mTOR通路对癫痫的影响及中医药干预作用研究进展

马玉娟，何乾超，高玉广，蔡 伦

(1.广西中医药大学,广西 南宁 530001;2.广西中医药大学第一附属医院,广西 南宁 530023)

癫痫是神经系统常见的疾病之一，有研究显示[1]癫痫患病率约为0.5%～1.0%；病死率为(1.6～4.1)/10万。以往研究认为[2]，癫痫是神经元的异常放电引起的，然而癫痫发病机制复杂，至今对于其机制仍无定论。最近的研究[3]越来越趋向于细胞信号通路，这些信号通路能够触发神经元的损伤和发生癫痫的下游机制。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路是研究方向之一，在癫痫发作的进程中，生长因子、氨基酸等影响因子刺激mTOR过度活化，导致异常神经元细胞的增殖分化、离子通道或神经递质受体表达的变化、异常直径形态与轴突生长、异常自噬、异常神经元极化与连接以及神经元超兴奋性等，最终引起癫痫的发生。

1 mTOR信号通路的概述及作用

mTOR是重要的真核细胞信号传导途径，是生长，增殖和生存的主调节剂。研究发现[4]雷帕霉素具有免疫抑制和抗肿瘤特性，并且具有两种复合物，即mTORC1和mTORC2。在复杂的mTORC1机制中，其中调控mTORC1可分为激活和抑制两类。精氨酸、亮氨酸、生长因子、丝氨酸/苏氨酸激酶(Protein kinase B,PKB,又称AKT)、能量等能够激活mTORC1；DNA损伤、压力因子、腺苷磷酸(Adenosine monophosphate,AMP)等可以导致mTORC1失活；经过复杂的中间环节，mTORC1被激活后，促进核糖体的激活、多肽翻译和合成以及嘧啶、核苷酸合成，进而增加蛋白质合成、抑制蛋白质降解途径、减少自噬[3]。mTORC2的激活物质是生长因子，mTORC2能够激活AKT，AKT作为磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)信号通路下游的一个重要靶点蛋白，在调控细胞的增殖和代谢起着重要的作用；mTORC2还可以调节蛋白激酶C(PKC)，PKC在细胞骨架重组中起着非常重要的作用。mTORC2可以结合许多不同的PKC亚型；mTORC2的另一个靶蛋白是血清和糖皮质激素调节激酶(Serum-and glucocorticoid-inducible kinases,SGK)，其对于离子转运非常重要。总之，mTORC2的作用很多如抑制细胞凋亡(提高了细胞的存活率)、调节细胞骨架重组、调节离子传输等[5]。mTOR信号传导途径通过调控上述复杂蛋白质，发挥细胞增殖和分化、调节突触的可塑性、蛋白质合成和代谢以及改善细胞骨架结构而起到抗癫痫的作用。

2 mTOR信号通路与抗癫痫的关系

mTOR信号通路介导途径复杂，包括细胞凋亡、细胞自噬、调控胶质细胞以及突触可塑性等，这些途径均有可能影响神经元兴奋性，减少神经元的损伤，降低癫痫的发生频率。

2.1 mTOR通过减少细胞凋亡发挥抗癫痫作用 细胞凋亡是细胞的自我毁灭和自我死亡，是细胞固有的自杀过程。癫痫发作后常伴有神经细胞凋亡，以海马区神经元细胞凋亡为主。已有研究证明[6]mTOR途径与细胞凋亡有关。母体表达基因3通过激活自发性复发性癫痫中的PI3K/AKT/mTOR信号通路，增强了细胞活力，减少了海马神经元的凋亡率。在髓样细胞2上表达的触发受体的上调可减轻海马神经元损伤，并通过激活mTOR的上游信号PI3K/Akt抑制癫痫中神经元凋亡，减低了癫痫的复发[7]。mTOR是调节癫痫相关神经细胞死亡和癫痫发生的重要细胞功能和机制的中心环节[8]。

2.2 mTOR通过促进细胞自噬发挥抗癫痫作用 自噬是细胞自身在自噬相关基因的调控下，利用溶酶体降解自身受损的细胞器、细胞质以及大分子物质的过程。癫痫发生后细胞自噬能力下降，然而自噬或溶酶体机制障碍也有可能促发癫痫，mTOR通过抑制UNC-51样激酶(UNC-51-like kinase 1,ULK1)，mTOR通过磷酸化ULK1(ULK1在巨大的自噬中启动自噬体的产生和成熟非常重要)来实现功能，mTOR实际上抑制这个过程的发生，mTORC1也通过磷酸化来抑制转录因子EB(TEFB)，TEFB是溶酶体生物发生的主要调节因子，也是许多自噬蛋白主要的调节因子。在结节性硬化患者皮质块茎标本中发现空泡化的巨细胞，其中多个细胞器功能障碍，线粒体明显增加，通过抑制mTOR可以诱导线粒体自噬，进而诱发癫痫的产生[9]。观察癫痫持续状态后海马中自噬相关因子表达的动态变化，结果表示，增加p-PRAS40表达可以激活mTOR途径，从而降低细胞自噬水平[10]。mTOR磷酸化ULK1，可使自噬能力下降，在结节性硬化复合物1(TSC1)缺失与磷酸酶和肌腱蛋白同源物(PTEN)缺失小鼠模型中，小鼠皮层和海马体的ULK1磷酸化增加，自噬减少。mTOR抑制剂雷帕霉素可降低ULK1磷酸化，从而激活自噬[11]。

2.3 mTOR通过调节突触可塑性发挥抗癫痫作用 突触可塑性是突触之间信息传递的可变性，其中包含突触结构的可塑性以及突触功能的可塑性，mTOR复杂调控蛋白中谷氨酸受体介导的一系列级联反应与其有相关性。mTOR能够增加长时程增强相关蛋白的表达，其上游信号PI3K也能结合α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid,AMPA)受体，引导AMPA受体在膜上的分布[12]。在大鼠TSC1条件性缺失模型中导致海马神经元mTOR活化，导致树突状肥大和轴突束增大以及增强了谷氨酸能的功能，增加了突触数量，影响了突触电流的变化，从而会对癫痫产生一定的影响[13]。

2.4 mTOR介导胶质细胞发挥抗癫痫作用 神经胶质细胞的增生可通过破坏正常平衡的兴奋性和抑制性神经元回路来诱导癫痫发作，星形胶质细胞增生亦是癫痫损伤所引起常见的病理表现。mTOR通路参与了星形胶质细胞中诱导型NO合酶的表达，可降低诱导型NO合酶mRNA的稳定性[14]。mTOR也能够影响星形胶质细胞去除细胞外谷氨酸的能力，加剧癫痫发作。颞叶癫痫模型中，去除反应性星形胶质细胞中的mTOR可以减少整个病程中癫痫发作的频率[15]。细胞外兴奋性谷氨酸的缓冲不足，星形胶质细胞谷氨酸转运的缺陷可能导致神经元兴奋性。研究发现[16]，雷帕霉素不仅可以预防癫痫发作的产生，而且还可逆转神经胶质细胞TSC1基因有条件失活小鼠中星形胶质谷氨酸转运蛋白1的表达，从而逆转了神经胶质增生和星形胶质细胞谷氨酸转运蛋白的细胞和分子异常。毛果芸香碱诱导的SE导致神经元和小胶质细胞的mTOR活化，雷帕霉素的后续治疗可减轻小胶质细胞增生，并对认知能力产生有益影响[17]。

3 中医药调节mTOR信号通路在抗癫痫中的研究

近些年来诸多研究者开展了不少中药抗癫痫的研究，发挥中医药多途径、多环节、多靶点的抗癫痫的作用，中医药介导mTOR抗癫痫已取得一定的成效，具体如下。

3.1 中药单体介导mTOR信号通路抗癫痫的研究 中药单体是从中药中提取的有效成分，近年来研究发现，多种中药单体具有很好的抗癫痫作用。其中有白藜芦醇、姜黄素、柴胡皂苷a、莲心碱、黄芩苷等通过调控mTOR信号通路起到抗癫痫作用。白藜芦醇通过降低谷氨酸诱导的兴奋性毒性，抑制γ-氨基丁酸发挥了抗癫痫作用[18]。白藜芦醇[19]通过促进mTOR与含有DEP结构域的mTOR相互作用蛋白之间的相互作用，并独立于mTOR通路的上游PI3K/AKT抑制亮氨酸，来抑制mTORC1的活性，从而具有抗癫痫活性。张师自拟定痫丸加味中郁金有效成分姜黄素具有抗氧化以及保护神经元的作用[20]。同样在大鼠外伤性癫痫模型中，癫痫的发生机制与p-mTOR异常表达相关，使用姜黄素的干预组p-mTORC1表达、癫痫发作次数、脑电图波幅以及癫痫波均少于未使用姜黄素的模型组，从而可以说明姜黄素可能通过抑制mTORC1的激活达到抗癫痫的作用[21]。有研究发现，姜黄素可能通过上调mTOR蛋白或是通过上调mTOR上游信号分子PI3K/AKT，对海人酸致痫大鼠神经元发挥保护作用，从而减少大鼠海马神经元的凋亡[22]。在戊四氮诱导的大鼠癫痫模型中，柴胡皂苷不仅降低了癫痫发作的持续时间，而且还下调了p-mTOR、p-70S6K等表达，从而抑制mTOR传导途径[23]。在毛果芸香碱诱导癫痫的大鼠侧脑室注射莲心碱，其作用与左乙拉西坦相当，其大鼠痫性放电的频率减低，脑电图β波频段明显下降，癫痫发作率得到下降[24]。对于七氟烷诱发新生大鼠皮层癫痫样脑电图波，使用莲心碱干预后，可使其海马组织中p-AKT、pS6蛋白表达下调，pAMPK蛋白表达上调，莲心碱可能是通过调节mTOR的上游信号分子，进而影响下游的mTOR通路，从而发挥脑保护作用[25]。在锂-匹罗卡品诱导的大鼠动物实验模型中，发现黄芩苷干预后其海马组织中的p-AKT、p-mTOR、p-ULK1表达下调，从而抑制mTOR通路，使癫痫持续发作得到正常自噬[26]。

3.2 中药复方介导mTOR信号通路抗癫痫的研究 随着中药复方运用于癫痫治疗的报道逐渐增多，其作用机制也逐渐备受关注。陈惠军等发现百合知母汤干预后，戊四氮诱导癫痫大鼠模型中一磷酸腺苷活化的蛋白激酶(Adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、p-AMPK蛋白表达下调，mTOR、p-mTOR蛋白表达上调，激活mTOR通路，改善神经元代谢、修复海马神经元损伤、改善癫痫症状[27]。研究发现，匹鲁卡品诱导癫痫大鼠实验模型中，加味柴胡疏肝汤组和加味柴胡疏肝汤加miR-204抑制物组的p-AKT、p-mTOR、p-P70S6K蛋白表达上调，磷酸化AKT/mTOR/P70S6K(P70核糖体蛋白S6激酶)通路，抑制痫样放电，发挥神经保护的作用，减少痫性波，达到控制癫痫的目的[28]。在海人酸大鼠模型中，癫痫清颗粒可降低海马组织及皮层中谷氨酸含量，由于谷氨酸可通过活化mTOR信号通路来磷酸化p70S6，从而减少癫痫发作次数和神经元细胞的损伤[29-30]。

4 结 语

随着癫痫治疗的发展以及现代微观药理学研究的进展，目前认为导致癫痫发生的机制与细胞死亡、细胞异常增殖、细胞自噬、突触可塑性，神经元异常分化等有关，因此，癫痫的发生也涉及多种信号机制。mTOR这一传导途径通过细胞的生长增殖、细胞的凋亡自噬、突触的可塑性等发挥抗癫痫作用。越来越多国内外研究人员关注中医药抗癫痫的机制，mTOR传导途径亦逐渐成为中医药治疗癫痫重要的靶点。中药单体及中药复方的干预，通过mTOR信号通路可减少海马神经元损伤、减少癫痫发作频率、改善癫痫症状等作用。不仅是中药单体和中药复方的癫痫治疗可以影响其信号通路中的蛋白水平，而且有研究显示[31]难治性癫痫患者中使用穴位埋线治疗对其血清蛋白亦有不同程度的影响。中医治疗癫痫有很多不同方法如针灸、推拿、埋线等，都值得去探索其中的治疗机制。另外，中医药治疗疾病并不能够通过单一的信号通路就完全说明中医药机制。中医药成分复杂，同时越来越多参与mTOR途径中的蛋白质将会被发现，中医药与mTOR通路抗癫痫的研究为治疗癫痫提供新思路，使中医有据可循，也促进了中医药发展。