磷脂酰肌醇- 3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信号通路与卵巢癌关系的研究进展

梁聪聪，王金花#

1内蒙古医科大学研究生院，呼和浩特 010059

2内蒙古自治区附属人民医院病理科，呼和浩特 010020

卵巢癌是全球恶性程度最高的妇科肿瘤之一，治疗主要采用手术切除及辅助化疗，辅助化疗通常采用铂类和紫杉类药物联合化疗。目前，卵巢癌患者的5年生存率仅为45%，这可能与晚期患者的复发率较高有关[1]。尽管经过了多年的研究，但卵巢癌仍然缺乏可靠的诊断标志物或简便易行的诊断方法。因此，寻找具有诊断和预测价值的新生物标志物、新的治疗手段至关重要。目前，卵巢癌的研究主要集中于各种分子和信号通路，用于卵巢癌的早期筛查和预后评估。目前，国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）分期、组织学分级、淋巴结转移、病理类型等均是影响卵巢癌患者预后的因素。研究证实，磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinases，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信号通路在卵巢癌中被广泛激活，靶向PI3K/AKT/MTOR通路介导肿瘤自噬是多种肿瘤的重要治疗策略，在提高肿瘤细胞对化疗药物的敏感性和预防耐药方面发挥着重要作用[2]。因此，PI3K/AKT/MTOR信号通路可能是开发肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）靶向药物的潜在靶点[3]。本文对PI3K/AKT/MTOR信号通路在卵巢癌发生发展中的作用及相关抑制剂的研究进展进行综述。

1 PI 3K/AKT/MTOR信号通路

PI3K/AKT/MTOR信号通路包括3个主要驱动分子，即PI3K、AKT和MTOR。PI3K是脂质激酶家族成员，包括PI3KⅠ、PI3KⅡ、PI3KⅢ：①根据激活受体的差异，PI3KⅠ又可分为PI3KⅠA和PI3KⅠB，其中PI3KⅠA是由调节亚基p85和催化亚基p110等正调节因子组成，包括3个异构体，即PI3Kα、PI3Kβ和PI3Kγ，并由酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinase，RTK）激活。PI3KⅠB由p101和110-γ亚基组成，并由G蛋白偶联受体激活。②PI3KⅡ是一种单体催化异构体，在膜运输中发挥作用。PI3KⅡ可分为3个亚型，即PI3KC2α、PI3KC2β和PI3KC2γ，均属于催化亚单位，PI3KC2α和PI3KC2β均有一个带有网格蛋白结合区的N端，其中PI3KC2α可以抑制激酶活性，参与网格蛋白介导的内吞作用；PI3KC2β的中间体可与支架蛋白交叉蛋白结合，并参与PtdIns（3）P15（即Vps15）组成，而Vps15可与三磷酸鸟苷酶（guanosine triphosphatase，GTPase）RAB5协作，协调Vps34在细胞内膜中的活性。③PI3KⅢ仅由Vps34组成，在细胞自噬中发挥正向调控作用。PI3K定义了一类脂质激酶，能够磷酸化肌醇磷脂中的肌醇环3'-OH基团，从而产生磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate，PIP3）[4-5]。PIP3可协助激活AKT，使AKT结构域中的Thr308被磷酸化，活化的AKT可调控关键的细胞存活和代谢过程。

MTOR是雷帕霉素靶蛋白，属于PI3K/AKT的下游靶点，并参与调节多个信号通路。MTOR是由MTOR1和MTOR2多蛋白复合物组成，MTOR1可调节蛋白质合成和细胞生长，MTOR2可调节细胞的生存、代谢过程[6]。MTORC1可通过调控核糖体S6蛋白激酶（S6 kinase，S6K）、真核翻译起始因子4E结合蛋白（eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein，4EBP），介导转录和翻译过程，还可刺激3大类大分子的生物合成，即蛋白质、脂质和核酸。MTORC1可以促进ATP、NAPDH和某些生物合成所需的大分子前体的产生，这种促进合成代谢活性的作用对细胞、组织和生物生长均有重要影响，且均是MTORC1完全激活所必需的[7]。MTORC2 包 含 MTOR、Rictor、msin 1、Protor1/2、mLST8和DEPTOR等，其中Rictor和msin 1是MTORC2形成必不可少的[8]。MTORC2主要通过磷酸化合成糖皮质激素诱导蛋白激酶（serum and glucocorticoid inducible protein kinase，SGK）、AKT、PKC激酶来控制细胞的生存和迁移过程[9]。

由此可见，PI3K/AKT/MTOR信号通路是调节蛋白质合成的重要信号通路，可参与蛋白质合成、细胞增殖、自噬、凋亡、血管生成等多种细胞活动。

2 PI 3K/AKT/MTOR信号通路在卵巢癌发生发展中的作用

2.1 调控卵巢癌细胞周期

细胞周期进程受细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase，CDK）的调节[10]。Gao等[11]发现，PI3K抑制剂——LY-294002可通过抑制PI3K活性来抑制卵巢癌细胞的增殖，并诱导细胞周期G1期阻滞。这种抑制效应还伴随着G1期细胞周期相关蛋白表达的下调，包括细胞周期蛋白D1（cyclin D1）、CDK；此外，抑制PI3K活性也能抑制AKT和p70核糖体蛋白S6激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的磷酸化，表明PI3K通过AKT和MTOR向p70S6K1传递有丝分裂信号。Meng等[12]发现，p110α小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）的表达可调节CDK抑制剂p27KIPI的表达，并降低cyclin D1、CDK4和磷酸化的视网膜母细胞瘤蛋白的水平。Cai等[13]发现，新型广谱靶向药——BGJ398联合雷帕霉素抑制成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor receptor，FGFR）及MTOR可诱导卵巢癌细胞周期阻滞和凋亡。Long等[14]用白术内酯Ⅰ处理卵巢癌细胞，不仅可将细胞周期阻滞于G2/M期（与cyclin B1和细胞CDK1表达水平降低程度有关，且呈剂量依赖性），还可以促进细胞周期调节因子p53、p27和p21的表达上调，同时参与凋亡的caspase 3和多聚ADP 核糖聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]活性也被激活。因此，研究细胞周期有助于更进一步研究卵巢癌的临床治疗。

2.2 调节卵巢癌细胞自噬

自噬是一个高度保守的机体细胞分解代谢进化过程，参与多种机体细胞间的生物学代谢活动。正常情况下，自噬维持肿瘤与肿瘤微环境间的平衡，在调节机体细胞正常生长和预防凋亡的各个过程中发挥主导作用，自噬功能紊乱可促进肿瘤的发生发展。有研究显示，PI3K/AKT/MTOR信号通路在恶性肿瘤细胞自噬中发挥重要作用[15]。

近年来，卵巢癌细胞通过自噬发挥抗肿瘤活性。Liu等[16]研究了4-AAQB在耐药卵巢癌细胞中的抗肿瘤活性，特别是其通过自噬相关基因ATG调节自噬的能力，结果发现，4-AAQB通过有效阻断PI3K/AKT/MTOR/p70S6K信号通路，抑制含有ATG5、ATG7肿瘤细胞的表达，并有效降低卵巢癌细胞的良性异常自噬细胞信号发射量。Zhou等[17]通过综合低剂量和高剂量的丹参酮Ⅰ处理卵巢癌细胞，结果证实，丹参酮Ⅰ可以通过自噬抑制细胞激活良性异常细胞酶、相关肿瘤细胞内的蛋白对含有caspase 3的肿瘤细胞进行切割，从而有效促进卵巢细胞良性异常凋亡，阻断PI3K/AKT/MTOR信号通路，从而有效诱导卵巢癌细胞自噬，进而抑制肿瘤生长。Huang等[18]的研究发现，缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）被 siRNA转染后，siRNA在A2780和SKOV3细胞中敲低HIF-1α的表达，抑制了卵巢癌细胞的活性，增强了细胞的凋亡和自噬能力。表明HIF-1α的敲低促进了卵巢癌细胞的自噬并阻断了PI3K/AKT/MTOR信号通路。Hu等[19]研究发现，双PI3K/MTOR抑制剂——PKI-402通过自噬降解Mcl-1蛋白，破坏了B细胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）家族蛋白的平衡。此外，自噬受体p62蛋白通过其泛素相关结构域（UBA结构域）与Mcl-1结合，通过自噬参与Mcl-1的降解过程，这也为PI3K/AKT/MTOR通路突变卵巢癌患者的治疗带来了希望。Zi等[20]研究发现，Danusertib是一种新型极光激酶泛抑制剂，但其治疗早期卵巢癌的药理作用和潜在抗肿瘤机制尚不清楚。Zhang等[21]的研究发现，苦参碱可以通过诱导卵巢癌细胞自噬来抑制卵巢癌细胞的发生发展过程。通过探讨自噬在PI3K/AKT/MTOR信号通路中的相互作用和细胞调控机制，有利于发现抑制卵巢癌发生发展的新分子和靶点。

2.3 调节卵巢癌细胞凋亡

内环境稳定有赖于细胞凋亡等机制的调控。细胞凋亡失调与肿瘤发生发展密切相关，近年来，PI3K/AKT/MTOR信号通路在卵巢癌细胞凋亡中的作用引起了学者的关注。Cai等[22]的研究发现，PI-103可通过阻断PI3K/AKT/MTOR信号通路，诱导细胞周期阻滞和凋亡。Zhang等[23]研究发现，马藤提取物可下调磷酸化的MTOR、磷酸化AKT和磷酸化PI3K的表达，从而诱导卵巢癌细胞凋亡。Hu等[24]的研究发现，一种存在于ero-oreduclin中的氧化酶ero-oreduclin 1α参与了蛋白质折叠和分泌过程，可激活PI3K/AKT/MTOR信号通路，抑制细胞凋亡从而促进肿瘤进展。Zhang等[21]研究发现，苦参碱可通过调控卵巢癌细胞凋亡过程来抑制卵巢癌细胞的发生发展。Kim等[25]研究发现，sMEK1和紫杉醇在体内外均能显著抑制S6K/4EBP信号通路下游的血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和HIF-1α的表达，有效促进细胞凋亡。PI3K/AKT/MTOR信号通路在卵巢癌细胞生长、增殖中的作用极其复杂，该信号通路的激活可促进肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭。

2.4 促进肿瘤新生血管生成

卵巢癌是病死率最高的妇科恶性肿瘤，其发病机制较为复杂，特别是在肿瘤微环境中，血管生成是肿瘤的标志现象。新生血管生成可诱发肿瘤，其中VEGF、血小板衍生生长因子（platele derived growth factor，PDGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）和血管生成素/Tie2受体复合物均在血管生成中发挥重要作用[26]。VEGF是一种促血管生成的关键因子，可参与肿瘤的发生发展过程。研究表明，原花青素寡聚体可通过抑制VEGF的表达阻断PI3K/AKT/MTOR通路的激活，从而抑制肿瘤新生血管生成，延缓卵巢癌的进展[27]。除VEGF外，也有多种其他因子参与血管生成，如HIF-1α是血管生成因子的重要转录激活因子，HIF-1α也在肿瘤血管生成中发挥了关键作用[28]。Li等[29]研究表明，AMPK可减弱促肿瘤和转移因子诱导的血管生成，AMPK激活通过抑制MTOR和自噬调节剂的直接磷酸化对细胞自噬产生积极影响，而自噬以某种方式使HIF-1α维持稳定，然后通过HIF-1α调节VEGF促进新生血管生成。因此，血管生成在肿瘤进展中发挥重要作用，故探索PI3K/AKT/MTOR通路在血管生成中的作用靶点可能成为卵巢癌治疗的新方案。

2.5 促进卵巢癌细胞的侵袭和转移

PI3K/AKT/MTOR信号通路在肿瘤的发生发展中经常被激活，并在卵巢癌细胞的侵袭转移中发挥重要作用[30]。卵巢癌细胞中经常发现PI3K催化亚基p110α的扩增和磷酸酶张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）功能的缺失。Meng等[12]构建了针对p110α的siRNA，与对照细胞相比，p110αsiRNA显著抑制了肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力；同时，PI3K还可通过AKT传递肌生成信号，抑制AKT1的表达可明显影响肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力。研究发现，通过维持端粒酶活性对肿瘤细胞无限制增殖和细胞不朽至关重要，端粒酶的酶活性在DNA、mRNA、翻译后修饰、细胞运输和酶组装水平上均是可调控的，端粒酶与多种细胞内信号通路相互作用，包括PI3K/AKT/MTOR、核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）和WNT/β-catenin通路，这些信号通路主要参与炎症反应、上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和肿瘤细胞侵袭转移过程[31]。Jiang等[32]研究发现，热休克转录因子1（heat shock transcription factor 1，HSF1）通过调控 PI3K/AKT/MTOR信号通路来调节肿瘤细胞的侵袭和转移过程。由此可见，PI3K/AKT/MTOR信号通路在卵巢癌的侵袭与转移中发挥了重要作用，有助于寻找新的卵巢癌治疗新靶点。

3 针对PI 3K/AKT/MTOR信号通路的靶向治疗

针对PI3K/AKT/MTOR通路的抑制剂可分为4类，即PI3K抑制剂、AKT抑制剂、MTOR抑制剂和双PI3K/MTOR抑制剂，其中代表药物分别为：PI3K 抑制剂——BKM120、XL147、GDC0941和PX866，AKT抑制剂——哌立福新、MK-2206，MTOR抑制剂——雷帕霉素、西罗莫司、依维莫司，双PI3K/MTOR抑制剂——CMG002、XL-76[33]。近年来，针对PI3K/AKT/MTOR通路的其他药物研究也不断发表。Zhang等[34]研究表明，血根碱可能通过调节CASC2/EIF4A3通路阻断PI3K/AKT/MTOR通路，在卵巢癌中发挥抗肿瘤作用，其可能作为一种潜在的卵巢癌治疗药物。肿瘤患者中，PI3K/AKT/MTOR信号通路经常发生突变，从而增强了细胞增殖、迁移能力和化疗耐药性。Hu等[19]研究发现，双PI3K/MTOR抑制剂——pk402通过自噬降解Mcl-1蛋白来破坏Bcl-2蛋白家族的平衡，可抑制肿瘤细胞的耐药，为PI3K/AKT/MTOR通路突变卵巢癌患者的治疗提供了希望。Wang和Shi[35]研究发现，UNBS5162是萘酰亚胺的衍生物，作为CXC趋化因子配体表达的泛拮抗剂，在体内外对各种肿瘤细胞的增殖均有明显的抑制作用，其可通过阻断PI3K/AKT/MTOR信号通路的激活，抑制卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭过程并诱导细胞凋亡，表明UNBS5162可能是一种潜在的卵巢癌治疗新药。Deng等[36]研究发现，耐药卵巢癌细胞中EMT和CSC标志物的表达明显上调，并伴有PI3K/AKT/MTOR信号通路的激活，BEZ235联合顺铂可有效阻断PI3K/AKT/MTOR信号通路，逆转EMT，降低耐药卵巢癌细胞CSC标志物水平。Xiao等[37]研究发现，双PI3K/MTOR抑制剂——GSK458是一种有效的增殖抑制剂，可将细胞周期阻滞于G0/G1期，并抑制AKT/MTOR通路的激活。Choi等[33]研究发现，CMG002是一种非常有效的双PI3K/MTOR抑制剂，可诱导耐药卵巢癌细胞的细胞毒性，可能成为治疗耐药卵巢癌的一种新策略。晚期卵巢癌患者对常规铂类化疗耐药，预后较差，有研究表明，PI3K/AKT/MTOR和细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）1/2信号通路参与了该耐药过程，免疫调节因子重组人颗粒体蛋白前体（progranulin，PGRN）过表达有助于卵巢癌细胞对顺铂耐药。因此，PGRN可以被认为是卵巢癌患者对细胞信号抑制剂治疗反应的潜在生物标志物[38]。

4 小结与展望

近年来，PI3K/AKT/MTOR信号通路与CSC生物学作用密切相关，与NF-κB通路在多数卵巢癌患者中高突变和过度激活有关，且与侵袭性疾病、治疗抵抗、复发和总体预后较差有关。总的来说，PI3K/AKT/MTOR信号通路可能是开发CSC靶向药物的一个有前景的靶点。