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SirT1在人巨噬细胞胆固醇代谢中的作用以动脉粥样硬化为病理基础的心脑血管疾病是现代社会常见死亡原因,动脉粥样硬化的发病机制是近年来关注的热点。高脂血症,尤其低密度脂蛋白胆固醇升高是独立的危险因素。粥样斑块形成早期的脂质条纹几乎全部由单核-巨噬细胞和T淋巴细胞构成,氧化型低密度脂蛋白(Ox-LDL)刺激血管内皮细胞释放黏附分子和趋化蛋白,使单核细胞进入内膜,在集落刺激因子(M-CSF)诱导下分化为巨噬细胞,巨噬细胞分泌大量炎症因子,扩大炎症反应,摄入大量脂质成为泡沫细胞,构成脂质池的中心。在自身加强的恶性循环中,巨噬细胞和泡沫细胞参与粥样硬化斑块形成的全过程,是血管损伤和脂质沉积的主要参与者。哺乳动物细胞存在一个反馈机制,保证足够的胆固醇摄入,又避免过度蓄积。巨噬细胞通过胆固醇的逆转运排出胞内过剩胆固醇,但在动脉粥样硬化发病过程中,这一动态平衡被打破。
实验表明能量限制(CR)能延长动物寿命,推迟甚至避免一些年龄相关的疾病,显著减少了动脉粥样硬化的危险因素——高甘油三酯,高LDL-C,糖尿病以及肥胖,延迟APOE敲除鼠动脉粥样硬化的发展。CR上调NAD+依赖的Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶SIR2的表达及活性,原核生物直到人类都有SIR2的同源基因,哺乳动物SIRT1与SIR2的同源性最高。小鼠试验中,能量限制与代谢、应激等多方面相关,SIRT1则构成各种通路联系的核心。通过与多种转录因子和辅助转录因子相互作用,SIRT1减轻炎症反应,增加外周组织对胰岛素的敏感性,减少应激状态下的凋亡,调节糖类和脂类的代谢。由此提出,SIRT1可能通过调节巨噬细胞胆固醇代谢对动脉粥样硬化起保护作用。
基于以上假设,选择人单核细胞THP-1,用氟波酯(PMA)诱导分化为巨噬细胞,再用Ox-LDL使之分化为泡沫细胞。发现单核细胞有SIRT1表达,巨噬细胞SIRT1表达上调,泡沫细胞SIRT1表达下调。然后分别用SIRT1激活剂Resveratrol和抑制剂Nicotinamide作用于诱导分化过程,结果二者均不影响SIRT1表达水平。巨噬细胞阶段Resveratrol上调巨噬细胞PPARγ的mRNA水平,但不影响泡沫细胞PPARγ的表达。另外油红O染色提示Resveratrol使巨噬细胞体积减小,泡沫细胞脂质减少,Nicotinamide使细胞增殖加快,凋亡增加。
PPARγ位于巨噬细胞胆固醇“流入-流出”循环的中心,推测Resveratrol可能通过激活SIRT1上调PPARγ的表达,在巨噬细胞分化早期调节胆固醇代谢。为进一步研究SIRT1在人细胞及动物整体水平对巨噬细胞胆固醇代谢的作用,构建了AdEasy-sirt1WT载体,将用于体外转染THP-1细胞,以及SR-A-sirt1-flag载体,用于制备巨噬细胞特异高表达sirt1的转基因动物。