Circulation：SIRT2去乙酰化酶抵抗心肌肥厚

景杰生物/报道

    在现代社会，心力衰竭的发病率和死亡率逐年升高，其中心肌肥厚是引起心力衰竭的关键因素之一，但是心肌肥厚产生的潜在机理至今尚未被阐明。

    Sirtuin家族是一类依赖于NADH的去乙酰化酶类家族，从细菌到人类高度保守，调节人类多种代谢、应激以与衰老相关的过程，如糖尿病和心血管类疾病等。SIRT2主要分布在细胞质中，在多种代谢中起重要的作用，但SIRT2与心肌肥厚的联系至今尚未阐明。

    中国医学科学院刘德培院士和陈厚早教授团队发现去乙酰化酶SIRT2能够激活心脏中的LKB1-AMPK信号途径来抵抗衰老和血管紧张素II引起的心肌肥厚，同时发现SIRT2在二甲双胍介导的AMPK信号通路的激活过程中，发挥着不可忽视的作用，该成果发表在Circulation上。

研究对象：去乙酰化酶SIRT2

疾病：心力衰竭

样本：小鼠组织

方法：乙酰化修饰定量

期刊：Circulation

1研究思路

    首先，研究者们比较了年老小鼠，年幼小鼠和Sirt2-KO小鼠的心脏特性，发现年老小鼠心肌肥大和纤维化程度高于幼鼠， Sirt2-KO年老小鼠的情况又比野生型年老小鼠严重（图1 A），说明SIRT2与抑制心肌肥厚密切相关。年老引起的心肌肥厚受多种代谢调节因子调节，如AMPK, SIRT1, mTOR, and IGF-1R，实验表明在Sirt2-KO年老小鼠中，IGF-1R和SIRT1表达水平不变，AMPK Thr172位点磷酸化显著降低，mTOR Ser2448位点磷酸化显著增加（图1 B），说明AMPK途径，在SIRT2对心肌肥厚的抑制过程中发挥重要作用。

图1. A 幼鼠、年老小鼠和Sirt2-KO小鼠心脏大小和纤维化程度的确定；

B AMPK, SIRT1, mTOR, and IGF-1R磷酸化和蛋白表达水平。

    为进一步研究SIRT2在抑制心肌肥厚中的作用，研究者们测量了年老小鼠和心肌肥厚小鼠体内SIRT2的表达水平和活性。研究发现，与4个月大的小鼠相比，24个月大的小鼠的SIRT2表达水平下降，血管紧张素II的浓度也增加。血管紧张素II诱导的心肌肥大的幼鼠体内SIRT2的活性下降。Sirt2的mRNA水平并未发生变化，说明心肌肥大小鼠体内的SIRT2蛋白稳定性降低。研究发现，年老小鼠和血管紧张素II诱导的心肌肥大的小鼠体内c-Src磷酸化水平升高而被激活，从而将SIRT2磷酸化，降低其稳定性并使其失活。加入c-Src酶抑制剂SU6656后发现SIRT2水平升高。综上可知，心肌肥厚小鼠体内SIRT2活性降低的部分原因是c-Scr对其活性的抑制。

图2. A 幼鼠、年老小鼠和AngII处理的小鼠体内c-Src的水平；

        B  加入抑制剂后，SIRT2和c-Src的表达水平。

    然后研究人员分别研究了sirt2敲除（sirt2-KO）和过表达（SIRT2-Tg）的小鼠，结果发现，sirt2敲除后，AMPK被抑制，sirt2过表达，AMPK被激活，加入AMPK抑制剂CC后，SIRT2对心脏的保护作用被阻断，证明SIRT2通过激活AMPK途径来抑制心肌肥厚保护心脏。为了探究SIRT2作用于AMPK途径的机制，过表达了AMPK的α1和α2亚基，发现SIRT2过表达并未影响两个亚基的乙酰化程度，之后分别抑制了CaMKKu 的活性，敲低了Lkb1基因的表达，发现Lkb1基因敲低后，SIRT2过表达并未促进AMPK的激活，表明LKB1途径与AMPK的激活相关。同时SIRT2酶抑制剂AGK2的加入降低了LKB1 Ser428位点的磷酸化，SIRT2的过表达促进了其磷酸化（图3 A）,表明SIRT2通过促进LKB1 Ser428位点的磷酸化激活AMPK途径来抑制心肌肥大。

图3.  A 年老小鼠WT和Sirt2-KO、N-Tg、SIRT2-Tg小鼠在AngII处理后LKB1 Ser428位点磷酸化水平；

      B AngII和Met处理后WT和Sirt2-KO小鼠心肌肥厚的程度。

    最后，发现二甲双胍处理后，野生型小鼠体内的AMPK通路被激活，Sirt2-KO小鼠体内AMPK通路被失活，而且野生型小鼠血管紧张素II诱导的心肌肥大症状减轻，而Sirt2-KO小鼠并未减轻（图3 B），表明在二甲双胍通过激活AMPK抑制心肌肥厚的过程中，SIRT2起到了重要的作用。

2总结

     心肌肥厚是造成心力衰竭的主要因素之一，本文揭示了SIRT2去乙酰化酶在抑制心肌肥厚过程中的重要作用，证明SIRT2与LKB1直接结合使其K48位点去乙酰化，促进其Ser428位点磷酸化，来促进AMPK信号途径磷酸化，使其激活，从而抑制心肌肥厚现象，同时发现SIRT2可促进二甲双胍对AMPK途径的激活，增强对心肌肥厚的抑制作用。发现了SIRT2的新功能，并为治疗心肌肥厚疾病提供了新的靶点。

作者介绍

刘德培院士

    中国工程院院士、原中国医学科学院院长，中国生物医学工程学会理事长，中华医学会常务理事。主要从事基因调控和基因治疗的研究，包括分化与发育的基因表达调控、转基因动物与疾病模型、 基因转移与基因治疗等方面的工作。

    承担地中海贫血基因治疗科技部863重点项目、珠蛋白基因表达的时空顺序性研究国家自然科学基金重大项目、国家杰出青年科学基金、人类疾病动物模型的建立科技部“九五”攻关项目、中港合作研究项目、心脑血管疾病发病和防治的基础研究科技部973重点项目、杂合寡核苷酸介导的基因定点纠错与疾病的基因治疗国家863重点项目等。

陈厚早教授

    中国医学科学院北京协和医学院生物化学与分子生物学博士，教授，博士生导师；从事心血管疾病的发病机制的研究，侧重联系衰老和代谢研究表观遗传修饰酶在心血管疾病中的作用。率先阐述了SIRT1在心血管系统的功能和作用分子机制，表明其可成为抗心血管疾病的潜在靶点；共发表研究论文和综述文章50余篇，包括共同第一作者或者通讯作者发表J Clin Invest, J Exp Med, Nat Commun, Circ, Eur Heart J, Cir Res, Aging Cell等30余篇；承担科技部和国家自然科学基金委等多项国家项目，获“协和新星”、“北京科技新星”、“国家自然科学基金委优青” 、“中组部青年拔尖人才”、“教育部青年长江学者”等荣誉或资助。

参考文献

Tang, Xiaoqiang, et al. (2017),  SIRT2 Acts as a Cardioprotective Deacetylase in Pathological Cardiac Hypertrophy. Circulation.

更多阅读推荐

精准医学与蛋白组学

海量文献解读

行业前沿报导

关注/投稿

随时享受科技服务