去乙?；窼irtuins在干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中的作用及前景

1、wwwCRTEOwwwCRTEOR毛中伏，等去乙酰化酶口卄/必在干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中的作田及前景中國(guó)組織工程研究第20中國(guó)組織工程研究第20卷第36期2016-09-02出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchSeptember2,2016VoL20,No.36ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAHISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH545154525452P.O.Box10002,Shenyang110180www.CRTER.org54505450P.O.Box10002,She

2、nyang110180www.CRTER.org-綜述.調(diào)控干細(xì)胞不同功能的SIRT家族去乙?；窼IRT家族-綜述.調(diào)控干細(xì)胞不同功能的SIRT家族去乙?；窼IRT家族SIRT1SIRT2S1RT3S1RT4SIRT5S1RT6|S1RT7去乙?；竢tuin在干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中的作用及前景毛中伏，李怡芳，栗原博，何蓉蓉(暨南大學(xué)藥學(xué)院抗應(yīng)激健康研究中心，廣東省廣州市510632)引用本文：毛中伏，李怡芳，栗原博，何蓉蓉去乙?；窼irtuins在干細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中的作用及前景/中國(guó)組織工程研究,2016，20(36):5450-5457.DOI:10.3969/j.issn.2095-434

3、4.2016.36.019ORCID:0000-0002-6831-1978(毛中伏)文章快速閱讀：毛中伏，男，1989年生山東省兗州市人，漢族，在讀博士，主要從事氧化應(yīng)激研究。通訊作者：何蓉蓉，博士，教授，暨南大學(xué)藥學(xué)院抗應(yīng)激健康研究中心，廣東省廣州市510632中圖分類號(hào):R318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):2095-4344(2016)36-05450-08稿件接受：2016-07-12文題釋義：去乙?；福菏且活惖鞍酌?，對(duì)染色體的結(jié)構(gòu)修飾和基因表達(dá)調(diào)控發(fā)揮著重要的作用。一般情況下，組蛋白的乙?；欣贒NA與組蛋白八聚體的解離，核小體結(jié)構(gòu)松弛，從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能與DNA結(jié)合

4、位點(diǎn)特異性結(jié)合，激活基因的轉(zhuǎn)錄。ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶：是高等真核細(xì)胞的染色質(zhì)結(jié)合酶，它能催化煙酰胺腺嘌吟二核苷酸(NAD+,即輔酶I),使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑跘DP-核糖。ADP-核糖基化作用可能參與到細(xì)胞分化和DNA修復(fù)等細(xì)胞進(jìn)程中，具有關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。摘要背景：氧化應(yīng)激嚴(yán)重制約著干細(xì)胞治療效能，而去乙?；窼irtuin(SIRT)家族作為細(xì)胞內(nèi)重要的抗氧化酶在調(diào)節(jié)干細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能完整性中發(fā)揮重要作用，能有效降低干細(xì)胞損傷和增強(qiáng)干細(xì)胞生存能力。目的：綜述SIRT家族在干細(xì)胞中的調(diào)控作用及其機(jī)制，為SIRT家族在干細(xì)胞相關(guān)病理及生理學(xué)研究提供有益的參考。方法：由第一作者檢索1990至2015年Web

5、ofScience平臺(tái)，PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)，CNKI中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的與SIRT和干細(xì)胞氧化應(yīng)激有關(guān)的文獻(xiàn)。中文檢索詞為“去乙?；福杉?xì)胞，細(xì)胞代謝”；英文檢索詞為“SIRT，stemcells，oxidativestress，molecularmechanisms”。共納入55篇文章進(jìn)行綜述。結(jié)果與結(jié)論：NAD+依賴的SIRT家族是機(jī)體組蛋白和其他蛋白去乙?；闹匾阁w，在調(diào)節(jié)機(jī)體新陳代謝、基因組穩(wěn)定性、DNA損傷修復(fù)、染色質(zhì)重塑和應(yīng)激反應(yīng)中起到了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。隨著干細(xì)胞和SIRT家族研究的逐步深入，將為改善干細(xì)胞治療能效從而為臨床進(jìn)行干細(xì)胞移植治療提供更多的依據(jù)。關(guān)鍵詞：干細(xì)胞；移植

6、；去乙?；福籗irtuin；SIRT；去乙?；豢寡趸?；國(guó)家自然科學(xué)基金主題詞：干細(xì)胞；抗衰老酶；抗氧化劑；組織工程基金資助：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81473115)MaoZhong-fu,Studyingfordoctorate,Anti-stressHealthResearchCenter,CollegeofPharmacy,JinanUniversity,Guangzhou510632,GuangdongProvince,ChinaCorrespondingauthor:HeRong-rong,Ph.D.,Professor,Anti-stressHealthResearchCen

7、ter,CollegeofPharmacy,JinanUniversity,Guangzhou510632,GuangdongProvince,ChinaMaoZhong-fu,Studyingfordoctorate,Anti-stressHealthResearchCenter,CollegeofPharmacy,JinanUniversity,Guangzhou510632,GuangdongProvince,ChinaCorrespondingauthor:HeRong-rong,Ph.D.,Professor,Anti-stressHealthResearchCenter,Colle

8、geofPharmacy,JinanUniversity,Guangzhou510632,GuangdongProvince,ChinaMaoZhong-fu,LiYi-fang,HiroshiKurihara,HeRong-rong(Anti-stressHealthResearchCenter,CollegeofPharmacy,JinanUniversity,Guangzhou510632,GuangdongProvince,China)AbstractBACKGROUND:Efficacyofstemcelltherapyisconsiderablyinfluencedbyoxidat

9、ivestress.Sirtuin(SIRT)familyofmammalsisanimportantdeacetylationandantioxidantenzymethatcanregulateendogenousantioxidantactivitiesinstemcellsandcellcyclerelatedsignalingpathwaystoreducethedamageandenhancetheviabilityofstemcells.OBJECTIVE:ToreviewtheregulatingfunctionandmechanismofSIRTfamily.METHODS:

10、Acomputer-basedsearchofWebofScience,PubMedandCNKIfrom1990to2015wasperformedforrelevantarticlesaboutSIRTandstemcelloxidativestress,usingthekeywordsof“SIRT,stemcell,oxidativestress,molecularmechanisms”inEnglishandChinese,respectively.Aftereliminatingliteratureswhichhavepoorauthorityorhavesimilarconten

11、ts,55articleswereinvolved.RESULTSANDCONCLUSION:NAD+-dependentSIRTfamilyisthekeyenzymefordeacetylationofhistonesandotherproteins.Itplaysvitalregulationrolesinmetabolism,genomicstability,DNAdamage/repair,andchromatinremodeling/stressreaction.ProgressintheSIRT-targetedstemcellresearchwilldefinitelyprov

12、idemorecluesforclinicalstemcelltransplantationtherapy.Subjectheadings:StemCells;Sirtuins;Antioxidants;TissueEngineeringFunding:theNationalNaturalScienceFoundationofChina,No.81473115Citethisarticle:MaoZF,LiYF,K/riharaH,HeRR.Sirt/insinstemcellreg/lation:rolesandprospects.Zhongg/oZ/zhiGongchengYanji/.2

13、016;20(36):5450-5457.0引言Introduction干細(xì)胞移植作為一種全新的治療多種疾病的手段，在臨床應(yīng)用中仍然受到許多因素的制約，其中來(lái)自機(jī)體外源性或干細(xì)胞內(nèi)源性的氧化應(yīng)激是一種重要的因素1。氧化應(yīng)激可以通過(guò)誘導(dǎo)干細(xì)胞損傷、衰老甚至癌變等方式破壞干細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性，降低干細(xì)胞治療的效率并給疾病的臨床治療帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，也有研究指出，干細(xì)胞內(nèi)源性的抗氧化水平或活性直接影響干細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的損傷修復(fù)以及在受損部位的存活時(shí)間和治療效率2。因此，研究氧化應(yīng)激對(duì)干細(xì)胞存活和功能影響的機(jī)制以及干細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶體對(duì)氧化應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用在干細(xì)胞治療中具有重要意義。去乙酰化酶Sirtu

14、in(SIRT)家族作為哺乳動(dòng)物體內(nèi)重要的去乙酰化和抗氧化調(diào)節(jié)酶體，已經(jīng)被證明了在生物體各組織及細(xì)胞中廣泛表達(dá)，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)源性抗氧化活性及細(xì)胞周期等相關(guān)信號(hào)通路等作用，從而降低細(xì)胞內(nèi)損傷、增強(qiáng)細(xì)胞生存能力和修復(fù)細(xì)胞生物學(xué)功能。文章將SIRT家族在干細(xì)胞內(nèi)的調(diào)節(jié)作用及其作用機(jī)制進(jìn)行綜述，旨為干細(xì)胞抗氧化研究或干細(xì)胞臨床治療以及SIRT家族在干細(xì)胞相關(guān)的病理及生理學(xué)研究提供有益的參考。SIRT(Sirtuin)蛋白家族是生物體內(nèi)一類依賴于NAD+、核心區(qū)域高度保守的蛋白去乙?；负虯DP核糖基轉(zhuǎn)移酶，通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白的乙?；?去乙酰化修飾發(fā)揮調(diào)控相關(guān)蛋白活性和基因表達(dá)的作用3-5。SIRT蛋白家族

15、可以分為7個(gè)不同的亞型并且在細(xì)胞中的定位不同(圖1)，SIRT1、SIRT6和SIRT7主要位于細(xì)胞核內(nèi)，SIRT3、SIRT4和SIRT5主要定位在線粒體中，同時(shí)，SIRT3也部分表達(dá)在細(xì)胞核中，而SIRT2主要分布在細(xì)胞漿中。哺乳動(dòng)物SIRT蛋白家族可與P53、FOXO、PGC-1a、NF-kB、Ku70等蛋白相互作用，調(diào)控細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而影響細(xì)胞代謝、衰老和凋亡等生物學(xué)進(jìn)程7。讓研究人員對(duì)SIRT蛋白家族日益重視的原因是SIRT2基因被發(fā)現(xiàn)在壽命調(diào)控中起到的重要作用8-9。SIRT2基因可以通過(guò)抑制基因組的不穩(wěn)定性延長(zhǎng)酵母的壽命，敲除SIRT2基因可以顯著縮短酵母的壽命，而過(guò)表達(dá)SIR

16、T2基因則能延長(zhǎng)酵母壽命約40%Z。后續(xù)發(fā)現(xiàn)在線蟲(chóng)和果蠅中過(guò)表達(dá)SIRT2的同源物SIRT1也能夠延長(zhǎng)線蟲(chóng)50%的壽命，并且SIRT蛋白家族在卡路里限制導(dǎo)致的壽命延長(zhǎng)過(guò)程中也有著重要作用11。在干細(xì)胞功能調(diào)控的研究中，越來(lái)越多的文獻(xiàn)證明SIRT家族蛋白在干細(xì)胞中廣泛表達(dá)且在干細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能完整性調(diào)控中發(fā)揮重要的作用12,SIRT蛋白可能涉及干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期、細(xì)胞分化、凋亡、應(yīng)激、代謝及基因組穩(wěn)定的調(diào)控，因此針對(duì)SIRT對(duì)干細(xì)胞存活、增殖、功能與分化影響的研究也就成為了干細(xì)胞研究的重點(diǎn)。資料和方法Dataandmethods文獻(xiàn)檢索和篩選要求檢索數(shù)據(jù)庫(kù)WebofScienee平臺(tái)，PubMe

17、d數(shù)據(jù)庫(kù)，CNKI中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)。檢索數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇理由WebofScienee平臺(tái)，PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)，CNKI中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)是研究領(lǐng)域內(nèi)權(quán)威的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，能夠方便的檢索所需信息并整理。檢索途徑、檢索詞及各檢索詞的邏輯關(guān)系為全面、準(zhǔn)確地檢索出撰寫(xiě)該綜述的相關(guān)文獻(xiàn)，文章寫(xiě)作過(guò)程中綜合考慮了檢索途徑的選擇、檢索詞的選擇和各檢索詞間邏輯關(guān)系的配臵，制定了科學(xué)的檢索策略。檢索途徑：采用主題詞檢索。檢索詞：中文檢索詞為“去乙?；?，干細(xì)胞，細(xì)胞代謝”；英文檢索詞為“SIRT，stemcells，oxidativestress，molecularmechanisms”。檢索途徑、檢索詞、檢索詞的邏輯組配的

18、確定理由：文章寫(xiě)作的目的是綜述SIRT家族在干細(xì)胞功能中的研究進(jìn)展，所以以SIRTandstemcells進(jìn)行了初步檢索，然后針對(duì)SIRT家族蛋白的作用特點(diǎn)進(jìn)行精煉檢索，調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激反應(yīng)是SIRT家族的重要功能之一，也是影響干細(xì)胞功能的重要因素，因此以oxidativestress進(jìn)行精煉檢索，同時(shí)，以molecularmechanisms為檢索詞進(jìn)行精煉檢索，以求得到更加精確的SIRT家族調(diào)控干細(xì)胞功能機(jī)制研究的文獻(xiàn)。檢索的時(shí)間范圍：1990至2015年。文獻(xiàn)篩選流程和篩選標(biāo)準(zhǔn)1.2.1文獻(xiàn)篩選流程按照?qǐng)D2的步驟進(jìn)行，共納入55篇文章進(jìn)行綜述。文獻(xiàn)的篩選標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)干細(xì)胞研究現(xiàn)狀，SIRT家族各

19、亞型調(diào)控干細(xì)胞存活、增殖、分化與功能的文獻(xiàn)；文獻(xiàn)內(nèi)容可靠性高、相關(guān)性大，內(nèi)容相近文獻(xiàn)選擇在權(quán)威雜志上發(fā)表或近期發(fā)表的文獻(xiàn)。排除的文獻(xiàn)內(nèi)容重復(fù)、陳舊性、權(quán)威性差的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)篩選結(jié)果的輸出形式文獻(xiàn)檢索和篩選結(jié)果的輸出采用文獻(xiàn)的引用形式，且保持了格式的一致性，文獻(xiàn)的引用形式包括作者、題名、期刊名稱、發(fā)表年代、卷數(shù)（期數(shù)）、頁(yè)碼等。經(jīng)篩選納入評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)提供了全文。結(jié)果Results2.1SIRT1-干細(xì)胞壽命或多能性的調(diào)節(jié)因子SIRT1蛋白主要定位于細(xì)胞核中，并能夠在細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)中穿梭，是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的與酵母沉默信息調(diào)節(jié)因子SIRT2同源性最高的同系物，在生物發(fā)育的各個(gè)階段表達(dá)豐富且與眾多基因

20、的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、能量代謝和衰老過(guò)程的調(diào)節(jié)有關(guān)，SIRT1除了可以去乙?；M蛋白，還可以去乙酰化很多重要的轉(zhuǎn)錄因子和調(diào)節(jié)蛋白，從而調(diào)控多種生物學(xué)過(guò)程13-14。SIRT1基因的缺失會(huì)導(dǎo)致新生動(dòng)物的過(guò)早死亡，骨骼、心臟和造血系統(tǒng)發(fā)育遲緩11。最近的研究表明，在氧化應(yīng)激條件下，SIRT1蛋白主要是通過(guò)以下3個(gè)途徑影響干細(xì)胞壽命：一是SIRT1蛋白調(diào)控PPAR-y減少細(xì)胞的脂質(zhì)過(guò)氧化損傷。如Schilling等弱研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1能夠通過(guò)去乙?；疨PAR-y與Runx2來(lái)降低氧化應(yīng)激反應(yīng)和增加間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化；二是SIRT1蛋白通過(guò)調(diào)控P53的活性影響細(xì)胞壽命。如SIRT1可以調(diào)控P53的去乙

21、?；?，繼而調(diào)控SDF-1,促進(jìn)心臟干細(xì)胞的增殖和存活，而SIRT1的小分子激活劑白藜蘆醇能夠通過(guò)激活SIRT1對(duì)突發(fā)性心肌梗死模型小鼠起到保護(hù)作用Ml。三是SIRT1蛋白通過(guò)調(diào)控FOX0的信號(hào)通路，啟動(dòng)細(xì)胞的抗氧化途徑，延緩細(xì)胞衰老。在三苯氧胺誘導(dǎo)SIRT1基因缺失的小鼠模型中，SIRT1通過(guò)調(diào)控長(zhǎng)壽轉(zhuǎn)錄因子FOXO3對(duì)造血干細(xì)胞的自我更新和穩(wěn)態(tài)起到關(guān)鍵作用I。同時(shí)，在SIRT1基因敲除的造血干細(xì)胞體外模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，SIRT1缺失會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷DNA的累積和衰老相關(guān)分子的表達(dá)增加18。除了以上3種主要因素之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)在CCI4肝損傷小鼠中移植人羊膜間質(zhì)干細(xì)胞，其HGF、SIRT1、a-S

22、MA和P-27kip1等基因都會(huì)表達(dá)上調(diào)，表明SIRT1是肝臟干細(xì)胞移植治療中再生的關(guān)鍵因素19。同時(shí)SIRT1在抗干細(xì)胞老化的研究中也發(fā)現(xiàn)，SIRT1被小分子激活劑白藜蘆醇激活后，能夠降低端粒的縮短或減少，保證干細(xì)胞存活，同時(shí)促進(jìn)干細(xì)胞增殖形成具有長(zhǎng)端粒的新生細(xì)胞20-21。由于SIRT1能夠協(xié)調(diào)干細(xì)胞的多能性，因此其在干細(xì)胞的分化進(jìn)程中也發(fā)揮著重要的作用。已有研究指出SIRT1是間充質(zhì)干細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞所必需的，SIRT1能夠輔助調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞的標(biāo)志性因子Runx2的表達(dá)，并且調(diào)控SIRT1和IL-邙信號(hào)通路能夠保證軟骨發(fā)育中軟骨特異性蛋白和軟骨特異性轉(zhuǎn)錄因子SOX9的表

23、達(dá)以及去乙酰化NF-kB來(lái)減少肥大細(xì)胞和炎性細(xì)胞的產(chǎn)生，進(jìn)而對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞分化的整體進(jìn)程起到調(diào)控作用22-23。綜上所述，SIRT1在調(diào)節(jié)干細(xì)胞壽命以及干細(xì)胞功能中起到關(guān)鍵的作用。2.2SIRT2-干細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)因子SIRT2作為發(fā)現(xiàn)最早的SIRT家族成員，其在細(xì)胞周期和增殖中的作用已經(jīng)得到了深入的研究。在細(xì)胞增殖方面，有絲分裂過(guò)程中的磷酸化可穩(wěn)定SIRT2并促進(jìn)SIRT2移入核內(nèi)與染色質(zhì)共定位。共定位研究表明SIRT2能夠通過(guò)去乙?；疕4-K16來(lái)實(shí)現(xiàn)在氧化應(yīng)激時(shí)阻止染色質(zhì)凝聚延緩有絲分裂進(jìn)程，這提示它可能作為一種分裂期檢查點(diǎn)蛋白在DNA損傷時(shí)調(diào)控細(xì)胞分裂創(chuàng)。在有關(guān)癌癥干細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，

24、SIRT2能夠激活A(yù)LDH1,降低ALDH1A1的乙酰化水平，進(jìn)而激活NOTCH信號(hào)通路來(lái)保證癌癥干細(xì)胞的自我更新和復(fù)制25。在氧化應(yīng)激發(fā)生時(shí)，SIRT2可反應(yīng)性地去乙酰化FOXO來(lái)保護(hù)機(jī)體免受活性氧的損傷26。也有文獻(xiàn)證明SIRT2是細(xì)胞死亡的一個(gè)調(diào)控因子，能夠通過(guò)去乙?；{(diào)控RIP1-RIP3復(fù)合物的形成和腫瘤壞死因子a刺激的壞死，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤干細(xì)胞的凋亡旳。以上表明，SIRT2是程序化壞死的一個(gè)重要調(diào)控因子，是防止壞死性損傷中一個(gè)有希望的藥物作用靶標(biāo)，能夠用于腫瘤干細(xì)胞的研究并為臨床上治療腫瘤提供可靠的依據(jù)。在相關(guān)神經(jīng)疾病的研究中，Sayd等28發(fā)現(xiàn)，SIRT2可被小分子白藜蘆醇激活，從

25、而有效調(diào)控膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增殖。SIRT2除了能夠調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激條件下干細(xì)胞的增殖，其對(duì)神經(jīng)再生及神經(jīng)干細(xì)胞的分化也具有一定的調(diào)節(jié)作用。有研究表明，在缺血再灌注氧化損傷的大鼠模型中，NAD+依賴性的SIRT2能夠保護(hù)神經(jīng)再生從而對(duì)該模型造成的腦血管病起到恢復(fù)作用29。同時(shí)，在神經(jīng)干細(xì)胞分化為功能神經(jīng)元的過(guò)程中SIRT2也扮演著極其重要的角色，它能夠調(diào)節(jié)Ngn2和B-III的基因表達(dá)使神經(jīng)干細(xì)胞分化成為少突膠質(zhì)細(xì)胞30。以上表明SIRT2在調(diào)控干細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能調(diào)控中具有十分復(fù)雜的作用，能夠緩解氧化應(yīng)激造成的干細(xì)胞損傷，并有效調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞的凋亡和神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化，但是其作用機(jī)制與信號(hào)調(diào)節(jié)仍要

26、進(jìn)行深入的研究。SIRT3-干細(xì)胞線粒體內(nèi)的抗氧化調(diào)節(jié)因子SIRT3是第1個(gè)被定位于哺乳動(dòng)物細(xì)胞線粒體的SIRT家族成員，同時(shí)也被發(fā)現(xiàn)少量存在于細(xì)胞核，因此其對(duì)線粒體相關(guān)的生物學(xué)進(jìn)程起到關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，如Duan等31研究表明，SIRT3可以通過(guò)介導(dǎo)線粒體自噬來(lái)緩解由氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的小鼠脾細(xì)胞凋亡。在能量代謝中，王國(guó)恩等32-33的研究發(fā)現(xiàn)SIRT3能夠調(diào)節(jié)線粒體氧化應(yīng)激并在生物堿1，3，7，9-四甲基尿酸減少高脂飲食小鼠肝臟脂肪化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。暗示著其在脂肪酸的代謝和酶促反應(yīng)中發(fā)揮重要的生物學(xué)作用。隨著科研人員對(duì)干細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能研究的深入，SIRT3在干細(xì)胞中的作用及其機(jī)制也逐漸被闡明。

27、Wang等3已經(jīng)證明了干細(xì)胞在缺失SIRT3的情況下更容易受到氧化應(yīng)激損傷。有研究表明，氧化應(yīng)激負(fù)荷時(shí)，干細(xì)胞SIRT3表達(dá)量增加，此時(shí)SIRT3不僅通過(guò)去乙?；饔檬筍OD2活化，還可調(diào)節(jié)異檸檬酸脫氫酶2(IDH2)的活化，進(jìn)而減少氧化應(yīng)激所致的DNA損傷35。另外，SIRT3還可在體內(nèi)和體外將基質(zhì)酶谷氨酸鹽脫氫酶(GDH)去乙?；?。這些酶的活化可提供更多的呼吸鏈、三羧酸循環(huán)及糖原合成的中間產(chǎn)物，可能也是SIRT3保護(hù)干細(xì)胞氧化損傷的重要機(jī)制之一。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)，SIRT3可與線粒體滲透轉(zhuǎn)運(yùn)孔(mPTP)中的親環(huán)蛋白相互作用，直接調(diào)節(jié)親環(huán)蛋白并阻止mPTP開(kāi)放陽(yáng)，這也說(shuō)明SIRT3的基本

28、功能是抑制mPTP開(kāi)放和隨后發(fā)生的線粒體功能失調(diào)，從而能夠?yàn)镾IRT3調(diào)控干細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能提供參考。在SIRT3調(diào)控干細(xì)胞的凋亡實(shí)驗(yàn)中，Calenic等37指出SIRT3能夠保護(hù)P53信號(hào)通路誘導(dǎo)的口角質(zhì)干細(xì)胞凋亡，但其下游調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步研究?？傊?，SIRT3的缺失會(huì)導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)和功能完整性破壞，線粒體膜電位紊亂，活性氧大量產(chǎn)生，并使干細(xì)胞內(nèi)Mn-SOD,GPX等抗氧化酶體功能下調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致線粒體細(xì)胞色素C的大量釋放并促進(jìn)干細(xì)胞內(nèi)促凋亡蛋白表達(dá)上調(diào)，從而導(dǎo)致干細(xì)胞的凋亡。SIRT4-干細(xì)胞能量代謝和衰老的調(diào)節(jié)因子SIRT4是另一個(gè)調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝的線粒體蛋白。但是SIRT4只有ADP-

29、核糖基轉(zhuǎn)移酶活性卻沒(méi)有去乙酰化酶活性38。與SIRT3依賴的GDH去乙酰化激活相比，SIRT4可使線粒體基質(zhì)中的GDH失活39，預(yù)示著其在線粒體代謝中具有與SIRT3不同的調(diào)控作用。Kofman等40的研究表明，在進(jìn)行分化和趨向衰老的精原干細(xì)胞中，SIRT4的基因水平會(huì)持續(xù)增加，暗示著SIRT4基因水平的增加可能與精原干細(xì)胞的衰老和分化相關(guān)。這也進(jìn)一步證明了其可能與SIRT3緩解干細(xì)胞衰老，促進(jìn)干細(xì)胞增殖的作用相反，但是其在干細(xì)胞中具體的生物調(diào)控功能和作用機(jī)制仍有待于研究。SIRT5-干細(xì)胞線粒體凋亡途徑的調(diào)節(jié)因子SIRT5同樣定位于線粒體基質(zhì)，在機(jī)體的心臟和胸腺以及淋巴細(xì)胞中大量表達(dá)，預(yù)示著

30、其在免疫與血液系統(tǒng)的疾病中有著重要的作用41。細(xì)胞水平的相關(guān)研究表明，SIRT5可將細(xì)胞色素C去乙酰化H2,進(jìn)而影響細(xì)胞色素C在細(xì)胞呼吸及細(xì)胞線粒體途徑凋亡中的功能，并減少細(xì)胞色素C的釋放，這可能是SIRT5調(diào)控干細(xì)胞存活的重要機(jī)制，但是其對(duì)于干細(xì)胞增殖和分化的生物學(xué)作用有待深入研究。SIRT6-干細(xì)胞DNA復(fù)制重組的調(diào)節(jié)因子SIRT6是異常染色質(zhì)相關(guān)核蛋白，參與堿基切除修復(fù)(BER)43。SIRT6高表達(dá)于大腦和骨骼肌，在體外它不但具有去乙?；富钚?，還有強(qiáng)大的ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性44。研究表明，在SIRT6敲除的小鼠胚胎干細(xì)胞中，細(xì)胞自我復(fù)制增殖的能力降低，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SIRT6敲除

31、的小鼠胚胎干細(xì)胞表現(xiàn)出BER缺陷引起的多種染色體缺陷，如片段化、不完整中心粒、缺口及移位45。Kaidi等鴨發(fā)現(xiàn)，SIRT6可促進(jìn)DNA同源重組過(guò)程DNA雙鏈缺口(DSB)修復(fù)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)：再交叉終止。再交叉蛋白CtIP是SIRT6的相互作用蛋白，SIRT6依賴的CtIP的去乙酰化可激活再交叉。當(dāng)SIRT6缺失后將損壞重組蛋白A與DSB處的單鏈DNA結(jié)合，這將降低DNA的同源重組率，進(jìn)一步損傷干細(xì)胞的自我復(fù)制。研究表明，人參皂苷可以通過(guò)調(diào)節(jié)SIRT6/NF-KB信號(hào)通路來(lái)緩解造血干細(xì)胞的衰老4刀。另外，SIRT6與多功能誘導(dǎo)干細(xì)胞的衰老也有一定的聯(lián)系，SIRT6可以反饋性調(diào)節(jié)人多功能誘導(dǎo)干細(xì)胞中

32、的mir-766轉(zhuǎn)錄，阻礙已衰老人多功能誘導(dǎo)干細(xì)胞的基因重組48。同時(shí)，SIRT6在調(diào)節(jié)干細(xì)胞分化的過(guò)程中也扮演著重要的作用，如SIRT6可以通過(guò)調(diào)控NF-kB信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)間充質(zhì)干細(xì)胞往成骨細(xì)胞方向的分化49。此外，SIRT6還會(huì)受到SIRT1的調(diào)控，共同協(xié)調(diào)干細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。Zhao等25的研究表明，SIRT1和SIRT6缺失的神經(jīng)干細(xì)胞不具有增殖的能力，但分化成為功能性神經(jīng)元的能力增強(qiáng)。綜上表明，SIRT6除了能夠與SIRT1等蛋白協(xié)同調(diào)節(jié)干細(xì)胞的分化功能外，主要通過(guò)調(diào)節(jié)DNA的復(fù)制與重組來(lái)調(diào)控干細(xì)胞的增殖與衰老。2.7SIRT7-干細(xì)胞rRNA轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)因子SIRT7是定位于核仁的一

33、種調(diào)節(jié)因子，不僅廣泛表達(dá)于小鼠增殖活躍的組織如肝、睪丸和脾，也在非增生組織如心、腦和骨骼肌中低水平表達(dá)50，這可能暗示著SIRT7在調(diào)控機(jī)體生物功能中發(fā)揮重要的作用。SIRT7無(wú)去乙?；富钚约癆DP-核糖基轉(zhuǎn)移酶活性，但是可以通過(guò)與RNA聚合酶1(Pol1)相互作用參與激活rRNA基因轉(zhuǎn)錄。過(guò)表達(dá)SIRT7基因可增加Pol1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄，保證干細(xì)胞存活，而敲除SIRT7基因可阻滯細(xì)胞增殖并啟動(dòng)凋亡51。SIRT7除了在調(diào)控干細(xì)胞增殖中發(fā)揮重要作用外，其在干細(xì)胞的活力和功能調(diào)節(jié)中也起到關(guān)鍵的作用，如Zhou等顯發(fā)現(xiàn)，SIRT7可以通過(guò)調(diào)控其結(jié)合蛋白NRF-1和GABP1來(lái)緩解造血干細(xì)胞的衰老，并

34、促進(jìn)造血干細(xì)胞的代謝和增殖?？傊?SIRT7可以通過(guò)與其他生物活性成分的結(jié)合來(lái)調(diào)控干細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能，在干細(xì)胞增殖與代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用?？偨Y(jié)與展望Conclusionsandprospects干細(xì)胞再生是機(jī)體補(bǔ)充損傷或丟失的細(xì)胞繼而維持生命過(guò)程中體內(nèi)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的重要手段，年齡增長(zhǎng)和機(jī)體組織器官的完整性受損等因素會(huì)誘導(dǎo)干細(xì)胞衰老，繼而影響干細(xì)胞的增殖和功能，因此針對(duì)于機(jī)體干細(xì)胞衰老或功能相關(guān)因子的研究也日益增多JNAD+依賴的SIRT家族是機(jī)體組蛋白和其他蛋白去乙?；闹匾阁w，其不同亞型蛋白在細(xì)胞內(nèi)的分布不同，且在調(diào)節(jié)機(jī)體新陳代謝、基因組穩(wěn)定性、DNA損傷修復(fù)、染色質(zhì)重塑和應(yīng)激反應(yīng)中起到了關(guān)鍵的

35、作用。文章將其細(xì)胞分布、分子大小、生物活性及生物功能進(jìn)行總結(jié)。除了SIRT4在干細(xì)胞的凋亡中起到負(fù)性調(diào)節(jié)作用外，SIRT家族的其他成員都能夠修復(fù)干細(xì)胞氧化損傷，延緩干細(xì)胞衰老，恢復(fù)干細(xì)胞增殖和分化能力，而且SIRT蛋白家族各亞型相互作用、相互影響共同調(diào)節(jié)完整的干細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。盡管對(duì)iSIRT家族在干細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能調(diào)節(jié)中的作用研究已經(jīng)逐步深入，但是其各亞型蛋白的生物學(xué)功能和機(jī)制仍需要進(jìn)行深入的探討，并且其距離真正的臨床應(yīng)用還有一定的距離，主要問(wèn)題包括：針對(duì)iSIRT家族各亞型蛋白在不同種類干細(xì)胞中的研究不夠系統(tǒng)，應(yīng)該需要驗(yàn)證其各亞型蛋白在不同干細(xì)胞中是否都能發(fā)揮其相應(yīng)的生物學(xué)活性，即考查SIR

36、T家族各亞型蛋白在機(jī)體發(fā)育中組織水平和不同種類干細(xì)胞水平的差異性；研究IRT家族各亞型蛋白在干細(xì)胞中的調(diào)節(jié)作用時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)研究其發(fā)揮調(diào)控作用的機(jī)制以及各亞型蛋白之間的相互作用，為SIRT家族在干細(xì)胞中的調(diào)控作用研究提供更多的參考。如SIRT6可以協(xié)同SIRT1蛋白調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的分化功能；針對(duì)SIRT家族在干細(xì)胞增殖和分化中的作用研究亟需加強(qiáng)的同時(shí)，以BIRT家族成員蛋白或基因?yàn)榘悬c(diǎn)的新型藥物也有待開(kāi)發(fā)，尤其是具有較好的生物活性的小分子天然產(chǎn)物，如白藜蘆醇、Theacrine等，為天然產(chǎn)物的研發(fā)提供更為可靠地機(jī)制，且為SIRT家族調(diào)控干細(xì)胞功能提供更多的理論依據(jù)。SIRT家族各亞型蛋白在干細(xì)胞

37、定向分化中的功能研究有待于深入，研究其是否作為調(diào)控干細(xì)胞定向分化中的關(guān)鍵蛋白，或者能夠輔助其它誘導(dǎo)藥物或酶類完成干細(xì)胞的定向分化。并在臨床的前期研究中，與其它藥物和蛋白酶的功能進(jìn)行結(jié)合，使干細(xì)胞能夠最大效率的進(jìn)行增殖和分化。干細(xì)胞治療依靠其安全性、可靠性、靶向性和高效性，已經(jīng)成為了人類延緩衰老，治療癌癥和神經(jīng)退行性疾病等的主要潛在手段53-54。同時(shí)，干細(xì)胞治療能夠成為基因療法或免疫療法新的有效載體，其原材料來(lái)源充足并能有效的避免器官移植等治療手段帶來(lái)的免疫排斥反應(yīng)55，能夠治療機(jī)體的大部分疾病，為很多的疾病治療帶來(lái)新的希望。SIRT家族由于其在機(jī)體以及各其亞型蛋白在細(xì)胞內(nèi)分布的廣泛性，不同亞

38、型蛋白功能的完整性和在細(xì)胞內(nèi)各功能的協(xié)調(diào)性，在機(jī)體不同部位的干細(xì)胞中都能發(fā)揮其生物學(xué)功能，增加干細(xì)胞的存活、增殖或分化。隨著現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)的不斷完善和臨床上的需求，有理由相信針對(duì)干細(xì)胞5IRT家族為靶點(diǎn)的研究會(huì)逐步深入，為臨床進(jìn)行干細(xì)胞移植治療提供更多的依據(jù)和參考。作者貢獻(xiàn)：構(gòu)思并設(shè)計(jì)為何蓉蓉、李怡芳和栗原博，資料收集為毛中伏、何蓉蓉，分析并解析數(shù)據(jù)為何蓉蓉、李怡芳和毛中伏。利益沖突：所有作者共同認(rèn)可文章內(nèi)容不涉及相關(guān)利益沖突。倫理問(wèn)題：沒(méi)有與相關(guān)倫理道德沖突的內(nèi)容。文章查重：文章出版前已經(jīng)過(guò)CNKI反剽竊文獻(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行3次查重。文章外審：文章經(jīng)國(guó)內(nèi)小同行外審專家雙盲外審，符合本刊發(fā)稿宗旨。

39、作者聲明：第一作者對(duì)研究和撰寫(xiě)的論文中出現(xiàn)的不端行為承擔(dān)責(zé)任。論文中涉及的原始圖片、數(shù)據(jù)(包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù))記錄及樣本已按照有關(guān)規(guī)定保存、分享和銷毀，可接受核查。文章版權(quán)：文章出版前雜志已與全體作者授權(quán)人簽署了版權(quán)相關(guān)協(xié)議。參考文獻(xiàn)ReferencesDernbachE,UrbichC,BrandesRP,etal.Antioxidativestress-associatedgenesincirculatingprogenitorcells:evidenceforenhancedresistanceagainstoxidativestress.Blood.2004;104(12):3591-3

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