常小鼠的心肌相比，其心肌梗死面积显著增大；而增强sirt1表达的小鼠其梗死面积显著小于正常小鼠。由此可见，sirt1在心肌梗死的发生过程中，起到保护心肌细胞的作用。在Shalwala等[12]研究中表明，应用西地那非干预心肌细胞，可使心肌细胞中sirt1的表达升高，减少了介入治疗术后的MI/RI。

Guan等研究发现，在H9C2细胞的I/R 模型中，sirt1通过把FoxO1和FoxO3去乙酰化，诱导FoxOs的核易位，促进ROS清除剂的表达增加，进而达到清除ROS 的作用，减轻心肌细胞的氧化损伤[13]。李晓燕等[14]研究指出，耐力运动训练可激活sirt1信号通路而保护大鼠心肌。Sin等[15]研究指出，通过降低sirt1去乙酰化水平，FoxO1转录增加，从而增强促凋亡因子Bim，导致凋亡增多，甚至引起心肌细胞死亡。研究发现，心肌细胞核中sirt1将P53蛋白第382位赖氨酸残基脱乙酰化，降低P53与DNA顺式作用元件的结合能力，从而抑制其转录活性，减弱P53对下游信号通路的激活作用，抑制Bax、Caspase-3的表达，同时上调Bcl-2的表达，减少心肌细胞凋亡，从而保护心肌细胞[16]。Zhang等[17]研究也发现，在AMI中，心肌细胞通过sirt1-P53通路负向调节干扰素调节因子9(interferon regulatory factor 9, IRF9)的表达，促进微循环的形成，保护心肌细胞。Das A等研究显示，与年龄相关的血流减少和NAD+依赖的sirt1活性降低，可通过补充NMN增加sirt1的活性，从而促进新血管的形成[81]。Wang 等[19]证实，sirt1在心肌缺血中可通过去乙酰化AMPK上游LKB1来激活AMPK 信号传导途径；同时，AMPK 信号通路的激活可通过升高心脏中NAD+的水平来调节sirt1活性，AMPK 和sirt1 在应对心肌缺血性损伤方面存在正反馈环路，使用sirt1 激动剂可通过正反馈环路改善心肌的缺血性损伤。

I/R过程中大量的淋巴细胞、浆细胞等白细胞浸润在心肌组织内，会释放大量细胞因子加重心肌组织的损伤。Zhang等[20]研究表明，sirt1能够通过NF-κB通路减少炎性因子的表达，降低大鼠I/R梗死面积和心肌纤维化，保护心肌细胞。

综上所述，sirt1可以通过不同的信号转导通路，调节下游基因，保护心肌细胞，增强心肌细胞活力。因此，sirt1可能成为治疗AMI的重要靶标，值得我们进一步探索研究。

2 自噬

2.1 自噬的来源 自噬是指细胞经由溶酶体途径吞噬衰老的细胞器及蛋白质等大分子物质的复杂过程，它对于维持细胞内蛋白代谢平衡和内环境稳定意义重大。自噬在真核生物中普遍存在，在细胞的生长、发育和疾病的发生发展中发挥重要作用。适度水平的自噬可以保护细胞的正常生长发育，过度水平的自噬或自噬水平不足会导致细胞受损、疾病发生。研究发现，自噬相关分子已有30多种，研究最为深入的如自噬相关因子Beclin1、LC3-II、ULK1等。研究表明，自噬参与了MI/RI的调控，在MI/RI的发生机制中起到一定作用。自噬的信号调控通路非常复杂，其中主要信号通路包括PI3K/Akt、mTOR、MAPK、AMPK信号转导通路等，通过多种信号通路参与了心脏疾病的发生。

2.2 自噬与MI/RI 心肌细胞自噬对维持心脏正常功能具有重要作用，大量研究已证实自噬在MI/RI的各个阶段都发挥重要作用。但是，自噬作为何种机制存在尚存在争议。

研究显示，在心肌缺血开始阶段，一定程度的自噬可保护心肌免于缺氧损伤。在心肌缺血阶段，线粒体功能减退和ATP的消耗导致ATP大量减少，进而激活AMPK，通过上调AMPK-mTORC1-ULK1 信号传导通路，最终激活自噬。通过自噬把心肌细胞内衰老的细胞器及多余的物质降解，转化成游离脂肪酸和氨基酸等，随后通过TAC产生ATP，补充心肌缺血时的ATP，这对心肌细胞存活至关重要。安军钰等研究发现，心肌缺血时，应用3-MA 抑制自噬，心肌细胞中ATP减少，导致心肌细胞死亡增加[21]。实验表明，在I/R过程中，mTOR和AMPK起重要的作用，mTOR抑制自噬而AMPK可以促进自噬，通过调控mTOR和AMPK诱导自噬可以保护损伤的心肌细胞。总之，在心肌缺血阶段，自噬起到保护心肌细胞作用。

关于自噬在心肌再灌注阶段的作用机制则具有争议，多数学者认为心肌在再灌注状态下，细胞自噬作为一种损伤性机制存在。过度上调的自噬加速了心肌细胞的死亡[22]。ROS是心肌再灌注过程中Beclin-1介导的强诱导剂。有研究提出，减少再灌注阶段细胞中的ROS可降低心肌细胞的自噬水平来保护心肌细胞[23]。应用抗氧化剂MPG作用于心肌细胞，可以下调Beclin1，亦可以表明ROS在此过程中发挥重要作用[24]。Zheng[25]等人也发现Beclin1的蛋白水平在大鼠I/R期的心肌细胞中明显上调，而应用小檗胺处理可以显著抑制I/R引起的Beclin1蛋白水平的升高，从而抑制I/R引起的自噬增加，减少细胞的死亡，从而保护心肌免受损伤。Liu X等研究显示，I/R过程中过度激活自噬，导致细胞死亡和细胞功能障碍，用自噬抑制剂3-MA可以抑制过度自噬，减轻自噬对心肌细胞的损伤[26]。因此，在再灌注阶段，自噬对心肌细胞具有损伤的作用，抑制自噬可以减少心肌细胞的损伤。

因此，深入了解自噬在MI/RI中的作用以及调控机制，将有可能为预防缺血再灌注损伤提供新的治疗策略及治疗靶点。

3 MI/RI中sirt1调控自噬的作用机制

自噬通过吞噬损伤的细胞器如线粒体、内质网等，转化成细胞能重复利用的物质，并通过TAC供应ATP，同时自噬能减少ROS释放，保护心脏结构及功能。Schiedel M等研究发现，sirt1 可以乙酰化Atg5、Atg7、Atg8以及LC3等自噬相关因子，从而启动自噬[27]。研究发现，心肌细胞中sirt1能通过激活TSC2，进一步抑制mTOR的表达，进而激活自噬。Beclin1乙酰化与Rubicon蛋白结合，减慢自噬泡的成熟，而sirt1能够去乙酰化Beclinl蛋白430和437位的赖氨酸，从而增强心肌细胞的自噬[28]。吴冰等[29]研究表明，sirt1增强剂通过减少Beclin1蛋白乙酰化，增强自噬。

研究发现，P53参与自噬调节，在细胞核中sirt1可以把P53蛋白第382位赖氨酸残基去乙酰化，抑制P53的活性，不仅可以降低其对下游靶基因的激活作用，而且可以减弱P53所调控的自噬。Razani B等[30]认为降低sirt1的表达抑制自噬，影响胆固醇代谢及细胞凋亡，从而引起MI/RI。Chunme Chang等[31]发现，当葡萄糖缺乏时，细胞内激活的AMPK激酶能磷酸化定位于胞质的传统糖酵解酶GATOH，使得GAPDH移位至细胞核。在细胞核内，GAPDH直接作用于sirt1，造成sirt1与其抑制蛋白DBC1分离而得到激活，通过去乙酰化LC3等自噬相关蛋白，继而启动细胞自噬，在心肌缺血阶段，对心肌细胞起到保护作用。由此表明，sirt1通过多个信号通路调控自噬，参与了MI/RI的发生机制，这对于我们预防MI/RI提供了方向。

4 小结及展望

MI/RI的发病机制较为复杂，多种因素参与其中，且相互作用，相互影响。sirt1、自噬分别参与了MI/RI的发生与发展。已有多项研究表明，sirt1通过多种信号途径调控自噬。因此，深入探索sirt1和自噬间的相关性以及sirt1调控细胞自噬在MI/RI中的作用机制，有助于解决MI/RI心肌细胞损伤问题，有望找到更多减弱MI/RI的有效靶点。