李娜，鄧茜，蔣建軍

(四川大學(xué)華西公共衛(wèi)生學(xué)院 四川大學(xué)華西第四醫(yī)院姑息醫(yī)學(xué)科，成都 610041)

惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，涉及多個(gè)步驟，受多種因素影響，尤其與環(huán)境及遺傳因素關(guān)系密切。惡性腫瘤仍是影響人類生命健康最重要的病因，可導(dǎo)致巨大的疾病負(fù)擔(dān)。目前全球惡性腫瘤負(fù)擔(dān)仍處于穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)。2020年，中國(guó)新發(fā)惡性腫瘤病例占全球新診斷病例的24%，惡性腫瘤相關(guān)死亡人數(shù)占30%，發(fā)病率和死亡率均高于全球平均水平[1]。蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號(hào)通路在各種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)過(guò)程中起著非常重要的作用，其活化或者抑制調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)多種生理生化反應(yīng)，且這種調(diào)節(jié)通常不是簡(jiǎn)單的促進(jìn)或抑制，而是雙向調(diào)節(jié)。同時(shí)，活化的Akt通過(guò)參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路或調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，影響炎癥和腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程[2]。近年來(lái)隨著人們對(duì)腫瘤中Akt信號(hào)通路研究的增多，發(fā)現(xiàn)部分惡性腫瘤中Akt是過(guò)度激活的,如乳腺癌[3-4]、卵巢癌[5]、食管癌[6]、胃癌[7]、胰腺癌[8]、肺癌[9]、結(jié)直腸癌[10]?，F(xiàn)從細(xì)胞增殖、凋亡、自噬及炎癥等方面，就Akt參與調(diào)控腫瘤發(fā)生機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為惡性腫瘤的基礎(chǔ)研究及臨床治療提供參考。

1 Akt家族及信號(hào)通路

Akt因其催化區(qū)域與蛋白激酶A和蛋白激酶C高度同源而得名。Akt的發(fā)現(xiàn)最早可追溯到20世紀(jì)70年代，人們?cè)谑箢惏籽〔《局邪l(fā)現(xiàn)了一種誘導(dǎo)細(xì)胞癌變的致癌基因序列，將其命名為Akt8，隨后在人類染色體中發(fā)現(xiàn)了Akt8的兩個(gè)同源癌基因，分別命名為Akt1(又稱為PKBα)和Akt2(又稱為PKBβ)[11]。之后又在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種可歸類于Akt的癌基因Akt3(又稱為PKBγ)[12]。在腫瘤形成過(guò)程中，這3個(gè)家族成員所起的作用不同。對(duì)Akt基因亞型的研究發(fā)現(xiàn)，Akt1主要參與系統(tǒng)發(fā)育[13],Akt2主要參與糖代謝[14]，而Akt3只在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮作用[15]。

Akt可以被細(xì)胞外的刺激物(激素、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子以及化療藥物等)活化。Akt的活化途徑可分為磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)依賴、PI3K非依賴以及蛋白因子調(diào)控3種。PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是經(jīng)典的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。PI3K的pll0同時(shí)具有絲氨酸/蘇氨酸激酶和磷脂酰肌醇激酶活性。首先，活化的PI3K催化磷酯酰肌醇-4，5-二磷酸生成磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸，磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸的產(chǎn)生是招募、活化Akt所必需[16]。磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸與Akt的PH結(jié)構(gòu)域結(jié)合，將Akt從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜，并引起Akt的構(gòu)象變化，從而暴露兩個(gè)磷酸化位點(diǎn)(Thr308和Ser473)。同時(shí)胞質(zhì)中3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶也借助自身的PH結(jié)構(gòu)域與磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸結(jié)合，從而使構(gòu)象改變的Akt與3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶相互接近；然后Akt的Ser473和Thr308位點(diǎn)因被3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1磷酸化而部分激活，在3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶2或整合素連接型激酶作用下Akt Ser473也發(fā)生磷酸化而使Akt完全活化，蛋白復(fù)合物激酶哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物2也能磷酸化Akt Ser473[17]。Akt的激活有時(shí)需要激酶活性區(qū)域中兩個(gè)酪氨酸殘基(Akt1的Tyr315和Tyr326)的磷酸化，且此過(guò)程取決于Src家族的酪氨酸激酶。活化的Akt進(jìn)一步激活其下游因子[Bcl-2家族、轉(zhuǎn)錄因子E2F、糖原合成酶激酶-3(glycogen synthase kinase-3,GSK-3)、叉頭框轉(zhuǎn)錄因子等]，調(diào)節(jié)一系列與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖以及存活相關(guān)的蛋白功能，促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖，抑制細(xì)胞凋亡[18]。

2 Akt在腫瘤中的調(diào)控機(jī)制

2.1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖 惡性細(xì)胞的持續(xù)增殖是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要因素，Akt信號(hào)通路通過(guò)調(diào)節(jié)糖代謝、蛋白質(zhì)合成以及調(diào)控細(xì)胞周期蛋白，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。腫瘤細(xì)胞可以從糖代謝中獲得能量，而抑制參與糖酵解途徑的關(guān)鍵酶或抑制糖代謝發(fā)揮抗腫瘤作用[19]。高水平的糖酵解和葡萄糖攝取是癌癥的重要標(biāo)志，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1在各類腫瘤中高表達(dá)[20-24]，其水平限制了葡萄糖的攝取。Akt信號(hào)通路可以通過(guò)各種機(jī)制直接調(diào)節(jié)細(xì)胞的糖代謝。田云等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，活化的Akt通過(guò)促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1表達(dá)，促進(jìn)糖酵解。Zhou等[26]研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1可作為Akt信號(hào)通路的上游信號(hào)分子，通過(guò)促進(jìn)Akt表達(dá)，促進(jìn)胃癌進(jìn)展。此外，鈉-葡萄糖偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)體1也在人類腫瘤中發(fā)揮重要作用，其通過(guò)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)鈉離子的濃度梯度介導(dǎo)葡萄糖跨細(xì)胞膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)[27]。Wang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，鈉-葡萄糖偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)體1在人類表皮生長(zhǎng)因子受體2陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，且PI3K/Akt/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信號(hào)通路可被鈉-葡萄糖偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)體1激活，正向影響人類表皮生長(zhǎng)因子受體2陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞的增殖。以上研究提示，激活的Akt信號(hào)通路可通過(guò)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1和鈉-葡萄糖偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)體1參與糖代謝。

Akt通過(guò)調(diào)節(jié)核糖體的生物合成和信使RNA的翻譯影響蛋白質(zhì)的合成，調(diào)控細(xì)胞增殖。Akt磷酸化結(jié)節(jié)硬化性因子2誘導(dǎo)活性Rheb形成，以抑制結(jié)節(jié)硬化性因子1-結(jié)節(jié)硬化性因子2復(fù)合物的活性，解除該復(fù)合物對(duì)翻譯活化蛋白p70核糖體蛋白s6激酶的抑制，激活真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1[29]。隨后形成的Rheb又反過(guò)來(lái)通過(guò)磷酸化活化mTOR，mTOR介導(dǎo)真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1的磷酸化，推動(dòng)蛋白合成的起始步驟[30]。p70核糖體蛋白s6激酶的共同活化使s6核糖體蛋白磷酸化，該蛋白參與調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)翻譯，增加含5′終端信使RNA信息的翻譯(5′頂部域)。p70核糖體蛋白s6激酶的下游是真核延伸因子2，而真核延伸因子2磷酸化失活可促進(jìn)蛋白延長(zhǎng)[31]。

Akt調(diào)控特異性底物(如3-catenin、p21、p27、MDM2或叉頭框轉(zhuǎn)錄蛋白)的活性，其促進(jìn)細(xì)胞增殖的一個(gè)重要機(jī)制是通過(guò)自身磷酸化參與調(diào)節(jié)這些底物的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核定位。有絲分裂信號(hào)通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)至GSK-3β，通過(guò)上調(diào)包括細(xì)胞周期蛋白D、細(xì)胞周期蛋白E在內(nèi)的細(xì)胞周期蛋白的表達(dá)，加快腫瘤細(xì)胞在G1期的進(jìn)程，繼而增強(qiáng)細(xì)胞的增殖和分化，加速腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展[32]。PI3K/Akt信號(hào)通路被抑制后可激活GSK-3β，阻滯結(jié)腸癌細(xì)胞G1/S期的過(guò)渡，細(xì)胞增殖受到抑制[33]。

2.2抑制腫瘤細(xì)胞凋亡 腫瘤細(xì)胞凋亡減少也可促進(jìn)腫瘤發(fā)生。凋亡是涉及多個(gè)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的復(fù)雜過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)的多種蛋白和因子參與其中。凋亡的發(fā)生涉及兩個(gè)核心途徑，即外在或死亡受體途徑和內(nèi)在或線粒體途徑，這兩種途徑均與胱天蛋白酶(caspase)的激活相關(guān)。caspase家族是一類同源半胱氨酸蛋白酶，廣泛參與細(xì)胞凋亡的調(diào)控。在Liu等[34]的研究中，Akt信號(hào)通路被抑制后，caspase-3和caspase-9的表達(dá)增強(qiáng)，導(dǎo)致膀胱癌細(xì)胞凋亡。Li等[35]研究發(fā)現(xiàn)，骨肉瘤細(xì)胞中Akt信號(hào)通路被抑制后，caspase-3表達(dá)增強(qiáng)，促進(jìn)了細(xì)胞的凋亡。細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子存在于線粒體內(nèi)膜，當(dāng)特異性死亡信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子從線粒體釋放至細(xì)胞質(zhì)，并易位至細(xì)胞核內(nèi)。在Won和Seo[36]的研究中，Akt信號(hào)通路被抑制后可上調(diào)凋亡誘導(dǎo)因子的表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)非caspase依賴性的細(xì)胞凋亡。

Bcl-2相關(guān)死亡啟動(dòng)子(Bcl-2 associated death promoter,Bad)位于Akt信號(hào)通路的下游，可調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，是Bcl-2同源性結(jié)構(gòu)域3相關(guān)蛋白。未磷酸化的Bad可與抗凋亡蛋白Bcl-2或Bcl-xL在線粒體膜上結(jié)合形成促凋亡復(fù)合體，促進(jìn)線粒體中細(xì)胞色素C釋放，并激活凋亡相關(guān)蛋白[Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bcl-2 associated X protein，Bax)等]，從而誘發(fā)細(xì)胞凋亡[37]。Akt信號(hào)通路被抑制后可引起B(yǎng)ad的去磷酸化，導(dǎo)致Bad活化，進(jìn)而增加線粒體外膜通透性，引起促凋亡蛋白細(xì)胞色素C和線粒體促凋亡蛋白Smac釋放到細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞質(zhì)中細(xì)胞色素C的存在將激活caspase-9，加速細(xì)胞凋亡[38]。Bax是Bcl-2家族的另一個(gè)促凋亡蛋白。Bcl-2家族抗凋亡蛋白選擇性與Bax結(jié)合并阻止其寡聚，然后Bax插入線粒體膜，損害線粒體膜完整性并釋放細(xì)胞色素C，導(dǎo)致caspase-3激活和細(xì)胞凋亡[39]。

GSK-3β是PI3K/Akt信號(hào)通路的下游分子，其活性受Akt的負(fù)調(diào)節(jié)，Akt信號(hào)通路被激活后可導(dǎo)致下游靶標(biāo)GSK-3β磷酸化而失活。在人肺癌細(xì)胞中，Akt信號(hào)通路被抑制后可提高GSK-3β的活性，影響腫瘤進(jìn)展[40]。在前列腺癌細(xì)胞中，當(dāng)抑制Akt時(shí)GSK-3β被激活并磷酸化電壓依賴性陰離子通道蛋白，導(dǎo)致己糖激酶2與電壓依賴性陰離子通道蛋白分離；此外，Bcl-2家族凋亡蛋白Bax和Bak的表達(dá)增加，活化形式的caspase-3增加，隨后電壓依賴性陰離子通道蛋白與Bax和Bak結(jié)合，誘導(dǎo)線粒體膜通透性改變，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[41]。以上研究結(jié)果揭示，GSK-3β可影響細(xì)胞凋亡和腫瘤進(jìn)程。

2.3調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞自噬 自噬對(duì)于保持細(xì)胞平衡和能量代謝起著關(guān)鍵作用。在腫瘤發(fā)生早期，自噬被抑制，致使癌前細(xì)胞持續(xù)生長(zhǎng)，此時(shí)自噬發(fā)揮抑癌作用；而在腫瘤晚期，腫瘤細(xì)胞利用自噬對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)不足，這時(shí)自噬可以促進(jìn)惡性腫瘤發(fā)展[42-43]。Akt信號(hào)通路是調(diào)節(jié)自噬的重要信號(hào)通路，Han等[44]的研究表明，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中Akt信號(hào)通路被抑制后，微管相關(guān)蛋白1輕鏈3-Ⅱ的表達(dá)水平提高，促進(jìn)了細(xì)胞自噬。另一方面，誘導(dǎo)自噬性細(xì)胞死亡可能是化學(xué)療法殺死腫瘤細(xì)胞的新方法。Yang等[45]的研究發(fā)現(xiàn)，Akt信號(hào)通路被激活后，口腔鱗癌細(xì)胞的自噬性凋亡減少，促進(jìn)了口腔鱗癌的進(jìn)展。而Xia等[46]的研究同樣證明，在肺癌細(xì)胞中，Akt信號(hào)通路被抑制后促進(jìn)了肺癌細(xì)胞的自噬性凋亡。

2.4調(diào)節(jié)炎癥及腫瘤微環(huán)境 炎癥是由外來(lái)病原體入侵以及組織損傷等有害刺激所引發(fā)的一種適應(yīng)性反應(yīng)，也可認(rèn)為是生物體的一種保護(hù)性機(jī)制。但是炎癥長(zhǎng)時(shí)間存在不僅不利于機(jī)體恢復(fù)，還可能誘發(fā)一系列疾病，甚至腫瘤。PI3K/Akt信號(hào)通路在炎癥介質(zhì)的表達(dá)與激活、炎癥細(xì)胞招募、免疫細(xì)胞功能增強(qiáng)以及慢性炎癥發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[47]。Akt可通過(guò)調(diào)控多個(gè)下游效應(yīng)靶點(diǎn)和各種分子的表達(dá)，進(jìn)而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。戴璐等[48]的研究證實(shí)，腫瘤壞死因子-α通過(guò)激活GSK-3β增加磷酸化Ser9位點(diǎn)的表達(dá)，激活PI3K/Akt信號(hào)通路，而PI3K/Akt信號(hào)通路抑制劑MK2206可通過(guò)抑制Akt磷酸化，抑制PI3K/Akt信號(hào)通路多個(gè)下游效應(yīng)因子的表達(dá)，同時(shí)下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，增加凋亡蛋白Bax的表達(dá)，進(jìn)而在體內(nèi)外抑制腫瘤生長(zhǎng)，提示炎癥因子通過(guò)活化PI3K/Akt通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，故抑制該通路可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，促進(jìn)其凋亡。Zununi Vahed等[49]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)益生菌處理人結(jié)腸腺癌細(xì)胞中Akt的表達(dá)下調(diào)，同時(shí)Bax和Bcl-xL以及caspase-3的表達(dá)上調(diào)，激活了線粒體凋亡途徑，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的凋亡。

腫瘤微環(huán)境，即腫瘤細(xì)胞的生存環(huán)境，包括惡性腫瘤細(xì)胞和周圍的腫瘤間質(zhì)，腫瘤間質(zhì)中最豐富的非癌細(xì)胞類型是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophage，TAM),其對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響意義重大。TAM滲透并積聚在腫瘤微環(huán)境中，通過(guò)誘導(dǎo)血管生成和細(xì)胞外重塑加速腫瘤生長(zhǎng)。TAM還通過(guò)釋放細(xì)胞因子、趨化因子、微RNA和無(wú)機(jī)化合物，進(jìn)而使化療藥物產(chǎn)生耐藥[50-52]。另有研究發(fā)現(xiàn)，口腔癌中有TAM的浸潤(rùn)，TAM可調(diào)節(jié)口腔鱗癌細(xì)胞對(duì)化療的敏感性[53-54]。TAM分泌的某些細(xì)胞因子可通過(guò)激活A(yù)kt信號(hào)通路抵抗化療耐藥，參與細(xì)胞增殖或遷移的調(diào)節(jié)[55-57]。TAM分泌的趨化因子配體2激活了腫瘤細(xì)胞中的PI3K/Akt通路，促進(jìn)乳腺癌對(duì)他莫昔芬的化療耐藥[55]。體外研究表明，巨噬細(xì)胞來(lái)源的CXC趨化因子配體8通過(guò)CXC趨化因子受體1和2磷酸化Akt和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2，促進(jìn)食管鱗癌細(xì)胞遷移和侵襲[56]。Yuan等[57]的研究發(fā)現(xiàn)，TAM通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路影響肺腺癌A549細(xì)胞的體外增殖、侵襲和遷移。

3 Akt的臨床應(yīng)用

Akt信號(hào)通路參與多種腫瘤細(xì)胞的調(diào)控，針對(duì)Akt信號(hào)通路的靶向治療可能是一種有效的輔助抗腫瘤措施。此前有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，60%～70%的結(jié)腸癌患者存在Akt激活，且PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路與結(jié)直腸癌關(guān)系密切，提示可通過(guò)靶向抑制PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路治療結(jié)直腸癌[58]。c-Myc/Akt/TBX3信號(hào)通路具有促進(jìn)橫紋肌肉瘤細(xì)胞增殖、遷移、橫紋入侵以及腫瘤形成的作用，提示c-Myc/Akt1/TBX3信號(hào)通路可能是胚胎橫紋肌肉瘤治療的重要的靶點(diǎn)，針對(duì)c-Myc/Akt/TBX3信號(hào)通路的治療策略可以顯著改善胚胎橫紋肌肉瘤患者的生存率[59]。目前，針對(duì)PI3K/Akt/mTOR通路的抑制劑已開(kāi)始應(yīng)用于臨床，如Akt抑制劑哌力福斯、mTOR抑制劑替羅莫斯，PI3K/Akt/mTOR通路抑制劑可考慮用于腫瘤的治療，以期阻斷疾病進(jìn)展，改善患者預(yù)后。Lee等[60]開(kāi)展了一項(xiàng)針對(duì)鉑類耐藥的高級(jí)別漿液性卵巢患者的Ⅱ期臨床試驗(yàn)，研究共納入6例患者，用Akt信號(hào)通路抑制劑MK-2206治療后，1例患者的生存時(shí)間明顯延長(zhǎng)，4例患者病情穩(wěn)定獲益。另一項(xiàng)Ⅱ期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PI3K抑制劑Pictilisib可以抑制PI3K/Akt通路，并在體內(nèi)外均增強(qiáng)了順鉑和吉西他濱抗膀胱癌的作用[61]。

4 小 結(jié)

Akt信號(hào)通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，可通過(guò)調(diào)節(jié)糖代謝，影響蛋白質(zhì)合成等促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖；通過(guò)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的多種凋亡蛋白及因子抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，參與調(diào)控自噬信號(hào)通路而干預(yù)腫瘤細(xì)胞自噬性凋亡；Akt信號(hào)通路在慢性炎癥的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮重要作用，且通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境而進(jìn)一步調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為。Akt信號(hào)通路是目前研究比較清楚的信號(hào)通路，而Akt抑制劑非常有希望用于抗腫瘤的輔助治療。但目前大量研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。雖然有些針對(duì)Akt信號(hào)通路的抑制劑已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但效果尚不理想。因此，未來(lái)需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)和臨床研究以尋找用于腫瘤治療的Akt抑制劑，并最終為腫瘤的臨床治療提供幫助。