Sirt6-flox 基因敲除小鼠

Sirt6，也称为Sirtuin 6，是一种重要的组蛋白去乙酰化酶，属于Sirtuin家族成员。Sirtuin家族是一类III型组蛋白去乙酰化酶，在细胞的生长、代谢、衰老和死亡等过程中发挥着重要作用。Sirt6具有多种生物学功能，包括去乙酰化、去脂肪酰化、单ADP核糖基化等，这些功能在调节寿命和衰老相关的基本过程，如DNA修复、基因表达和端粒维持等方面发挥着关键作用[3]。

Sirt6在多种人类疾病的发生和发展中发挥着重要作用。例如，Sirt6在非酒精性脂肪肝疾病（NAFLD）的发生发展中起着关键作用。研究表明，Sirt6通过调节代谢相关基因的表达来调节NAFLD，其细胞质功能对于NAFLD的发展仍然不明确。研究发现，Sirt6与饱和脂肪酸，特别是棕榈酸结合，导致其核输出，并在细胞质中脱乙酰化长链酰基辅酶A合成酶5（ACSL5），从而促进脂肪酸氧化。高脂饮食诱导的NAFLD受到ACSL5肝细胞过度表达抑制，但受到其耗竭的加剧。进一步研究表明，过表达去乙酰化ACSL5模拟物可以减轻Sirt6肝细胞特异性敲除小鼠的NAFLD。此外，NAFLD患者的NASH肝组织以及高脂饮食喂养小鼠的肝组织中，细胞质Sirt6水平显著降低，ACSL5乙酰化增加。这表明Sirt6/ACSL5信号通路在NAFLD进展中起着关键作用，并可能成为治疗干预的途径[1]。

Sirt6还在慢性肾脏疾病（CKD）中发挥着保护作用。血管钙化（VC）是CKD患者中的一种重要的病理改变，缺乏有效的治疗方法，并且与高死亡率相关。研究发现，Sirt6在CKD患者的周围血单个核细胞和桡动脉组织中显著下调。Sirt6转基因小鼠表现出血管钙化的缓解，而血管平滑肌细胞特异性Sirt6敲低小鼠在CKD中表现出严重的血管钙化。Sirt6通过调节runt相关转录因子2（Runx2）来抑制血管平滑肌细胞的成骨转分化。免疫共沉淀和免疫沉淀实验证实，Sirt6与Runx2结合。此外，Sirt6通过其PPXY基序介导Runx2在赖氨酸192位点的脱乙酰化，并通过XPO1促进其核输出，进而通过泛素-蛋白酶体系统导致Runx2的降解。这些结果表明，Sirt6通过抑制血管平滑肌细胞的成骨转分化来防止血管钙化，因此，Sirt6可能是CKD中血管钙化的一个有吸引力的治疗靶点[2]。

Sirt6在骨关节炎（OA）的发展中也发挥着重要作用。研究发现，Sirt6缺乏的小鼠表现出增强的DMM诱导的OA严重程度和加速的年龄相关OA，与对照相比，其特征是软骨损伤增加、骨赘形成和软骨下骨硬化。在软骨细胞中，RNA测序显示，Sirt6耗竭显著抑制了软骨细胞外基质（如COL2A1）和合成代谢生长因子（如胰岛素样生长因子-1（IGF-1））基因的表达。功能获得和功能丧失研究表明，Sirt6耗竭减弱了IGF-1信号传导，而腺病毒过表达或MDL-800诱导的Sirt6激活通过增加Aktser473磷酸化促进了IGF-1信号传导。这表明Sirt6缺乏会增加创伤后和年龄相关的OA严重程度，Sirt6深刻地调节了合成代谢和生存的IGF-1/Akt信号传导途径，并表明保持Sirt6/IGF-1/Akt轴对于保护软骨免受与损伤相关或年龄相关的OA可能至关重要。针对增加Sirt6功能的靶向疗法可能代表了一种减缓或停止OA的新策略[4]。

Sirt6在大脑的线粒体功能中也起着关键调节作用。研究发现，Sirt6在大脑中是线粒体活性的中心调节因子。Sirt6在大脑中的缺乏会导致线粒体缺陷，线粒体相关基因的全局下调和代谢物含量的显著变化。研究还发现，Sirt6通过与转录因子YY1相互作用来影响线粒体功能，共同调节线粒体基因表达。此外，Sirt6的靶基因包括SIRT3和SIRT4，这些基因在Sirt6缺乏的大脑中显著下调。研究结果表明，缺乏Sirt6会导致线粒体基因表达减少和TCA循环产物的代谢组学变化，包括活性氧（ROS）产生增加、线粒体数量减少和膜电位受损，这些变化可以通过恢复SIRT3和SIRT4水平来部分挽救。重要的是，在Sirt6缺乏的大脑中观察到的变化也发生在衰老的人类大脑中，尤其是在阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病和肌萎缩侧索硬化症患者中。这些结果表明，衰老大脑和神经退行性疾病中Sirt6水平的降低通过改变基因表达、ROS产生和线粒体衰减引发线粒体功能障碍[5]。

Sirt6在严重哮喘中调节IL-17A的致病性和驱动过敏性气道炎症和重塑。研究发现，气道上皮细胞特异性Sirt6敲除小鼠在抑制IL-17A介导的炎症趋化因子和间充质重编程方面受到保护，从而对抗过敏原诱导的气道炎症和重塑。机制上，Sirt6直接与RORγt相互作用，并通过其PPXY基序介导RORγt在赖氨酸192位点的脱乙酰化。Sirt6促进RORγt募集到IL-17A基因启动子，并增强其转录。在严重哮喘患者中，Sirt6的高表达与气道重塑和疾病严重程度呈正相关。Sirt6抑制剂（OSS_128167）治疗显著减轻了小鼠的气道炎症和重塑。这些结果揭示了Sirt6在调节严重哮喘中IL-17A致病性方面的功能，表明Sirt6是严重哮喘的一个有潜力的治疗靶点[6]。

Sirt6还通过CREB依赖的Sox6抑制将肌纤维重新编程为氧化型。研究发现，Sirt6在调节肌纤维配置向氧化型转变方面起着重要作用，Sirt6激活剂可以作为运动模拟剂。Sirt6在骨骼肌中的基因失活降低了线粒体氧化能力和运动表现，而其转基因过表达则增加了线粒体氧化能力和运动表现。机制上，研究显示Sirt6通过增加CREB的转录下调Sox6，Sox6是慢纤维特异性基因的关键抑制剂。Sirt6在慢性运动的人类中表达升高，而接受Sirt6激活剂治疗的动物比运动训练的对照组表现出更高的运动耐力。因此，这项研究确定了Sirt6作为将肌纤维成分重新编程为氧化型并改善肌肉表现的分子靶点[7]。

Sirt6还通过SIRT6-HIF-1α-糖酵解轴调节中性粒细胞的功能，以减轻严重的溃疡性结肠炎（UC）。研究发现，环孢素A（CsA）诱导的中性粒细胞功能改变是通过抑制SIRT6表达开始的，这负责下游信号分子（如HIF-1α、PFKFB3）的表达和PDK4的泛素化，导致中性粒细胞糖酵解和TCA循环的增强。进一步研究发现，阻断SIRT6信号通路表现出与CsA相同的功能变化，以减少中性粒细胞的迁移。这些数据揭示了CsA通过促进中性粒细胞HIF-1α表达和限制过度中性粒细胞活化来减轻UC的新机制，表明SIRT6是维持粘膜稳态和治疗肠道炎症的候选靶点[8]。

Sirt6通过恢复能量稳态来延长健康寿命。研究发现，Sirt6过表达导致B6小鼠的脆弱性和寿命延长。生理实验、体内多组学分析和13C乳酸盐示踪鉴定了野生型小鼠中年龄依赖性葡萄糖稳态下降和肝糖输出增加。相比之下，Sirt6转基因小鼠通过改善两种主要糖异生前体，即乳酸盐和甘油的使用，保持了肝糖输出和葡萄糖稳态。为了介导这些变化，机制上，Sirt6增加了肝糖异生基因表达、从头NAD+合成，并系统地增强了脂肪组织中甘油的释放。这些发现表明，Sirt6在老年时优化能量稳态，以延迟脆弱性并保持健康老龄化[9]。

Sirt6通过去乙酰化肝星状细胞（HSC）中的保守赖氨酸54上的Smad2来减轻肝纤维化。研究发现，Sirt6是HSC中表达最丰富的，与其他肝细胞类型相比。在活化的HSC和纤维化小鼠和人类的肝脏中，Sirt6的表达降低。Sirt6敲低和过表达分别增加了HSC中成纤维基因的表达，并降低了HSC中的成纤维基因表达。机制上，Sirt6抑制了Smad2的磷酸化和核定位。进一步研究表明，Sirt6可以直接与Smad2相互作用，脱乙酰化Smad2，并减少转化生长因子β/Smad2信号传导的转录。质谱分析显示，Sirt6在Smad2的保守赖氨酸54位点上脱乙酰化。将赖氨酸54突变到精氨酸消除了Sirt6的调节作用。体内，HSC中Sirt6的特异性敲除加剧了小鼠的肝细胞损伤和胆汁淤积诱导的肝纤维化。通过靶向递送Sirt6激动剂MDL-800，其浓度在HSC中比其他肝细胞高9.28倍，并减轻了肝纤维化。Sirt6通过脱乙酰化促纤维化转录因子Smad2在HSC活化和肝纤维化中发挥着关键作用。Sirt6可能是肝纤维化的一个有潜力的治疗靶点[10]。

综上所述，Sirt6在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括DNA修复、基因表达、端粒维持、葡萄糖和脂质代谢以及大脑发育和神经退行性疾病。Sirt6在多种人类疾病的发生和发展中发挥着重要作用，包括NAFLD、CKD、OA、哮喘、UC和肝纤维化。Sirt6的研究有助于深入理解其生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。