综述:Sirtuins在帕金森病中的作用:分子机制与病理生理学角色

【字体: 时间:2025年09月27日 来源:Advances in Cancer Biology - Metastasis 2

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  本综述系统阐述了Sirtuins(SIRTs)家族在帕金森病(PD)中的多维度作用机制,聚焦于其通过调控自噬、线粒体功能、氧化应激及神经炎症等通路(如NAD+依赖的去乙酰化)对PD病理的干预潜力,为开发靶向SIRTs的神经保护疗法提供了创新视角。

  

引言

帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是一种进行性神经退行性疾病,以运动症状(如运动迟缓、肌强直、静止性震颤及姿势步态异常)和非运动症状(包括睡眠障碍、自主神经功能障碍及认知损害)为特征。其病理核心是中脑黑质多巴胺能神经元的退行性死亡及路易小体中错误折叠的α-突触核蛋白(α-syn)异常聚集。除蛋白质聚集外,线粒体功能障碍、氧化应激、神经炎症及自噬受损等机制也共同参与了PD的发病过程。
近年来,Sirtuins(SIRTs)家族作为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖的去乙酰化酶,在调控细胞稳态、代谢、应激反应和基因稳定性中的作用日益受到关注。尤其在神经退行性疾病中,SIRTs可能成为关键分子节点。本综述首次系统整合了SIRT1至SIRT7各成员在PD中的特异性作用,并探讨其作为治疗靶点的潜力。

Sirtuins家族概览

Sirtuins是一类高度保守的III类组蛋白去乙酰化酶(HDACs),依赖NAD+进行底物去乙酰化,并参与转录调控、能量代谢、DNA修复和炎症反应等过程。人类SIRTs家族包含7个成员(SIRT1-SIRT7),根据其催化结构域可分为四类(I-IV),各成员亚细胞定位和功能具明显差异:
  • SIRT1:主要定位于细胞核,参与DNA修复、细胞凋亡和自噬调控,在PD中通过减轻神经炎症和增强自噬发挥神经保护作用。
  • SIRT2:胞质分布为主,调控炎症、细胞周期和氧化应激反应。在中枢神经系统中高表达,与神经疾病密切相关。
  • SIRT3:线粒体定位,主导三羧酸循环(TCA)、ATP生成和活性氧(ROS)清除。其两个亚型(44 kDa全长型和28 kDa线粒体型)均参与线粒体稳态维护。
  • SIRT4:亦位于线粒体,功能尚不完全明确,已知参与DNA修复、能量代谢和凋亡调控,其特有的“SIRT4环”结构可能影响底物特异性。
  • SIRT5:具脱琥珀酰化、脱丙二酰化和脱戊二酰化活性,广泛调控糖酵解、TCA循环、脂肪酸氧化(FAO)及ROS解毒。
  • SIRT6:核染色质相关,作为组蛋白H3去乙酰化酶和单ADP-核糖基转移酶,主要维护基因组稳定性、DNA修复和端粒功能。
  • SIRT7:唯一定位于核仁,虽去乙酰化活性较弱,但参与核糖体生物合成、细胞增殖和线粒体功能调控,其缺失会导致DNA损伤和细胞凋亡增加。

SIRT1在帕金森病中的作用

SIRT1是研究最深入的sirtuin成员,其蛋白结构包含核定位信号、核输出信号及催化结构域。在PD模型中,SIRT1通过以下机制发挥保护作用:
  • 促进自噬流,清除异常蛋白聚集体(如α-syn);
  • 抑制核因子κB(NF-κB)通路,减轻神经炎症;
  • 增强抗氧化转录因子Nrf2的活性,缓解氧化损伤;
  • 调控线粒体生物合成和功能,改善能量代谢。
这些功能使SIRT1成为缓解多巴胺能神经元死亡的关键靶点。

其他SIRTs成员与PD的关联

SIRT2因其在胞质中的去乙酰化活性,与α-syn的聚集和微管动力学调控直接相关。抑制SIRT2可减少α-syn介导的毒性,但也可能影响正常的细胞周期进程,其双重角色需进一步研究。
SIRT3作为线粒体能量代谢的核心调控者,通过增强抗氧化酶(如超氧化物歧化酶SOD2)活性和优化电子传递链(ETC)功能,保护神经元免受氧化损伤。上调SIRT3表达已成为PD治疗的潜在策略。
SIRT4SIRT5主要参与代谢重编程。SIRT5通过调节多种代谢酶的琥珀酰化状态,影响TCA循环和氮代谢;而SIRT4则可能介入脂质代谢和胰岛素分泌调控,二者在PD中的研究仍处于早期阶段。
SIRT6SIRT7在基因组维护和应激应答中作用显著。SIRT6缺失会导致DNA修复能力下降和代谢紊乱,加速神经退化;SIRT7则通过维持核仁功能间接支持细胞存活,但其在PD中的具体机制尚不明确。

结论与未来展望

本综述系统总结了Sirtuins家族在PD病理中的多重作用,包括自噬调控、线粒体功能维护、氧化应激缓解及炎症抑制等。尽管SIRT1-SIRT4的研究较为深入,SIRT5-SIRT7在PD中的角色仍待挖掘。未来研究应聚焦于:
  • 解析各sirtuin成员在特定神经元类型和脑区中的功能特异性;
  • 开发高选择性sirtuin调节剂(如激动剂或抑制剂);
  • 探索sirtuins与其他PD相关通路(如LRRK2和α-syn传播)的交叉对话;
  • 结合多组学技术和体内模型验证其治疗潜力。
Sirtuins调控不仅为理解PD机制提供新视角,也为开发疾病修饰疗法开辟了崭新前沿。

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