PI3K/AKT/mTOR信號通路參與自身免疫性疾病發(fā)病的研究進展

何呈燕 馬蕾 薛海波

1濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院內分泌科，濱州 256603；2濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院皮膚科，濱州 256603

通信作者：薛海波，Email：xuehaibo@sina.com

磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mechanistic target of rapamycin kinase，PI3K/AKT/mTOR）通路是細胞內關鍵的信號轉導途徑，在細胞的生長、轉移、存活、代謝等生物學過程中扮演重要角色。以往該信號通路在腫瘤中研究較多，此前研究已表明PI3K/AKT/mTOR 信號通路失常對腫瘤的發(fā)病和治療反應起著至關重要的促進作用［1］。自身免疫性疾病（autoimmune disease，AD）是由于機體產生了對自身抗原的免疫反應，從而使自身組織受到損傷的一大類疾病，其特點是慢性、全身性、免疫過度激活和炎癥［2］。近年來，大量研究發(fā)現，PI3K/AKT/mTOR 信號通路以不同的途徑參與AD 的發(fā)病。本文重點概述PI3K/AKT/mTOR 信號通路在常見AD 發(fā)病機制中的研究進展，提供靶向治療AD 的新思路。

PI3K/AKT/mTOR 信號通路的組成及功能

PI3K是一種脂質激酶，存在于細胞質中，可以磷酸化磷脂酰肌醇第3 位羥基，主要包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3 種類型，其中Ⅰ型PI3K通過產生磷脂用于信號傳遞，而Ⅱ型和Ⅲ型PI3K更多地是參與細胞內的膜運輸過程［1］。目前對Ⅰ型PI3K的研究較多，這類PI3K 是一種異源二聚體，由調節(jié)亞基（P85）和催化亞基（P110）兩部分構成。當受到酪氨酸激酶和G 蛋白偶聯受體的信號刺激后，PI3K 的P85 調節(jié)亞基即移位至質膜附近的位置，P110 亞基通過與P85 亞基結合進而把底物磷 脂 酰 肌 醇 -4，5- 二 磷 酸（phosphatidylinositol-4，5-bisphosphate，PIP2）轉變?yōu)榱字＜〈?3，4，5-三磷酸（phosphatidylinositol-3，4，5-trisphosphate，PIP3）。PIP3 充當第二信使，重要作用是收集含有PH 結構域的分子，并將其攜帶至細胞膜上，包括3-磷酸肌醇依賴性蛋白激 酶 1 （3-phosphoinositide-dependentproteinkinase-1，PDK1）和 AKT，PDK1 能夠磷酸化 AKT 的蘇氨酸位點。第10號染色體磷酸酶和張力蛋白同源丟失性基因編碼的產物——同源性磷酸酶-張力蛋白（gene of phosphate and tension homology deleted on chromosome ten，PTEN）能夠將 PIP3 去磷酸化生成PIP2，從而對PI3K/AKT 信號通路進行負調節(jié)，促進細胞凋亡和抑制細胞增殖。

AKT 通常存在于細胞漿內，是絲氨酸蘇氨酸激酶的一種。在結構上是由3部分組成：N末端的PH結構域、中心激酶催化結構域（CAT）和C 延伸端的HM 結構域，其完全激活依賴于Thr308 和Ser473 這兩大位點全部被磷酸化。PI3K在產生PIP3 后，細胞質上未活化的AKT 被募集到細胞膜上，并通過其 PH 區(qū)域與 PIP3 結合，而后 PDK1 和 mTOR 復合體2（mTOR complex2，mTORC2）分別將 AKT 的 Thr308 和Ser473 磷酸化，最終徹底激活AKT?；罨腁KT 釋放入胞內激活下游的mTOR［3］，進而引起一系列的信號級聯反應。

mTOR 由哺乳類動物細胞合成的一種蘇氨酸/絲氨酸蛋白激酶，在進化上高度保守，是在對雷帕霉素（rapamycin，RAPA）這一免疫抑制劑的研究過程中發(fā)現的，因其能與RAPA-FKBP12 復合體結合而得名。mTOR 主要以mTORCl和mTORC2 兩種復合物的形式存在于細胞內，它們都以mTOR 激酶為催化亞基，并共享一些調節(jié)蛋白，而其他蛋白是復合體特異性的［4］。mTORC1 對 RAPA 敏感，活化的mTORC1 通過磷酸化激活下游效應因子真核細胞翻譯起始因子4E 結合蛋白1、核糖體蛋白S6 激酶（ribosomal protein S6 kinase，S6K）控制蛋白質合成，通過缺氧誘導因子1α（hypoxia-inducible factor 1α，HIF1-α）促進糖酵解，通過活化固醇調節(jié)元件結合蛋白和抑制Lipin1 促進脂質合成，從而調控細胞合成代謝［5］。而mTORC2 能影響肌動蛋白細胞骨架動力學，對RAPA 不敏感，并可以與mTORC1 相互調節(jié)，一方面mTORC2 可以激活胰島素樣生長因子Ⅰ型受體-AKT 軸從而上調 mTORC1［6］，另一方面 mTORC1 通過其底物之一 S6K1反饋抑制mTORC2［7］。

PI3K/AKT/mTOR 信號通路與AD

AD 是由于機體對自身抗原發(fā)生免疫反應所導致的一大類疾病，其發(fā)病機制復雜，目前認為遺傳因素、環(huán)境因素和異常免疫（包括感染）等共同參與發(fā)病，主要包括器官特異性AD 和系統性AD 兩大類。常見的AD 包括系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）、類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）、原發(fā)性干燥綜合征（primary Sj?gren，s syndrome，pSS）、尋 常 型 天 皰 瘡（pemphigus vulgaris，PV）、銀屑病等。既往研究發(fā)現，PI3K/AKT/mTOR信號通路的過度激活與AD的發(fā)病密切相關。

1、SLE

SLE 是一種臨床表現多樣、免疫功能紊亂的系統性AD，它的特點是B 細胞內穩(wěn)態(tài)紊亂和針對細胞內及細胞外自身抗原的多種自身抗體產生［8］，并形成循環(huán)免疫復合物，引起多種器官或組織的嚴重損害［9］。早期已有研究指出PI3K/AKT/mTORC1 信號通路在促進輔助性T 細胞17（T helper cell 17，Th17）細胞分化中起著關鍵作用［10］。Wei 等［11］研究 發(fā)現 ，SLE 小鼠 中 AKT、mTOR、P70S6K、HIF1-α、Th17 細胞均高表達，應用脂肪源性干細胞抑制PI3K/AKT/mTOR 信號通路后Th17細胞及HIF1-α的表達明顯下降，證明SLE 小鼠中存在過度激活PI3K/AKT/mTOR 信號通路的現象，并通過對HIF1-α 的正調控來影響Th17 細胞的分化和表達白細胞介素-17（interleukin-17，IL-17）。B 細胞激活因子（B cell activating factor，BAFF）在 B 淋巴細胞的生存和成熟過程中發(fā)揮重要作用，在SLE 中普遍過表達［12］。Ge 等［13］研究報道，狼瘡性腎炎患者血漿 BAFF 水平和腎組織中BAFF、磷酸化（P）-PI3K、P-AKT 和P-mTOR 的mRNA 和蛋白質表達水平均明顯升高，并且BAFF 與P-PI3K、P-AKT、P-mTOR 水平呈正相關，證實了在BAFF介導的B 細胞分化成熟中PI3K/AKT/mTOR 信號通路的重要性。另有研究證實，在SLE B 細胞上過度表達趨化因子受體CXCR4，并與疾病活動和腎臟受累密切相關，而加入PI3K/AKT/mTOR 通路阻斷劑LY294002 可顯著降低CXCR4 的表達，說明PI3K/AKT 信號通路的過度激活參與了 SLE 中 CXCR4 的高表達［8］。轉錄抑制因子 Bach2（BTB and CNC homology 2）是維持 B 細胞受體（B cell receptor，BCR）誘導的高水平增殖、存活和細胞周期進展的必要因子［14］。在 BCR 的刺激下，PI3K/AKT/mTOR 信號通路磷酸化Bach2，進而導致其核積累受到抑制，并失去作為轉錄抑制因子的活性［14］。另有研究發(fā)現，Bach2在SLE B 細胞中可發(fā)揮抑制作用，并且這種核轉位負調控可被BCR-ABL 通過PI3K 途徑由絲氨酸磷酸化而抑制［15］。巨噬細胞是一種具有強大的吞噬功能和高度的可塑性的天然免疫細胞［16］，有研究中應用阿奇霉素可通過調節(jié)巨噬細胞的M2 表型來緩解SLE，說明巨噬細胞功能障礙可能是SLE 發(fā)病的啟動因素，而PI3K/AKT 信號通路的激活是M2 激活的重要調控因素。由此可見，PI3K/AKT/mTOR 通路可通過多個途徑參與SLE的發(fā)病及進展。

2、銀屑病

銀屑病是一種由免疫介導為主的慢性炎性復發(fā)性疾?。?7］，以表皮角質形成細胞異常分化和過度增殖為特征［18］。最近的研究報道，活化PI3K/AKT/mTOR 信號通路可抑制自噬，使銀屑病角質形成細胞炎癥增強［19］。Tang 等［20］研究指出，在銀屑病患者中應用LY294002 阻斷PI3K/AKT/mTOR信號通路，可以緩解腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）介導的自噬和炎性反應，從而調節(jié)銀屑病角質形成細胞的增殖和凋亡。IL-22 通過誘導人角質形成細胞和成纖維細胞樣滑膜細胞（fibroblast-like synoviocyte，FLS）的顯著增殖，在AD如銀屑病、RA的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用［21］。另有研究證實，IL-22 通過 PI3K/AKT/mTOR 信號通路誘導角質形成細胞和FLS 的增殖［21］。微小RNA（microRNA，miRNA）是一類非編碼（18～25 個核苷酸）的小單鏈RNA，在表皮疾病的發(fā)病過程中發(fā)揮著關鍵作用。Rongna 等［22］研究顯示，在銀屑病中 MiR-876-5p 通過靶向血管生成素-1 抑制信號通路PI3K/AKT/mTOR 的磷酸化而抑制人角質形成細胞的生長、侵襲和粘附等特征性活動。在銀屑病的發(fā)病過程中，皮膚創(chuàng)傷和感染引起的表皮抗原持續(xù)激活漿細胞樣樹突狀細胞（plasmacytoid dendritic cell，pDC）是第一步［4］，而PI3K、AKT和mTOR的激活對于pDC的生存和功能都是必需的［23］。此外，PI3K 被抑制后也對Toll樣受體介導的pDC 中TNF-α 的分泌有明顯抑制作用，進一步說明PI3K/AKT/mTOR 信號通路參與pDC 中 TNF-α 的生成［24］。因此，PI3K/AKT/mTOR 信號通路的過度激活與銀屑病皮膚慢性炎癥有著密切關系。

3、RA

RA 是一種全身慢性自身免疫系統疾病，其病理特征為大量炎癥細胞浸潤、滑膜組織的異常增生及關節(jié)的進行性破壞，并最終導致關節(jié)功能喪失［25］。陰陽因子1（yin-yang 1，YY1）是一種具有激活和抑制基因轉錄能力的轉錄因子，可通過活化PI3K/AKT/mTOR 信號通路誘導IL-8的產生，從而引起中性粒細胞浸潤，對RA疾病進展起促進作用［26］。越來越多的研究表明，miRNA廣泛參與RA發(fā)病。其中，在RA滑膜組織中高表達的miR-135a 通過靶向磷脂酰肌醇3-激酶調節(jié)亞基2過度激活PI3K/AKT/mTOR 信號通路促進滑膜成纖維細胞（synovial fibroblast，SF）的異常增殖加劇 RA 的疾病進展［27］，miR-135a 的下調可能是 RA 的一個潛在治療靶點。miR-365 的過度表達可通過抑制1 型胰島素樣生長因子調控PI3K/AKT/mTOR 信號通路，抑制滑膜細胞增殖和促進滑膜細胞凋亡參與RA 的發(fā)?。?8］。另外，miR-26a-5p 表達上調可以明顯降低PTEN 的表達，進而激活PI3K/AKT/mTOR 信號通路增強RA-FLS 的增殖、侵襲和凋亡抵抗促進RA 的發(fā)生發(fā)展［29］。在RA 中，自噬通過促進SF 中TNF-α 誘導的細胞因子分泌加重炎性反應［30］。應用自噬抑制劑可通過阻斷PI3K/AKT/mTOR 信號通路抑制RA-FLS 細胞增殖、促進細胞凋亡減輕炎性反應［30］。綜上，RA 患者慢性自身免疫炎癥與PI3K/AKT/mTOR 信號通路過度活化有很大關系。

4、PV

PV 是一種慢性自身免疫性水皰病，其主要特征是存在針對橋粒鈣黏菌、橋粒球蛋白3（DSg3）或Dsg1的抗體，導致皮膚和黏膜表皮形成水皰［31］。研究發(fā)現，PV 患者外周血CD4+T 細胞中 PI3K（P85）、AKT、p-AKT（Ser473）、mTOR、p-mTOR（Ser2448）和 p-p70S6K（Thr389）的 表 達 明顯增加，提示PV 患者外周血CD4+T 細胞中有PI3K/AKT/mTOR/p70S6K 信號通路的激活，進而影響Th2/Treg細胞的分化，在調控Th2/Treg細胞平衡中發(fā)揮重要作用［31］。因此，過度激活 PI3K/AKT/mTOR 信號通路主要通過調節(jié)CD4+T細胞的分化參與PV的發(fā)病。

5、pSS

pSS亦為一種全身性自身免疫性疾病，其特征是T、B淋巴細胞浸潤累及淚腺和唾液腺，導致眼、口干燥等［9］。Zeng等［32］研 究 報 道 ，在 pSS 小 鼠 中 抑 制 PI3K/AKT/mTOR/HIF-1α/VEGF 信號通路可減輕頜下腺淋巴細胞局灶性浸潤，降低炎性細胞因子分泌水平。另有研究發(fā)現，microRNA miR-let-7d-3p 通過靶向AKT1/mTOR 信號通路調控IL-17的表達參與pSS的發(fā)?。?3］。可見，PI3K/AKT/mTOR在pSS自身免疫損傷的發(fā)生和發(fā)展過程中也有參與。

結語與展望

AD 發(fā)病機理復雜，且目前未完全明確，臨床上并沒有能夠完全治愈AD的藥物，只能通過抑制免疫反應延緩疾病的進展，如不能有效控制病情，將嚴重影響患者的生活質量。本文通過對常見AD 發(fā)病機制中PI3K/AKT/mTOR 信號通路的相關研究進展進行概述，提示該信號通路在AD發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，對其進一步的深入研究將對闡明AD 發(fā)病機制及改進化學抑制劑和藥物傳遞系統提供關鍵的理論依據，最終為防治AD提供新的目標和思路。