磷脂酰肌醇- 3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信號通路與卵巢癌關系的研究進展

梁聰聰，王金花#

1內蒙古醫(yī)科大學研究生院，呼和浩特 010059

2內蒙古自治區(qū)附屬人民醫(yī)院病理科，呼和浩特 010020

卵巢癌是全球惡性程度最高的婦科腫瘤之一，治療主要采用手術切除及輔助化療，輔助化療通常采用鉑類和紫杉類藥物聯(lián)合化療。目前，卵巢癌患者的5年生存率僅為45%，這可能與晚期患者的復發(fā)率較高有關[1]。盡管經過了多年的研究，但卵巢癌仍然缺乏可靠的診斷標志物或簡便易行的診斷方法。因此，尋找具有診斷和預測價值的新生物標志物、新的治療手段至關重要。目前，卵巢癌的研究主要集中于各種分子和信號通路，用于卵巢癌的早期篩查和預后評估。目前，國際婦產科聯(lián)盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，F(xiàn)IGO）分期、組織學分級、淋巴結轉移、病理類型等均是影響卵巢癌患者預后的因素。研究證實，磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinases，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信號通路在卵巢癌中被廣泛激活，靶向PI3K/AKT/MTOR通路介導腫瘤自噬是多種腫瘤的重要治療策略，在提高腫瘤細胞對化療藥物的敏感性和預防耐藥方面發(fā)揮著重要作用[2]。因此，PI3K/AKT/MTOR信號通路可能是開發(fā)腫瘤干細胞（cancer stem cell，CSC）靶向藥物的潛在靶點[3]。本文對PI3K/AKT/MTOR信號通路在卵巢癌發(fā)生發(fā)展中的作用及相關抑制劑的研究進展進行綜述。

1 PI 3K/AKT/MTOR信號通路

PI3K/AKT/MTOR信號通路包括3個主要驅動分子，即PI3K、AKT和MTOR。PI3K是脂質激酶家族成員，包括PI3KⅠ、PI3KⅡ、PI3KⅢ：①根據(jù)激活受體的差異，PI3KⅠ又可分為PI3KⅠA和PI3KⅠB，其中PI3KⅠA是由調節(jié)亞基p85和催化亞基p110等正調節(jié)因子組成，包括3個異構體，即PI3Kα、PI3Kβ和PI3Kγ，并由酪氨酸激酶受體（receptor tyrosine kinase，RTK）激活。PI3KⅠB由p101和110-γ亞基組成，并由G蛋白偶聯(lián)受體激活。②PI3KⅡ是一種單體催化異構體，在膜運輸中發(fā)揮作用。PI3KⅡ可分為3個亞型，即PI3KC2α、PI3KC2β和PI3KC2γ，均屬于催化亞單位，PI3KC2α和PI3KC2β均有一個帶有網格蛋白結合區(qū)的N端，其中PI3KC2α可以抑制激酶活性，參與網格蛋白介導的內吞作用；PI3KC2β的中間體可與支架蛋白交叉蛋白結合，并參與PtdIns（3）P15（即Vps15）組成，而Vps15可與三磷酸鳥苷酶（guanosine triphosphatase，GTPase）RAB5協(xié)作，協(xié)調Vps34在細胞內膜中的活性。③PI3KⅢ僅由Vps34組成，在細胞自噬中發(fā)揮正向調控作用。PI3K定義了一類脂質激酶，能夠磷酸化肌醇磷脂中的肌醇環(huán)3'-OH基團，從而產生磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate，PIP3）[4-5]。PIP3可協(xié)助激活AKT，使AKT結構域中的Thr308被磷酸化，活化的AKT可調控關鍵的細胞存活和代謝過程。

MTOR是雷帕霉素靶蛋白，屬于PI3K/AKT的下游靶點，并參與調節(jié)多個信號通路。MTOR是由MTOR1和MTOR2多蛋白復合物組成，MTOR1可調節(jié)蛋白質合成和細胞生長，MTOR2可調節(jié)細胞的生存、代謝過程[6]。MTORC1可通過調控核糖體S6蛋白激酶（S6 kinase，S6K）、真核翻譯起始因子4E結合蛋白（eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein，4EBP），介導轉錄和翻譯過程，還可刺激3大類大分子的生物合成，即蛋白質、脂質和核酸。MTORC1可以促進ATP、NAPDH和某些生物合成所需的大分子前體的產生，這種促進合成代謝活性的作用對細胞、組織和生物生長均有重要影響，且均是MTORC1完全激活所必需的[7]。MTORC2 包 含 MTOR、Rictor、msin 1、Protor1/2、mLST8和DEPTOR等，其中Rictor和msin 1是MTORC2形成必不可少的[8]。MTORC2主要通過磷酸化合成糖皮質激素誘導蛋白激酶（serum and glucocorticoid inducible protein kinase，SGK）、AKT、PKC激酶來控制細胞的生存和遷移過程[9]。

由此可見，PI3K/AKT/MTOR信號通路是調節(jié)蛋白質合成的重要信號通路，可參與蛋白質合成、細胞增殖、自噬、凋亡、血管生成等多種細胞活動。

2 PI 3K/AKT/MTOR信號通路在卵巢癌發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 調控卵巢癌細胞周期

細胞周期進程受細胞周期蛋白和細胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）的調節(jié)[10]。Gao等[11]發(fā)現(xiàn)，PI3K抑制劑——LY-294002可通過抑制PI3K活性來抑制卵巢癌細胞的增殖，并誘導細胞周期G1期阻滯。這種抑制效應還伴隨著G1期細胞周期相關蛋白表達的下調，包括細胞周期蛋白D1（cyclin D1）、CDK；此外，抑制PI3K活性也能抑制AKT和p70核糖體蛋白S6激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的磷酸化，表明PI3K通過AKT和MTOR向p70S6K1傳遞有絲分裂信號。Meng等[12]發(fā)現(xiàn)，p110α小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）的表達可調節(jié)CDK抑制劑p27KIPI的表達，并降低cyclin D1、CDK4和磷酸化的視網膜母細胞瘤蛋白的水平。Cai等[13]發(fā)現(xiàn)，新型廣譜靶向藥——BGJ398聯(lián)合雷帕霉素抑制成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR）及MTOR可誘導卵巢癌細胞周期阻滯和凋亡。Long等[14]用白術內酯Ⅰ處理卵巢癌細胞，不僅可將細胞周期阻滯于G2/M期（與cyclin B1和細胞CDK1表達水平降低程度有關，且呈劑量依賴性），還可以促進細胞周期調節(jié)因子p53、p27和p21的表達上調，同時參與凋亡的caspase 3和多聚ADP 核糖聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]活性也被激活。因此，研究細胞周期有助于更進一步研究卵巢癌的臨床治療。

2.2 調節(jié)卵巢癌細胞自噬

自噬是一個高度保守的機體細胞分解代謝進化過程，參與多種機體細胞間的生物學代謝活動。正常情況下，自噬維持腫瘤與腫瘤微環(huán)境間的平衡，在調節(jié)機體細胞正常生長和預防凋亡的各個過程中發(fā)揮主導作用，自噬功能紊亂可促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。有研究顯示，PI3K/AKT/MTOR信號通路在惡性腫瘤細胞自噬中發(fā)揮重要作用[15]。

近年來，卵巢癌細胞通過自噬發(fā)揮抗腫瘤活性。Liu等[16]研究了4-AAQB在耐藥卵巢癌細胞中的抗腫瘤活性，特別是其通過自噬相關基因ATG調節(jié)自噬的能力，結果發(fā)現(xiàn)，4-AAQB通過有效阻斷PI3K/AKT/MTOR/p70S6K信號通路，抑制含有ATG5、ATG7腫瘤細胞的表達，并有效降低卵巢癌細胞的良性異常自噬細胞信號發(fā)射量。Zhou等[17]通過綜合低劑量和高劑量的丹參酮Ⅰ處理卵巢癌細胞，結果證實，丹參酮Ⅰ可以通過自噬抑制細胞激活良性異常細胞酶、相關腫瘤細胞內的蛋白對含有caspase 3的腫瘤細胞進行切割，從而有效促進卵巢細胞良性異常凋亡，阻斷PI3K/AKT/MTOR信號通路，從而有效誘導卵巢癌細胞自噬，進而抑制腫瘤生長。Huang等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）被 siRNA轉染后，siRNA在A2780和SKOV3細胞中敲低HIF-1α的表達，抑制了卵巢癌細胞的活性，增強了細胞的凋亡和自噬能力。表明HIF-1α的敲低促進了卵巢癌細胞的自噬并阻斷了PI3K/AKT/MTOR信號通路。Hu等[19]研究發(fā)現(xiàn)，雙PI3K/MTOR抑制劑——PKI-402通過自噬降解Mcl-1蛋白，破壞了B細胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）家族蛋白的平衡。此外，自噬受體p62蛋白通過其泛素相關結構域（UBA結構域）與Mcl-1結合，通過自噬參與Mcl-1的降解過程，這也為PI3K/AKT/MTOR通路突變卵巢癌患者的治療帶來了希望。Zi等[20]研究發(fā)現(xiàn)，Danusertib是一種新型極光激酶泛抑制劑，但其治療早期卵巢癌的藥理作用和潛在抗腫瘤機制尚不清楚。Zhang等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿可以通過誘導卵巢癌細胞自噬來抑制卵巢癌細胞的發(fā)生發(fā)展過程。通過探討自噬在PI3K/AKT/MTOR信號通路中的相互作用和細胞調控機制，有利于發(fā)現(xiàn)抑制卵巢癌發(fā)生發(fā)展的新分子和靶點。

2.3 調節(jié)卵巢癌細胞凋亡

內環(huán)境穩(wěn)定有賴于細胞凋亡等機制的調控。細胞凋亡失調與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關，近年來，PI3K/AKT/MTOR信號通路在卵巢癌細胞凋亡中的作用引起了學者的關注。Cai等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，PI-103可通過阻斷PI3K/AKT/MTOR信號通路，誘導細胞周期阻滯和凋亡。Zhang等[23]研究發(fā)現(xiàn)，馬藤提取物可下調磷酸化的MTOR、磷酸化AKT和磷酸化PI3K的表達，從而誘導卵巢癌細胞凋亡。Hu等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，一種存在于ero-oreduclin中的氧化酶ero-oreduclin 1α參與了蛋白質折疊和分泌過程，可激活PI3K/AKT/MTOR信號通路，抑制細胞凋亡從而促進腫瘤進展。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，苦參堿可通過調控卵巢癌細胞凋亡過程來抑制卵巢癌細胞的發(fā)生發(fā)展。Kim等[25]研究發(fā)現(xiàn)，sMEK1和紫杉醇在體內外均能顯著抑制S6K/4EBP信號通路下游的血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和HIF-1α的表達，有效促進細胞凋亡。PI3K/AKT/MTOR信號通路在卵巢癌細胞生長、增殖中的作用極其復雜，該信號通路的激活可促進腫瘤細胞增殖、遷移、侵襲。

2.4 促進腫瘤新生血管生成

卵巢癌是病死率最高的婦科惡性腫瘤，其發(fā)病機制較為復雜，特別是在腫瘤微環(huán)境中，血管生成是腫瘤的標志現(xiàn)象。新生血管生成可誘發(fā)腫瘤，其中VEGF、血小板衍生生長因子（platele derived growth factor，PDGF）、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）和血管生成素/Tie2受體復合物均在血管生成中發(fā)揮重要作用[26]。VEGF是一種促血管生成的關鍵因子，可參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程。研究表明，原花青素寡聚體可通過抑制VEGF的表達阻斷PI3K/AKT/MTOR通路的激活，從而抑制腫瘤新生血管生成，延緩卵巢癌的進展[27]。除VEGF外，也有多種其他因子參與血管生成，如HIF-1α是血管生成因子的重要轉錄激活因子，HIF-1α也在腫瘤血管生成中發(fā)揮了關鍵作用[28]。Li等[29]研究表明，AMPK可減弱促腫瘤和轉移因子誘導的血管生成，AMPK激活通過抑制MTOR和自噬調節(jié)劑的直接磷酸化對細胞自噬產生積極影響，而自噬以某種方式使HIF-1α維持穩(wěn)定，然后通過HIF-1α調節(jié)VEGF促進新生血管生成。因此，血管生成在腫瘤進展中發(fā)揮重要作用，故探索PI3K/AKT/MTOR通路在血管生成中的作用靶點可能成為卵巢癌治療的新方案。

2.5 促進卵巢癌細胞的侵襲和轉移

PI3K/AKT/MTOR信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中經常被激活，并在卵巢癌細胞的侵襲轉移中發(fā)揮重要作用[30]。卵巢癌細胞中經常發(fā)現(xiàn)PI3K催化亞基p110α的擴增和磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）功能的缺失。Meng等[12]構建了針對p110α的siRNA，與對照細胞相比，p110αsiRNA顯著抑制了腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲能力；同時，PI3K還可通過AKT傳遞肌生成信號，抑制AKT1的表達可明顯影響腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲能力。研究發(fā)現(xiàn)，通過維持端粒酶活性對腫瘤細胞無限制增殖和細胞不朽至關重要，端粒酶的酶活性在DNA、mRNA、翻譯后修飾、細胞運輸和酶組裝水平上均是可調控的，端粒酶與多種細胞內信號通路相互作用，包括PI3K/AKT/MTOR、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和WNT/β-catenin通路，這些信號通路主要參與炎癥反應、上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和腫瘤細胞侵襲轉移過程[31]。Jiang等[32]研究發(fā)現(xiàn)，熱休克轉錄因子1（heat shock transcription factor 1，HSF1）通過調控 PI3K/AKT/MTOR信號通路來調節(jié)腫瘤細胞的侵襲和轉移過程。由此可見，PI3K/AKT/MTOR信號通路在卵巢癌的侵襲與轉移中發(fā)揮了重要作用，有助于尋找新的卵巢癌治療新靶點。

3 針對PI 3K/AKT/MTOR信號通路的靶向治療

針對PI3K/AKT/MTOR通路的抑制劑可分為4類，即PI3K抑制劑、AKT抑制劑、MTOR抑制劑和雙PI3K/MTOR抑制劑，其中代表藥物分別為：PI3K 抑制劑——BKM120、XL147、GDC0941和PX866，AKT抑制劑——哌立福新、MK-2206，MTOR抑制劑——雷帕霉素、西羅莫司、依維莫司，雙PI3K/MTOR抑制劑——CMG002、XL-76[33]。近年來，針對PI3K/AKT/MTOR通路的其他藥物研究也不斷發(fā)表。Zhang等[34]研究表明，血根堿可能通過調節(jié)CASC2/EIF4A3通路阻斷PI3K/AKT/MTOR通路，在卵巢癌中發(fā)揮抗腫瘤作用，其可能作為一種潛在的卵巢癌治療藥物。腫瘤患者中，PI3K/AKT/MTOR信號通路經常發(fā)生突變，從而增強了細胞增殖、遷移能力和化療耐藥性。Hu等[19]研究發(fā)現(xiàn)，雙PI3K/MTOR抑制劑——pk402通過自噬降解Mcl-1蛋白來破壞Bcl-2蛋白家族的平衡，可抑制腫瘤細胞的耐藥，為PI3K/AKT/MTOR通路突變卵巢癌患者的治療提供了希望。Wang和Shi[35]研究發(fā)現(xiàn)，UNBS5162是萘酰亞胺的衍生物，作為CXC趨化因子配體表達的泛拮抗劑，在體內外對各種腫瘤細胞的增殖均有明顯的抑制作用，其可通過阻斷PI3K/AKT/MTOR信號通路的激活，抑制卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲過程并誘導細胞凋亡，表明UNBS5162可能是一種潛在的卵巢癌治療新藥。Deng等[36]研究發(fā)現(xiàn)，耐藥卵巢癌細胞中EMT和CSC標志物的表達明顯上調，并伴有PI3K/AKT/MTOR信號通路的激活，BEZ235聯(lián)合順鉑可有效阻斷PI3K/AKT/MTOR信號通路，逆轉EMT，降低耐藥卵巢癌細胞CSC標志物水平。Xiao等[37]研究發(fā)現(xiàn)，雙PI3K/MTOR抑制劑——GSK458是一種有效的增殖抑制劑，可將細胞周期阻滯于G0/G1期，并抑制AKT/MTOR通路的激活。Choi等[33]研究發(fā)現(xiàn)，CMG002是一種非常有效的雙PI3K/MTOR抑制劑，可誘導耐藥卵巢癌細胞的細胞毒性，可能成為治療耐藥卵巢癌的一種新策略。晚期卵巢癌患者對常規(guī)鉑類化療耐藥，預后較差，有研究表明，PI3K/AKT/MTOR和細胞外信號調節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）1/2信號通路參與了該耐藥過程，免疫調節(jié)因子重組人顆粒體蛋白前體（progranulin，PGRN）過表達有助于卵巢癌細胞對順鉑耐藥。因此，PGRN可以被認為是卵巢癌患者對細胞信號抑制劑治療反應的潛在生物標志物[38]。

4 小結與展望

近年來，PI3K/AKT/MTOR信號通路與CSC生物學作用密切相關，與NF-κB通路在多數(shù)卵巢癌患者中高突變和過度激活有關，且與侵襲性疾病、治療抵抗、復發(fā)和總體預后較差有關?？偟膩碚f，PI3K/AKT/MTOR信號通路可能是開發(fā)CSC靶向藥物的一個有前景的靶點。