李文超，陳軍寶(綜述)，盧宏柱※(審校)

(1.長(zhǎng)江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州 434000； 2.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院-北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京 100037)

腎細(xì)胞癌是世界十大致死癌癥之一,在我國(guó)泌尿系腫瘤中發(fā)病率僅次于膀胱癌。研究發(fā)現(xiàn)，腎癌患者中30%發(fā)生轉(zhuǎn)移,另有30%在10年內(nèi)有發(fā)生轉(zhuǎn)移的危險(xiǎn)，并且轉(zhuǎn)移性腎癌對(duì)放化療及系統(tǒng)性治療具有較高的耐受性[1]。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/mammalian target of rapamycin,PI3K/Akt/mTOR)信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一，主要通過(guò)改變下游效應(yīng)分子的活化狀態(tài)影響細(xì)胞增殖、凋亡、轉(zhuǎn)化及血管生成等生物學(xué)過(guò)程。近年來(lái)研究表明，PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路在腎癌細(xì)胞中廣泛激活，通過(guò)PI3K/Akt/mTOR信號(hào)抑制劑阻斷效應(yīng)分子活化、促進(jìn)細(xì)胞凋亡已經(jīng)成為治療腎癌的新思路[2]。該文就PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路在腎細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路

PI3K是一類(lèi)特異性磷酸化肌醇磷脂3位羥基的激酶，靜息狀態(tài)下普遍存在于細(xì)胞質(zhì)中。PI3K可以通過(guò)與具有磷酸化酪氨酸殘基的生長(zhǎng)因子受體或連接蛋白相互作用而被激活，也可以與Ras和p110直接結(jié)合使PI3K活化。PI3K活化產(chǎn)生的類(lèi)脂產(chǎn)物有3,4-二磷酸磷脂酰肌、3,5-二磷酸磷脂酰肌醇和3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇。依據(jù)PI3K結(jié)構(gòu)及底物特異性可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，Ⅰ型PI3K是由催化亞基p110和調(diào)節(jié)亞基p85構(gòu)成的異二聚體，可分為ⅠA(PI3Kα、β、δ)和ⅠB(PI3Kγ)兩個(gè)亞型，它們分別通過(guò)酪氨酸激酶受體、G蛋白受體活化，其作用是催化磷脂酰肌醇PI在D3位磷酸化，將底物二磷酸磷脂酰肌醇轉(zhuǎn)化為三磷酸磷脂酰肌醇。三磷酸磷脂酰肌醇可作為第二信使與細(xì)胞內(nèi)含有PH(pleckstrin homolgy)結(jié)構(gòu)域的信號(hào)蛋白Akt結(jié)合，Akt轉(zhuǎn)位于細(xì)胞膜并獲得催化活性。

Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，也是PI3K下游的關(guān)鍵蛋白之一。Akt家族有Akt1、Akt2、Akt3三個(gè)亞型，又被稱(chēng)為PKBα、PKBβ、PKBγ。三磷酸磷脂酰肌醇與Akt結(jié)合后，在3-磷酸肌醇依賴(lài)性蛋白激酶1和3-磷酸肌醇依賴(lài)性蛋白激酶2的參與下使Ser473、Thr308位點(diǎn)磷酸化，其最終結(jié)果導(dǎo)致Akt完全活化。活化的Akt激活或抑制下游包括mTOR、Bad、胱天蛋白酶9、周期蛋白D1、核轉(zhuǎn)錄因子κB在內(nèi)的諸多靶蛋白。

mTOR是一種高度保守的調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的絲氨酸/蘇氨酸激酶，受到PI3K/Akt信號(hào)通路的直接調(diào)控。mTOR在生物體內(nèi)以兩種復(fù)合物的形式存在，即mTORC1和mTORC2。Akt通過(guò)抑制抑癌蛋白和結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合蛋白形成異二聚體而激活mTOR，這種異二聚體復(fù)合物是mTOR上游的負(fù)性調(diào)控因子。在腫瘤細(xì)胞中，PI3K/Akt信號(hào)通路并不是調(diào)節(jié)mTOR的唯一途徑。

2 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路與腎細(xì)胞癌的發(fā)生和發(fā)展

2.1人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因 腎細(xì)胞癌起源于腎小管上皮細(xì)胞，主要分為透明細(xì)胞癌、乳頭狀癌、嫌色細(xì)胞癌、集合管癌、未分類(lèi)癌，其中以透明細(xì)胞癌最常見(jiàn)，占腎癌的80%～85%。在腎癌中，細(xì)胞因子受體激酶激活及抑癌基因人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)的失活可導(dǎo)致PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路異常激活。

PTEN是1997年首次報(bào)道的、具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因，位于染色體10q23，有蛋白磷酸酶活性和脂質(zhì)磷酸酶活性，主要通過(guò)后者來(lái)發(fā)揮抑癌功能。研究證實(shí)，PTEN的調(diào)節(jié)在PI3K/Akt/mTOR途徑中具有關(guān)鍵作用，PTEN的磷酸酶功能區(qū)能夠使磷酸化的Tyr、Ser、Thr去磷酸化，將三磷酸磷脂酰肌醇去磷酸化為二磷酸磷脂酰肌醇從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PI3K/Akt信號(hào)通路的負(fù)性調(diào)節(jié)[3]。Schneider等[4]用Western Blot法對(duì)135例腎透明細(xì)胞癌的PTEN表達(dá)做定量分析，發(fā)現(xiàn)術(shù)后5年內(nèi)低表達(dá)PTEN的患者大部分死于癌轉(zhuǎn)移；對(duì)轉(zhuǎn)染PTEN和同型突變PTEN的786-0細(xì)胞注入無(wú)胸腺小鼠做定量分析，發(fā)現(xiàn)PTEN基因與腎癌的轉(zhuǎn)移性相關(guān)聯(lián)。在腎癌細(xì)胞中Akt磷酸化水平與PI3K水平呈正比，而與PTEN水平呈反比，并且mTOR在腎癌細(xì)胞中高度表達(dá)[2]。這些研究表明，抑癌基因PTEN的失活可導(dǎo)致PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路異常激活并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，是影響轉(zhuǎn)移性腎癌患者預(yù)后的危險(xiǎn)因素。

2.2細(xì)胞增殖及血管生成 PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路通過(guò)各種途徑抑制細(xì)胞凋亡、加快細(xì)胞周期、促進(jìn)血管形成和腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移，直接影響腎癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸及預(yù)后。PI3K/Akt信號(hào)通路可通過(guò)抑制p21、p27表達(dá)及增加周期蛋白依賴(lài)性蛋白激酶和周期蛋白的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞G1期進(jìn)展，加速細(xì)胞增殖。Shanmugasundaram等[5]對(duì)S期激酶相關(guān)蛋白2/p27的研究證實(shí)，PI3K/Akt/mTOR信號(hào)途徑通過(guò)上調(diào)S期激酶相關(guān)蛋白2蛋白表達(dá)激活mTORC2，導(dǎo)致核p27蛋白水平降低，使細(xì)胞在G1期進(jìn)展。mTORC2激活在腎癌細(xì)胞周期的G1-S期間發(fā)揮了促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用[5]。也有研究表明，受PI3K/Akt信號(hào)通路活化的Akt不僅對(duì)細(xì)胞生存、蛋白質(zhì)的產(chǎn)生及早期反應(yīng)因子翻譯具有顯著影響，而且可能有助于腎細(xì)胞癌的血管生成[6]。Tsavachidou-Fenner等[7]通過(guò)對(duì)37例腎細(xì)胞癌患者不同蛋白及基因表達(dá)的評(píng)估，發(fā)現(xiàn)腎細(xì)胞癌抗血管生成治療的效果與PI3K信號(hào)系統(tǒng)激活程度關(guān)系密切。這些研究說(shuō)明，PI3K/Akt/mTOR信號(hào)途徑異常激活導(dǎo)致腎癌細(xì)胞抗凋亡能力增強(qiáng)、細(xì)胞增殖及血管形成。

2.3腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移 腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移與細(xì)胞外基質(zhì)的降解及腫瘤血管的大量生成有密切關(guān)系，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是降解細(xì)胞外基質(zhì)的重要酶類(lèi)。PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路中，活化的Akt能夠增加核轉(zhuǎn)錄因子κB的轉(zhuǎn)錄活性，使MMP-2、MMP-9水平增加，細(xì)胞運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，促進(jìn)腫瘤侵襲。有研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)透明細(xì)胞性腎細(xì)胞癌使用PI3K抑制劑LY294002或Akt抑制劑后，MMP-2水平明顯降低，說(shuō)明PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路影響MMP-2激活和透明細(xì)胞性腎細(xì)胞癌的侵襲能力[8]。在Kawata等[9]的試驗(yàn)中，對(duì)120例無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、未侵犯腎周筋膜的腎透明細(xì)胞癌患者用MMP-2和MMP-9進(jìn)行免疫著色，通過(guò)半定量多元分析這些因素的免疫反應(yīng)性來(lái)檢測(cè)癌特有的生存率，發(fā)現(xiàn)MMP-9與高級(jí)別腎癌具有明顯相關(guān)性，且MMP-9與腎癌的預(yù)后呈正相關(guān)?？傊?，PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路可通過(guò)影響MMPs的激活促進(jìn)腎癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。

3 以PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路分子為靶點(diǎn)的腎細(xì)胞癌治療策略

3.1PI3K抑制劑 目前研究較多的靶向PI3K的抑制劑有LY294002和渥曼青霉素，這兩種抑制劑能夠影響細(xì)胞密度及細(xì)胞活性從而使腎癌細(xì)胞凋亡，同時(shí)也能夠使Akt磷酸化水平在短時(shí)間內(nèi)降低。Sourbier等[2]對(duì)同一組被移植腎癌細(xì)胞的裸鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)LY294002抑制了腫瘤的生長(zhǎng)并使Akt磷酸化水平降低，表明PI3K/Akt/mTOR信號(hào)抑制劑的作用靶點(diǎn)是Akt的激活位點(diǎn)，LY294002和渥曼青霉素對(duì)于腎癌細(xì)胞中抑制Akt的激活作用具有特異性。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，LY294002顯著控制了腫瘤誘發(fā)的血管生成和腫瘤生長(zhǎng)[10]。Horiguchi等[11]用LY294002對(duì)腎細(xì)胞癌(786-0)鼠進(jìn)行治療后發(fā)現(xiàn)Akt磷酸化水平降低，細(xì)胞凋亡率從5.5%增加到7.7%，可見(jiàn)PI3K抑制劑對(duì)于腎細(xì)胞癌的治療具有重要意義。目前由于LY294002和渥曼青霉素的化學(xué)屬性及相關(guān)不良反應(yīng)，這些化合物在臨床上使用受限，多用于PI3K抑制劑的研究。

3.2mTOR抑制劑 mTOR抑制劑主要針對(duì)于mTORC1，可阻斷多種細(xì)胞生長(zhǎng)因子的促細(xì)胞分裂作用，繼而抑制mTORC2下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、血小板衍生生長(zhǎng)因子水平。雷帕霉素是一種研究比較成熟的mTOR抑制劑，作用于mTOR下游轉(zhuǎn)導(dǎo)通路p70s6k和4E-BP1，抑制細(xì)胞周期G1-S期的轉(zhuǎn)錄和翻譯，發(fā)揮抑制mTOR的作用。在大多數(shù)類(lèi)型的腫瘤治療中，mTOR抑制劑主要是控制腫瘤進(jìn)展而不是使腫瘤消退。最近的研究表明，雷帕霉素及其類(lèi)似物具有明確的抗腫瘤活性,有關(guān)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子抑制劑及mTOR抑制劑對(duì)腎癌的聯(lián)合療效正在研究中，對(duì)腎細(xì)胞癌動(dòng)物模型的研究發(fā)現(xiàn)，mTOR抑制劑與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子抑制劑(如蘇尼替尼、索拉菲尼)具有協(xié)同抗腫瘤作用[12]。Serova等[13]為了評(píng)估第一代雷帕霉素類(lèi)似物(依維莫司，替西羅莫司)和第二代mTOR抑制劑(AZD-8055)，PI3K抑制劑(BKM-120)或雙重抑制劑(BEZ-235、GDC-0980)在具有索拉非尼或舒尼替尼耐藥性特點(diǎn)的肝細(xì)胞癌和腎細(xì)胞癌中的效果，使用3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴鹽比色法檢測(cè)藥物的抗增殖性，用Western印跡法檢測(cè)藥物對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素類(lèi)似物抑制mTORC1下游目標(biāo)，并對(duì)腎細(xì)胞癌細(xì)胞具有抗增殖作用。第二代藥物是mTORC1強(qiáng)效抑制劑，對(duì)于索拉非尼或舒尼替尼耐藥性腎細(xì)胞癌細(xì)胞也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制細(xì)胞增殖作用[13]。替西羅莫司是第一個(gè)被證明對(duì)晚期腎癌患者有效的mTOR抑制劑，而依維莫司是一種不同于西羅莫司脂化物的口服mTOR抑制劑。研究表明，替西羅莫司和依維莫司在體內(nèi)和體外的試驗(yàn)中均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和抗增殖活性，并且單獨(dú)或聯(lián)合用藥效果都比較顯著，替西羅莫司和依維莫司已被美國(guó)食品藥物管理局批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性腎癌[14]。

由于替西羅莫司和依維莫司在代謝、制劑和劑量等方面有所差異，治療對(duì)象不盡相同。已被批準(zhǔn)的mTOR抑制劑替西羅莫司和依維莫司是治療腎細(xì)胞癌的重要選擇，臨床實(shí)踐指南建議使用替西羅莫司治療轉(zhuǎn)移性腎癌預(yù)后不良的患者，而依維莫司作為轉(zhuǎn)移性腎癌患者經(jīng)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子抑制劑治療無(wú)效后的標(biāo)準(zhǔn)治療方案[15]。目前針對(duì)PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的各類(lèi)抑制劑正在研究中，包括mTORC1/mTORC2激酶結(jié)構(gòu)域抑制劑、mTOR/PI3K雙重抑制劑、PI3K選擇性抑制劑等。

3.3NVP-BEZ235 NVP-BEZ235(C30H23N5O)是一種PI3K和mTOR的雙重抑制劑，它在藥理學(xué)上的優(yōu)勢(shì)及體內(nèi)給藥的控制使其能在腫瘤組織中高度持續(xù)的發(fā)揮作用[16]。NVP-BEZ235同時(shí)抑制mTORC1和mTORC2，對(duì)p-Akt的抑制作用增強(qiáng)，相比LY294002或雷帕霉素或LY294002與雷帕霉素聯(lián)合治療抑制作用更加顯著[17]。Cho等[18]在腎細(xì)胞癌的細(xì)胞株體內(nèi)和體外的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用NVP-BEZ235后細(xì)胞均表現(xiàn)出生長(zhǎng)停滯，抑制作用較為顯著。Roulin等[19]使用NVP-BEZ235和索拉非尼對(duì)腎癌細(xì)胞株786-0和Caki-1進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散均受到不同程度的抑制，并且NVP-BEZ235和索拉非尼聯(lián)用的效果要優(yōu)于單獨(dú)使用。Li等[20]通過(guò)測(cè)試786-0細(xì)胞株的存活率、凋亡和自噬來(lái)評(píng)價(jià)NVP的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NVP可抑制腎癌細(xì)胞生長(zhǎng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和自噬，并且NVP與自噬抑制劑聯(lián)用可增強(qiáng)抑制生長(zhǎng)和誘導(dǎo)凋亡的效果。NVP-BEZ235目前正處于臨床試驗(yàn)階段，在腎細(xì)胞癌模型中表現(xiàn)出高度活躍性，進(jìn)一步評(píng)估這種化合物在腎細(xì)胞癌中的作用是必要的[21]。

4 展 望

PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路由于各種原因被激活后促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，在許多惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中都發(fā)揮著重要作用，已經(jīng)成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。但是，目前對(duì)于PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的生物特性及作用機(jī)制認(rèn)識(shí)還不全面，特別是在腎細(xì)胞癌中與PI3K/Akt/mTOR相關(guān)的諸多問(wèn)題還有待于進(jìn)一步研究。PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的下游靶蛋白如何在腎細(xì)胞癌中發(fā)揮作用以及腎細(xì)胞癌固有耐藥性的分子基礎(chǔ)目前尚未研究明確。新一代的PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路抑制劑正在臨床試驗(yàn)階段，抗腫瘤藥物的聯(lián)合治療將成為未來(lái)臨床研究的熱點(diǎn)。隨著研究的深入，PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路將成為一個(gè)更加精確的靶點(diǎn)，并且腎癌患者將會(huì)極大地受益于PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路抑制劑。

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