PI3K/AKT通路在口腔鳞癌中的研究进展

王姝涵　王岳　王玉良

【摘要】 口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）作为常见的头颈部恶性肿瘤，死亡率较高。磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）信号通路作为分子传导机制直接参与了多种恶性肿瘤（包括OSCC）的发生发展过程。降低磷酸化PI3K和AKT的表达可以抑制OSCC细胞的进展。因此，本文对PI3K/AKT通路的组成及其对OSCC细胞周期、凋亡、自噬、侵袭与转移，糖酵解以及血管生成等的调节作用，特别是该通路作为靶向抑制剂在OSCC中的使用与发展做一总结。

【关键词】 口腔鳞状细胞癌 磷脂酰肌醇3-激酶 蛋白激酶B

Research Progress of PI3K/AKT Pathway in Oral Squamous Cell Carcinoma/WANG Shuhan， WANG Yue， WANG Yuliang. //Medical Innovation of China， 2022， 19（05）： -184

[Abstract] As a common head and neck malignant tumor， oral squamous cell carcinoma （OSCC） has a high mortality rate. Phosphatidyl inositol 3 kinase/protein kinase B （PI3K/AKT） signal pathway as a molecular conduction mechanism directly involved in a variety of malignant tumors （including OSCC） development process. Decreased expression of phosphorylated PI3K and AKT could inhibit OSCC cell progression. Therefore， this article reviews the composition of PI3K/AKT pathway and its regulatory effects on OSCC cell cycle， apoptosis， autophagy， invasion and metastasis， glycolysis and angiogenesis， especially the use and development of PI3K/AKT pathway as a targeted inhibitor in OSCC， aiming to provide a new target for the diagnosis and treatment of OSCC.

[Key words] Oral squamous cell carcinoma Phosphatidylinositol 3-kinase Protein kinase B

First-author’s address： School of Stomatology， Binzhou Medical University， Yantai 264003， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.05.045

口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）是常见的头颈部恶性肿瘤，占口腔癌的90%以上[1]。近年来，口腔鳞状细胞癌呈上升趋势，据统计每年新增病例超过30万，死亡率高达50%[2]。因此，仍需要探索新的治疗方法，而靶向信号通路的调节是治療癌症的有效方法之一[3]。PI3K/AKT通路的激活可以启动多种细胞功能，包括细胞增殖、凋亡、血管生成、蛋白质合成等。据报道，PI3K/AKT信号通路是与OSCC患者生存最密切相关的分子机制之一[4]，PI3K/AKT通路的高表达诱导OSCC肿瘤细胞生长，因此，抑制PI3K/AKT通路的表达是治疗OSCC的方法之一[5]。本文旨在为OSCC的治疗提供新思路。

1 PI3K/AKT信号通路的组成及调节作用

PI3K/AKT信号通路由上游的PI3K活化后激活下游的AKT。PI3K具有丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）激酶及磷脂酰肌醇激酶的活性。主要分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型，其功能分别为：（1）Ⅰ型主要与细胞的分化、存活相关;（2）Ⅱ型与钙离子通道密切相关;（3）Ⅲ型主要与细胞的自噬相关。目前相关肿瘤机制的研究以PI3KⅠ型为主，Ⅰ型PI3K又分为ⅠA型（调节亚基p85+催化亚基p110组成）和ⅠB型（催化亚基p110γ+调节亚基p101/p87组成）。其中ⅠA型PI3K与PI3K/AKT途径的激活最相关，AKT作为PI3K主要的下游激酶，它的激活主要取决于ⅠA型PI3K催化磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）生成的磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸（PIP3）[6-7]。

AKT丝氨酸/苏氨酸激酶，也称为蛋白激酶B（PKB），是一种致癌蛋白，AKT是PI3K重要的下游分子。AKT的激活主要取决于PI3K或磷酸肌醇依赖性激酶（PDK）以及生长因子、炎症和DNA损伤，调节细胞增殖、生长、周期、凋亡以及糖原代谢等[8]。AKT主要包括3种亚型（AKT1、AKT2和AKT3），它们在结构上相似，在大多数组织中表达。AKT的活化：一是磷酸化结构域中的腺苷三磷酸结合位点（Thr308）。AKT的Thr308磷酸化位点在PIP3的脂质头基与AKT的PH域的相互作用下暴露，从而使PDK1对激酶结构域中暴露的AKTThr308磷酸化位点启动了激活程序;二是调节结构域中丝氨酸473（S473）的磷酸化，通过由PI3K依赖性机制激活的雷帕霉素靶蛋白复合物2（mTORC2）羧基末端调节结构域中丝氨酸473（Ser473）位点，使其活化，进而完全激活AKT[9-10]。

PI3K/AKT通路是细胞表面产生各种刺激的汇聚点，它直接参与了肿瘤发生发展的多个过程，调节了细胞增殖、代谢、迁移、自噬、凋亡、周期和血管生成等功能，成了抗癌治疗的一个有吸引力的靶点[8-9]。

2 PI3K/AKT信号通路调节OSCC

2.1 PI3K/AKT信号通路调节OSCC细胞凋

亡 PI3K/AKT途径是一种细胞存活信号途径（PI3K/AKT的激活），可阻断多种细胞类型的凋亡[11]。已有研究表明PI3K/AKT的激活抑制凋亡蛋白促进细胞存活。Yang等[12]将冬凌草甲素作用于OSCC细胞后，促凋亡蛋白Bax明显增加;接着测定的磷酸化PI3K和AKT的蛋白水平明显降低。体外小鼠实验中冬凌草甲素治疗组的肿瘤重量明显低于对照组，根据这些验结果得出结论冬凌草甲素能够抑制PI3K/AKT通路的激活从而诱导OSCC细胞凋亡以降低异种移植小鼠的肿瘤生长[12]。此外，王玉洁等[13]证实不同浓度的PI3K抑制剂Buparlisib作用于OSCC细胞系SCC131细胞后，Buparlisib通过抑制PI3K/AKT信号通路的激活诱导SCC131细胞凋亡。

2.2 PI3K/AKT信号通路调节OSCC细胞周期 据报道PI3K和AKT是调节细胞周期进程上游因子[14]。某些癌基因的表达或特定肿瘤抑制基因的缺失可导致PI3K/AKT信号通路的激活，从而加速周期进程。Wang等[15]研究表明，锌指蛋白703（ZNF703）激活PI3K/AKT/GSK-3β信号通路从而调节OSCC细胞周期。Wang等[15]用shRNAs特异性稳定敲除Tca-8113和KB细胞中ZNF703的表达，发现低表达的ZNF703阻断了细胞周期从G1期向S期的转变。ZNF703的低表达降低了p-PI3K（Tyr458）、p-AKT（Ser473）和p-GSK-3β（Ser9）的表达，从而抑制了OSCC细胞周期进程。

2.3 PI3K/AKT信号通路调节OSCC细胞自噬 自噬作为一种重要的细胞分子机制，可调控细胞生理过程，如（1）清除长寿命、聚集和错误折叠的蛋白质;（2）清除受损的细胞器。与癌症的发展密切相关[16]。Wei等[17]检测了自噬相关蛋白在SCC-25和SCC-9细胞中的表达，结果显示京尼平显著下调p62的表达，上调了Beclin 1和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达。经京尼平处理后，细胞内LC3（LC3Ⅱ）+点状细胞显著增加。由京尼平处理自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）后，PI3K、AKT和mTOR的磷酸化水平下调。PI3K活化剂740Y-P上调了p-PI3K、p-AKT和p-mTOR以及LC3Ⅱ的表达。3-MA能显著抑制LC3+的表达，京尼平与3-MA联合治疗后减弱了这一趋势。在与京尼平和740Y-P共同治疗后，京尼平减弱了740Y-P对该途径的激活。京尼平通过抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路抑制OSCC细胞生长并改善自噬[17]。李芳等[18]实验证实没食子酸通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路上调自噬相关蛋白的表达，进而诱导SCC15细胞自噬。

2.4 PI3K/AKT信号通路调节OSCC细胞侵袭与迁移 抑制侵袭与迁移，可以抑制肿瘤的发展并保证一个较好的预后。史雪聪等[19]证实上调SCC15细胞中miR-29a的表达可以抑制PI3K/AKT通路的激活，从而降低细胞的侵袭与迁移能力。Fan等[20]利用敲除率较高的Si-RNA沉默HO1-N-1和SCC-9细胞中的整合素-α5（ITGA5），利用定量逆转录聚合酶链反应和蛋白质印迹实验证实，Si-RNA处理后的HO1-N-1和SCC-9细胞株中的ITGA5的表达在基因和蛋白质水平上显著下调。敲除ITGA5后HO1-N-1细胞的迁移和侵袭数量大大减少，与si-con组相比，敲除ITGA5显著降低了p-PI3K、p-AKT（Thr308）和p-AKT（Ser473）的表达水平。这些结果表明ITGA5可能是通过PI3K/AKT信号通路促进口腔癌细胞侵袭与转移[20]。

2.5 PI3K/AKT信号通路调节OSCC细胞糖酵

解 葡萄糖代谢异常是癌细胞最常见的生化特征。与正常细胞相比，即使在有足够氧气的情况下，癌细胞依然通过糖酵解途径增加葡萄糖摄取和乳酸盐产生，从而促进组装新细胞所需的大分子和细胞器的生物合成，支持癌细胞的快速增殖和存活，从而促进肿瘤细胞的发生和发展、迁移和侵袭[21]。Li等[22]研究发现，B7-H3（又称CD276，属于B7免疫共刺激和共抑制家族）过度表达上调了p-PI3K、p-AKT和p-mTOR的表达，证明了B7-H3通过PI3K/AKT/mTOR途径调节缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达来增强OSCC的糖酵解，进而加快OSCC的进程，促进其增殖、迁移和侵袭。Long等[23]利用建立稳定过表达和沉默表达的Per2（Period2，一种抑癌基因）OSCC细胞进行试验后证实，Per2可以通过PI3K/AKT途径调节OSCC细胞的糖酵解。

2.6 PI3K/AKT信号通路参与调节OSCC的血管生成 在肿瘤发展过程中，肿瘤血管生成是一个关键而复杂的过程。肿瘤血管的分布与肿瘤分期、转移风险和总生存率密切相关[24]。抗血管生成被认为是对抗肿瘤的有效策略。有研究表明OSCC的外泌体能够上调miR210-3p的表达，靶向并下调ephrinA3的表达，可能增加PI3K/AKT信号通路中AKT的磷酸化速率，以增强人脐静脉内皮细胞的增殖和迁移，促进口腔鳞癌的血管生成[25]。

2.7 PI3K/AKT信号通路作为OSCC的靶向抑制剂 PI3K/AKT信号通路一直被认为是癌症治疗和预防的一个有吸引力的靶点，通过开发直接针对PI3K/AKT单一或双重抑制剂的合成或天然化合物来高效治疗和预防癌症。研究发现调节肾上腺素3（EphrinA3）的表达可以调节PI3K/AKT途径促以调节肿瘤细胞的上皮-间质转化（EMT），抑制EphrinA3的表达可以抑制肿瘤生长、侵袭和转移以及降低耐药性。因此，EphrinA3作为OSCC治疗的靶点，有望成为OSCC进展的抑制剂[26]。Tang等[27]发现PAR-2的高表达通过PI3K/AKT通路促进OSCC细胞SCC-25的进展。然而，将PI3K特异性抑制剂LY294002加入过度激活的PAR-2中，抑制了SCC-25细胞的增殖、迁移和侵袭。LY294002逆转了由在SCC-25细胞中激活PAR-2引起的致癌功能。双PI3K/mTOR抑制剂BEZ235已被FDA批准用于治疗各种癌症[28]，PI3K抑制剂Buparlisib已被证实能够抑制OSCC的进程且已进入临床二期研究[13]。

2.8 PI3K/AKT信号通路靶向药物作为OSCC放化疗的增敏剂 放化疗目前是OSCC患者的标准辅助治疗方法。放化疗治疗失败的主要原因归结于放化疗抗性的产生。Yu等[29]通过建立体外和体内模型来检测单一和双重PI3K/AKT/mTOR抑制剂的放射增敏作用，结果证实PI3K/mTOR抑制剂BEZ235联合胰岛素抵抗能够显著抑制OSCC细胞增殖，并诱导细胞周期阻滞和自噬。文献[30]证实在OSCC中PI3K抑制剂LY294002能够提高TPF化疗药物的化学敏感性。靶向PI3K/AKT/mTOR信号通路的药物的治疗，有望取代顺铂这一毒性较大的药物，成为放射治疗中放射增敏的新候选药物。

3 总结与展望

PI3K/AKT信号通路一直被认为是治疗和预防癌症的关键。综上所述，是PI3K/AKT信号通路在OSCC中的影响，虽然涉及广泛，但是对该通路认识还不够透彻。靶向药物治疗的研究一直是学者研究的热点，通过研究以PI3K/AKT信号为靶点合成和天然化合物，特别是PI3K/AKT单一或多重抑制剂，将会为肿瘤的治疗提供新希望。

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（收稿日期：2022-01-20） （本文編辑：张爽）