PI3K/AKT 信号通路与流感病毒感染相关性研究

方正远，岳冬辉

（长春中医药大学基础医学院，长春 130117）

流行性感冒是以流感病毒为致病因素的一种急性呼吸道传染病，流感的炎症反应可能与相关信号通路的激活与抑制有关。流感病毒感染人体后，可通过PI3K/AKT 信号通路中的部分蛋白或关键下游分子来进行流感病毒的有效复制。本研究基于PI3K/AKT 信号通路与流感病毒感染的相关性展开论述。

1 PI3K/AKT 信号通路简述

1.1 PI3K 磷脂酰肌醇-3（PI3K）是广泛存在于各种类型细胞中的激酶家族，PI3K 家族分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类三个亚类，结构与功能各异，其中最常见的为I 类PI3K，而I 类PI3K 又分为IA 和IB 两类。IA 类PI3K 由调节亚基和催化亚基组成，IB 类PI3K 只由一个调节亚基p111 和p110-γ 组成。其具有调控细胞增殖、分化、侵袭、存活、运输及葡萄糖代谢等多种生物学功能。

1.2 AKT 丝氨酸/苏氨酸激酶AKT（又可称为蛋白激酶B 或PKB），人类的AKT 家族中存在三种基因Akt1、Akt2、Akt3，这三种AKT 拥有三种结构域，参与膜脂产物的相互作用。AKT 能够参与到多种细胞生长过程中：AKT 激活自身底物AS160，促进转运蛋白GLUT4 转座和肌细胞对葡萄糖的吸收，也通过磷酸化GSK3β 而抑制活性，同样促进葡萄糖的代谢；通过磷酸化TSC1/2，阻止对Rheb 蛋白的负调控，进而激活蛋白翻译，促进细胞的生长；AKT 可通过多种途径磷酸化下游靶蛋白从而发挥抑制细胞凋亡的作用，AKT激活IκB 激酶，使IκB 降解，将核转录因子NF-κB 从细胞质中释放并进行核转位，激活靶基因促进细胞存活。1.3 PI3K/AKT 信号通路 PI3K 和AKT 两个关键分子的相互作用便形成了PI3K/AKT 信号通路。PI3K 可以将关键代谢物PIP2 磷酸化为磷脂酰肌醇-3,4,5-二磷酸（PIP3），而通路关键基因脂质磷酸酶（PTEN）则可以将PIP3 去磷酸化变为PIP2，从而终止信号传递，所以PIP2 和PIP3 的互相转化为该信号通路核心步骤之一。对PIP3 的调控作用为PI3K 下游效应的主要体现，在信号通路中，PIP3 可以招募PDK1 和AKT 蛋白到质膜上，使PDK1 磷酸化AKT 蛋白中的苏氨酸，将AKT 活化，从而激活下游调控通路，所以PIP3 促进AKT 活化为核心步骤之二。

PI3K/AKT 信号通路的主要功能为维持细胞稳态并保证细胞生长。AKT 可以磷酸化促凋亡蛋白BAD使BAD 失去与Bcl-2 家族的结合能力从而发挥抗凋亡能力[1]，也可以磷酸化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（Caspase-9）减弱其活性并实现抗细胞凋亡[2]。AKT也可以通过影响相关转录因子来调节细胞凋亡，FoxO转录因子家族在细胞凋亡过程中具有重要地位，而AKT 可以磷酸化FoxO 家族中的三个叉头转录因子FoxO1,FoxO3,FoxO4，使FoxO 转移至细胞浆并丧失转录因子活性，失去调控细胞的能力，促进细胞增殖[3]。p53 是一个调节DNA 损伤导致的细胞凋亡的重要转录因子[4]，其下游基因mdm2 也是AKT 的下游底物，AKT 可以磷酸化mdm2 使p53 失去活性，进而降低p53 转录相关促凋亡基因的功能[5]。P53 家族成员p73 同样参与诱导促凋亡基因的表达，它可以与共激活因子YAP 结合并增强下游靶基因的转录[6]，AKT 可以磷酸化共激活因子YAP 使其从p73 脱落，导致p73失去转录活性进而下调了促凋亡基因的表达。

2 PI3K/AKT 信号通路对流感病毒的作用

2.1 PI3K/AKT 信号通路下游关键分子与流感病毒相关性 PI3K/AKT 信号通路包括各种具有维持细胞稳态并促其生长的关键下游信号分子，所以研究下游信号分子是探索该信号通路与流感病毒综合作用的关键。

mTOR 是PI3K/AKT 信号通路中重要下游分子之一，它可以调控细胞生长和增殖，与信号传导和细胞状态密切相关[7]。mTOR 基因可降低流感毒感染的细胞活力，其基因下调可增强细胞凋亡，该基因表达的下调还可以减少细胞中的病毒滴度，说明mTOR 可以维持流感病毒感染的细胞活力，可以负调控流感病毒感染的细胞凋亡，通过维持细胞活力和降低细胞凋亡以保证流感病毒的有效复制[8]。

GSK-3β 是PI3K/AKT 信号通路调控下的另一个具有调控细胞凋亡作用的下游分子。GSK-3β 可以抑制肿瘤坏死因子和死亡受体引起的细胞凋亡，而对DNA损伤等原因造成的细胞凋亡有促进作用[9]。GSK-3β 基因表达的下调可以降低流感病毒感染的细胞活力，增强流感病毒导致的细胞凋亡，降低细胞中的流感病毒滴度，说明GSK-3β 对细胞凋亡具有负调控作用，其通过维持宿主细胞活力以促进流感病毒复制[8]。

内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）是受到PI3K/AKT 通路调控的分子，流感病毒感染人体后，活化的PI3K/AKT 使eNOS 磷酸化，促使其产生内源性一氧化氮，肺组织中的一氧化氮能够破坏肺组织内皮细胞，引发肺水肿。另外eNOS 也可以激活多种炎症因子释放，如白细胞介素1β（IL-1β），白细胞介素6（IL-6），肿瘤坏死因子α（TNF-α）等，产生炎症因子风暴致使肺组织发生病变[10]。

2.2 PI3K/AKT 信号通路在流感病毒增殖中的综合作用 PI3K/AKT 信号通路通过多种因素导致的复合作用来影响流感病毒的复制，流感病毒的NS1 蛋白可以激活被感染细胞中的PI3K，与调节亚基p85β 结合并通过AKT 来促使细胞存活，从而达到延长病毒复制的目的[11]。AKT 激活后可以直接磷酸化Caspase-9 和糖原合成激酶3β（GSK-3β），降低细胞凋亡速度，促使流感病毒复制[12]。PI3K/AKT 信号通路也可以通过细胞凋亡信号调节激酶1（ASK1）来对JNK 信号通路进行负调控，抑制JNK 信号通路相关依赖的细胞凋亡[13]。流感病毒的双链RNA 可以激活PI3K，激活转录因子IFR-3，使IFR-3 发生二聚化并转位入核，启动下游目的基因的转录和表达[14]。

3 中医药调控PI3K/AKT 信号通路研究

目前中医药通过调控PI3K/AKT 信号通路研究流感的相关作用机制的文献较少，通过梳理国内外有关文献，可以发现中医药能够通过调控PI3K/AKT 信号通路达到治疗流感和新型冠状病毒肺炎的目的，能够为中医药预防和治疗新发传染性疾病提供新思路。研究表明，疏风宣肺方和解表清里方可以显著下调信号通路中AKT、Fas、FasL和Caspase-9的mRNA转录水平，降低AKT、Fas、FasL 的蛋白表达水平，从而发挥抗流感病毒作用[15]。清肺通络膏能够抑制PI3K/AKT 信号通路的激活，下调NF-κB 的表达水平，降低各种炎症因子的释放，减小炎性反应，减轻流感病毒感染所致的大鼠肺病理损伤[16]。升阳益胃汤中的有效活性成分槲皮素、汉黄芩素等作用于多个靶点，经PI3K/AKT信号通路参与抗炎、免疫调节、抑制细胞凋亡、抑制病毒复制、抑制炎症因子风暴、抗纤维化等过程进而达到对新型冠状病毒肺炎的治疗作用[17]。通过网络药理学和分子对接技术可预测出柴胡达原饮可能通过对AKT1 等靶向基因进行干预，起到对新型冠状病毒的抑制作用[18]。清肺排毒汤能够通过调控PI3K/AKT 等若干与疾病关系密切的信号通路，起到平衡免疫、消除炎症的作用[19]。

4 小结

PI3K/AKT 信号通路是参与流感病毒感染过程的重要通路，在机体免疫反应中具有重要地位。流感病毒可以通过影响该信号通路下游关键分子的转录和表达，达到促进自身复制和增殖的目的，进而造成机体病理损伤。目前中医药通过PI3K/AKT 信号通路影响流感病毒有效复制的机制尚未完全明确，因此需要进一步进行实验明确中医药通过该信号通路对于流感病毒的分子机制，为进行中医药防治流感病毒感染所引起的疾病提供有效实验依据。