mTOR信号通路与滑膜肉瘤研究进展

刘乙澍 综述 曲国蕃 审校

mTOR信号通路与滑膜肉瘤研究进展

刘乙澍 综述 曲国蕃 审校

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin，mTOR)是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，属于磷脂酰肌醇三激酶-相关激酶家族，通过影响Akt、4EBP1和S6K1等关键因子在肿瘤的发生发展中扮演重要角色。滑膜肉瘤(Synovial sarcoma，SS)是一种恶性程度极高的软组织肉瘤，早期外科手术及化疗是目前主流的治疗方式，但晚期生存率仍不理想，通过对信号通路转导的研究为滑膜肉瘤的治疗提供了新的研究方向。本文对近年来mTOR与滑膜肉瘤的相关研究进行综述。

mTOR；滑膜肉瘤；肿瘤

滑膜肉瘤(Synovial sarcoma，SS)是一种恶性程度极高的软组织肉瘤，在全部软组织肉瘤中约占7%～10%[1]，5年生存率约为61%～80%[2]，10年生存率约为10%～30%[3]，可发生于成人及儿童，晚期预后较差。早期的主要治疗方案是通过完整的外科手术广泛切除肿瘤及周边可能浸润的组织，必要时需补充放疗及化疗来进行辅助治疗，异环磷酰胺及阿霉素的联合治疗被认为是目前的一线治疗方式。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin，mTOR)是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，属于磷脂酰肌醇三激酶(Phosphoinositide 3-kinase，PI3K)-相关激酶(Related kinase，PIKK)家族，与生长因子、氨基酸、营养和能量传递信号相关，因此在细胞生长和增殖，蛋白质合成和自噬中起重要作用[4-5]。

1 mTOR信号通路

1.1 mTOR 通路介绍

mTOR是一类大分子的蛋白质，其分子量为289 kDa。mTOR信号通路起初是由酵母遗传筛选确定为可抗真菌的大环内酯类雷帕霉素的靶细胞[6]，后来在哺乳动物中确认了其特征[7]，分为mTORC1和mTORC2两种独特的复合物[8]，其中mTORC1对氨基酸、能量、压力、氧气、生长因子和雷帕霉素敏感，它通过诱导和抑制细胞合成及分解代谢的进程来促进细胞的生长；mTORC2与细胞生长因子和新陈代谢相关联，其对急性雷帕霉素治疗不敏感，但长期暴露在慢性雷帕霉素治疗下可破坏其结构。

在营养充沛的条件下，雷帕霉素可诱导细胞自噬；在营养缺乏的条件下，mTOR可通过调节mTORC1和mTORC2的活性使细胞发生自噬并使细胞停留在早期的G1阶段[9]。进入细胞后，雷帕霉素会形成一个叫做FKBP12(FK506-binding protein 12 kDa)的复杂微小蛋白，该蛋白与位于mTORC末端结构域的N-末端FRB(FKBP12-rapamycin-binding)域相结合，导致mTOR活性改变和信号转导的变构从而抑制mTORC1的活性[10-11]，以调节细胞的自噬；另一方面通过参与肌动蛋白细胞骨架的组织导致mTORC2的失活，二者并行调节使细胞停留在早期阶段[9]。

1.2 mTOR与肿瘤发生发展的机制

mTOR信号通路上游主要通过PI3K/Akt/mTOR途径来调控肿瘤细胞的生成及进展，其作用机制是PI3K通过募集Akt/PKB(一个分子量为57kDa的丝/苏氨酸激酶)到质膜[12]，并通过3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶的磷酸化、PTEN的缺失、PI3K催化亚基的突变、受体酪氨酸激酶和Ras激活等多种途径而激活亢进[13]，随后Akt/PKB磷酸化多种生长控制效应因子类似于MDM2，mTOR等，从而调节细胞周期调节剂如Cyclin D1的合成、亚细胞定位及稳定性，抑制Akt信号转导可导致具有Akt升高活性的肿瘤细胞的凋亡和生长抑制。

mTOR信号通路下游主要包括真核细胞翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1)和核糖体蛋白S6激酶(P70S6K1)，主要调控细胞的大小及合成[10]，其机制是通过m7GTP对mRNA 5′末端的加帽来募集eIF4F复合物，eIF3，40S核糖体亚基至帽结构[14]，雷帕霉素不能均等的抑制4EBP1和S6K1磷酸化[10]，相对于S6K1，它只能抑制4EBP1的部分磷酸化。4EBP1由mTORC1介导的磷酸化驱动其从eIF4E上解离，促进eIF4F复合物的组装，进行翻译，促进蛋白质合成，调节下游蛋白质的转录和翻译。S6K1通过抑制缺氧诱导因子-α(HIF-α)从而下调血管内皮生长因子(VEGF)抑制肿瘤的发展和血管生成[15]。

mTOR已经在管理肿瘤的一般信号通路中显现出重要的作用，一个主要的模型表明了癌症依赖的蛋白Akt的活化依赖于后续mTORC1的激活以驱动肿瘤的发生[16]，这种对mTORC1的需求已经鼓舞了临床上对于mTORC1抑制剂的发展。相对于mTORC1，mTORC2的研究还比较初级，胰岛素可增加mTORC2的体外激酶活性，在某种程度上可用于PI3K抑制剂渥曼青霉素的治疗，可见胰岛素和PI3K信号通路可激活mTORC2，但桥接PI3K与mTORC2的关键点尚不清楚[17]，当结节性硬化症(Tuberous sclerosis complex，TSC)发生时抑制mTORC1的同时，激活mTORC2，生长因子可刺激mTORC2的活性和一部分子单元的磷酸化，但机制尚不清楚[16]。

2 mTOR与滑膜肉瘤

2.1 mTOR影响SS的侵袭与增殖

目前关于mTOR通路与SS的相关研究较少，其中基因层面的研究表明SS18-SSX融合基因在超过95%的SS病例中有表达[18]，已经被确认为SS细胞生长的重要原因[19]，SHCBP1(SHC SH2-domain binding protein1)基因是SS18-SSX融合基因的下游基因，其促进了SS细胞从G1期到S期的进展。Peng等[27]发现试管内SS细胞的增殖和存活与Akt/mTOR通路的激活有关，SHCBP1基因在SS的HS-SY-II细胞系中高表达，沉默SHCBP1基因有效的推动了PI3K/Akt/mTOR信号通路的激活，并且减少了SS细胞中CyclinD1的表达。Friedrichs等[12]通过对36例SS组织的研究(23例单相型，13例双相型)发现，PI3K/Akt通路在SS中普遍的处于激活状态，该通路促进了SS细胞的生长，信号抑制使SS细胞对化疗药物更加敏感，在体外的靶向PI3K实验通过增大PI3K抑制剂LY294002的浓度，SS细胞系表现为生长降低，增殖减少，凋亡增加，与细胞毒性药物合用可放大该结果，证实了该通路导致细胞凋亡的增加和对SS细胞增殖的抑制作用。Setsu等[20]通过对112例SS患者的标本进行Western blot实验及免疫组织化学的结果显示Akt、mTOR、4E-BP1和S6分别在细胞核和细胞质中阳性表达，并且mTOR在上皮样细胞细胞质中呈强阳性，Akt/mTOR通路及其下游的真核翻译起始因子4E-结合蛋白(eIF4E-binding protein1，4E-BP1)与更高的有丝分裂活动相关，该通路被激活证明与SS的临床侵袭性相关，其中4E-BP1还与更大程度的坏死相关，对Akt通路的调控起重要作用，在少数肿瘤患者组织中4E-BP1的表达低于非肿瘤患者，并且其磷酸化的程度与细胞增殖相关。

2.2 mTOR抑制剂对SS的作用

mTOR抑制剂现阶段主要包括以下几类：地磷莫司(Ridaforolimus)、依维莫司(Everolimus)、西罗莫司(Sirolimus)及其他[21]。Sherif等[22]报道了在HS-SY-II及SYO-I两种SS相关细胞系中，mTOR抑制剂地磷莫司诱导Akt通路的激活，加入组蛋白脱乙酰基酶(HDAC)抑制剂伏立诺他(Vorinostat)可通过抑制HDAC 3而减弱地磷莫司诱导的Akt激活，其中HS-SY-Ⅱ细胞系对地磷莫司的敏感性高于SYO-Ⅰ细胞系，通过该途径抑制SS的生长。体外实验阐述了地磷莫司及伏立诺他可通过协同效应影响SS化疗所用细胞毒性药物，例如多柔比星，它们可以作为一种化疗保护剂，通过与细胞毒性药物联合应用可减少药物剂量，以实现控制肿瘤所需的化疗剂量。在对于地磷莫司开展的三期临床实验中，其中包括23名SS地磷莫司使用者及37名安慰剂患者，所有患者的独立放射学检查对无进展生存期的分析显示，使用地磷莫司组相对危险程度降低了28%[23]。通过该临床试验表明，使用mTOR抑制剂的维持治疗可以改善晚期患者的疾病控制，延迟疾病的进展。依维莫司对于SS的临床试验尚停留于二期，但已经应用于胃肠道和肺的神经内分泌肿瘤的辅助治疗[24]。Yasui等[25]报道了mTOR抑制剂RAD001，即依维莫司，通过诱导G1细胞周期停滞，强有力的抑制SS的增殖，并在体外所有SS细胞系中显著减弱p70S6K和S6磷酸化。在该研究中，SS细胞系对于RAD001治疗在细胞增殖测定和Akt/mTOR转录分析中的应答可分为两组：高敏感性的Yamato-SS，Aska-SS细胞系及低敏感性的SYO-1，Genb-SS，YaFu-SS细胞系。在大鼠接种的高敏感组模型中，RAD001显著的抑制了肿瘤的生长并减少了PCNA阳性细胞的数量。一项对于西罗莫司的二期临床实验结果显示[26]，16%的患者表现为抗肿瘤活性，至少12周表现为肿瘤无进展，其中一例非横纹肌软组织肉瘤的患者经过了7周期的治疗后表现稳定。Emily等[27]报道了MLN0128作为一种选择性高效二代ATP竞争性泛-mTOR激酶抑制剂，可同时作用于mTORC1及mTORC2，对于mTORC1：以浓度方式抑制mTORC1的靶向标记4E-BP1、S6的磷酸化，并抑制因mTORC1负反馈而发生的Akt再活化；对于mTORC2：抑制N-myc下游调控基因1(NDRG1)在Thr346点位的磷酸化，从而产生对mTORC2的抑制效果，两方面共同作用表现为对SS显著的抗增殖效果。

2.3 mTOR影响SS细胞的自噬

PI3K/Akt/mTOR信号通路作为自噬的重要调控途径是众所周知的，其中mTOR作为自噬的主要调节因子，以两个复合物mTORC1和mTORC2的形式存在。Cai等[28]报道了氧化苦参碱(Oxymatrine，OMT)可通过剂量和时间的方式作用于高迁移率蛋白组1(HMGB1)/Akt/mTOR通路产生细胞毒性，作用于SS组织中的SW982细胞，抑制细胞活力，从而诱导肿瘤细胞发生自噬，这种自噬还通过HMGB1/Akt/mTOR调节SW982细胞对于OMT的敏感性，这些表明OMT诱导的自噬可以保护SW982细胞免受OMT的细胞毒性。通过调控mTOR影响的细胞自噬可能是一种治疗SS的新策略。

3 小结与展望

mTOR在肿瘤的发生发展中扮演着重要角色，它在肿瘤细胞生长、分化、增殖等方面发挥着关键作用，对其作用机制及相关靶点进行研究对于认识和治疗肿瘤有着重要意义。mTOR通路对于SS一部分细胞系的作用及其抑制剂的应用，与细胞毒性药物的合用在临床中已经初见成效，但是该通路对于SS转移的作用机制尚不明确。因此，研究mTOR通路与SS转移之间的关系，可为进一步治疗SS提供更有效的治疗方案，提高患者的生存率。

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ResearchprogressofmTORsignalingpathwayandsynovialsarcoma

LIUYishu，QUGuofan

Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

The mammalian target of rapamycin(mTOR)is a ser/threonine protein kinase，which belongs to the family of phosphatidylinositol trioxolase-related kinases.By influencing key factors such as AKT，4EBP1 and S6K1，play an important role in the development of tumors.Synovial sarcoma(SS)is a highly malignant soft tissue sarcoma，early surgery and chemotherapy is the mainstream of the current treatment.However，late survival rate is still not ideal.In order to provide A new direction for treatment of synovial sarcoma is provided through the reseach of signaling pathway conduction.In this paper，recent studies on mTOR and synovial sarcoma are reviewed.

mTOR；Synovial sarcoma；Tumor

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院(哈尔滨 150081)

刘乙澍，男，(1993-)，硕士研究生，从事骨与软组织肿瘤诊断、治疗及相关基础的研究。

曲国蕃，E-mail：guofanqu@126.com

R736.1

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.05.018

(收稿：2017-02-22)