SIRT1在T2DM骨代谢作用中的影响

SIRT1是调控能量代谢的关键分子，NAD＋／NADH比值增加上调其蛋白表达，当比值降低时又会显著抑制SIRT1表达及活性，使胰岛素抵抗和血糖水平升高，导致T2DM发生，因此SIRT1被认为是T2DM发生的启动因子。而有关T2DM中SIRT1生物学作用的相关研究集中在睾丸内质网应激、肝脏脂质沉积、糖尿病肾病、心肌组织损伤等领域。骨代谢中的相关研究较少，当敲除SIRT1后，SIRT1小鼠骨组织病理特征与T2DM小鼠一致，且其骨中Wnt／β-catenin途径被抑制后BMSCs分化产生的成骨细胞数量和骨形成能力降低，股骨和椎骨皮质骨厚度显著下降；同时，SIRT1表达下调抑制T2DM小鼠BMSCs向成骨细胞分化。当利用高糖和脂肪酸模拟体外T2DM对MC3T3-E1细胞的影响时，发现SIRT1表达下调抑制MC3T3-E1向成骨细胞分化，且ALP和茜素红染色显示成骨细胞骨形成能力显著下降。综上表明，T2DM的成骨细胞分化及骨形成能力下降导致的骨质疏松与SIRT1表达下调密切相关。

SIRT1在成骨细胞中表达上调对改善T2DM小鼠骨密度有重要意义，NAM（SIRT1抑制剂）抑制成骨细胞分化，增加骨髓脂肪细胞形成和破骨细胞数量。而其激活剂白藜芦醇在BMSC向成骨细胞分化中促进SIRT1与PPAR-γ（主要成脂转录因子）结合，抑制PPAR-γ活性，阻碍脂肪细胞分化产生，促进成骨细胞分化。FoxO3a的C末端结构域存在一个与SIRT1的结合位点，一旦结合形成SIRT1-FOXO3a复合物将增强FoxO3a转录活性。而FoxO3a激活后抑制成骨细胞凋亡，改善T2DM骨质疏松。β-catenin是启动成骨转录程序的早期主要转录因子，可诱导成骨细胞特异性基因表达（如OPN、骨钙蛋白和ALP等）。SIRT1-FOXO3a的过表达或沉默都影响β-catenin启动子活性，沉默FOXO1也可降低β-catenin表达，并损害骨形成。研究表明，MC3T3-E1细胞转染SIRT1过表达后，会抑制肿瘤坏死因子α（TNF-α）诱导的细胞凋亡，提高ALP活性，增加β-catenin及下游Runx2和骨钙蛋白表达，此外还可明显抑制TNF-α诱导NF-κB激活，减少一氧化氮合酶、一氧化氮表达可被SIRT1的抑制剂烟酰胺所逆转。由此可见，SIRT1蛋白通过与PPAR-γ、FoxO3a、FOXO1等蛋白作用来参与T2DM的成骨细胞分化及骨形成过程，而β-catenin蛋白是最终调节目标。β-catenin为Wnt／β-catenin等途径的下游靶基因，在成骨细胞分化及骨形成上具有重要的调控作用。SIRT1表达下调后作用于下游Wnt／β-catenin、TGF-β／BMPs等途径及Runx2、Osx等靶基因表达，抑制成骨细胞分化及骨形成，导致骨质疏松发生。由此可见，SIRT1是研究T2DM影响成骨细胞分化及其骨形成能力的重要靶点。(https://www.daowen.com)

破骨细胞主导骨吸收，当分化产生的破骨细胞及融核后的多核破骨细胞数量显著增多、骨吸收功能紊乱时，T2DM骨质疏松发生。能量代谢紊乱是T2DM发病的基础，其亦是调控破骨细胞分化及融核的关键因素。SIRT1为能量传感器，将其敲除后小鼠糖脂代谢酶活性及蛋白表达紊乱，出现高血糖和高血脂症状，其骨组织病理特征与T2DM小鼠表型相一致。SIRT1调控T2DM的破骨细胞分化，基因缺失造成破骨细胞分化、融核及骨吸收功能紊乱。并且，其为RANKL负调节因子，通过磷酸化RANK及下游c-fos-NFATc1途径，上调关键因子Oscar、CTSK、Atp6vOd2、DC-STAMP等表达，使得破骨细胞分化、融核及骨吸收能力异常升高。因此，T2DM骨中SIRT1表达下调是破骨细胞分化、骨吸收异常升高及骨质疏松发生的原因所在。在体外研究中模拟T2DM体内环境对RAW264.7细胞进行高糖干预时发现，抑制SIRT1后活化NFATc1、CTSK等靶基因表达上调，破骨细胞分化及蚀骨能力显著增强。