mTOR相关信号通路与银屑病发病机制研究现状

卢博，元星花，金哲虎

银屑病是由免疫介导的慢性炎症性皮肤病，全球约2%～3%的人口罹患此病[1]。该病发病机制复杂，目前研究认为，其发病可能与皮肤角质形成细胞、免疫细胞等所产生的一系列炎症因子、趋化因子和生长因子的相互作用有关[2]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是协调细胞和组织反应的重要信号枢纽。mTOR相关信号通路参与并调控细胞生长、增殖、凋亡和新陈代谢等重要的生物学过程，在炎症性皮肤病(如银屑病、特应性皮炎、丘疹性皮炎和痤疮)和皮肤肿瘤(如皮肤T细胞淋巴瘤和黑素瘤)等疾病的发生发展中均扮演重要角色[3-4]。多项研究报道，mTOR相关信号通路相关分子在银屑病皮损中过度表达，提示该通路可能在银屑病发生发展中发挥重要作用。本文综述mTOR相关信号通路在银屑病发病机制中的研究进展，并探讨银屑病治疗的新分子靶点。

1 mTOR相关信号通路

mTOR是磷脂酰肌醇激酶相关激酶家族中的一种289 kDa的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，参与调控细胞的生长、增殖和存活。其上游通路包括PI3K-Akt，LKB1/CD73-AMPK等通路[5]。因支架蛋白不同，mTOR分为两种复合体，即mTOR complex 1(mTORC1)和mTOR complex 2 (mTORC2)，功能各异[6]。

mTORC1主要由mTOR、mLST8、Raptor、PRAS40和Deptor等5种成分组成，对雷帕霉素敏感。其作用靶点主要包括真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1)、核糖体蛋白S6激酶1(S6K1/P70S6K)及自噬前体蛋白UNC-51样激酶1(ULK1)等通路蛋白[7]。mTORC1作为代谢和炎症信号通路的中枢，参与调控多种细胞及炎症因子的基因表达，包括细胞周期蛋白D1(CyclinD1)、缺氧诱导因子1α(HIF-1α)和c-myc等，在细胞增殖、分化、凋亡等生物学过程及血管生成中起到重要作用[8]。

mTORC2主要由mTOR、Rictor、mSIN1、Protor、mLST8和Deptor等6种成分组成，对雷帕霉素不敏感，可通过磷酸化蛋白激酶B(Akt)、蛋白激酶C(PKC)、血清/糖皮质激素调节激酶1(SGK1)等信号通路蛋白，参与调控细胞增殖、凋亡、迁移等细胞生物学过程[9-10]。

2 mTOR相关信号通路在银屑病发病机制中的作用

2.1mTOR相关信号通路蛋白在银屑病皮损中高表达 Buerger等[11]发现在银屑病患者皮损中，mTOR及mTORC1的下游信号分子S6K1过度表达。Chamcheu等[12]研究发现，与正常皮肤组织相比，人类银屑病患者皮损中Ser2448(表明mTORC1激活)和Ser2481(表明mTORC2激活)蛋白高表达，提示mTOR相关通路参与了银屑病的发病过程。一项针对银屑病患者外周血基因测序研究[13]发现，mTOR等4个基因的甲基化显著，提示mTOR基因与银屑病发病相关。

咪喹莫特(imiquimod, IMQ)是一种Toll样受体(TLR)7/8激动剂，可通过IL-23/IL-17轴和IL-22诱发或加重银屑病皮损，用于诱导银屑病动物模型。在IMQ诱导的小鼠银屑病样皮肤表皮层及部分真皮层中，mTORC1、S6K1、P-S6K1蛋白表达量显著增高[14]。另一项研究[15]报道，在mTORC2基因敲除小鼠中，IMQ诱导的银屑病样皮疹显著减轻，提示抑制mTORC2可以缓解银屑病皮损。

综上，在银屑病患者、动物细胞模型中，mTOR相关信号通路均有参与，提示其在银屑病发病机制中发挥重要作用。

2.2mTOR相关信号通路参与银屑病免疫应答 在银屑病的发病初始阶段，过度表达的抗菌肽(主要为LL-37)与死亡细胞释放的细胞外自身脱氧核糖核酸结合，导致浆细胞样树突状细胞(PDCs)合成干扰素α(INF-α)，INF-α激活髓系树突状细胞(MDCs)并促使其成熟，成熟MDCs迁移到淋巴结，将抗原呈递给幼稚T细胞，致T细胞分化和增殖，T细胞(Th1、Th2、Th17)产生炎症因子(TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-12、IL-17、IL-22、IL-23等)作用于角质形成细胞(keratinocytes, KCs)，促进KCs增殖，KCs产生的因子也可作用于免疫细胞[16]。

目前许多学者认为，Th1-Th2-Th17细胞的免疫平衡失调是银屑病发病的主要免疫机制。IL-23主要由银屑病患者皮肤中的树突状细胞产生，通过促进Th17细胞分泌IL-17A发挥作用。Th2细胞可通过生成IL-4和IL-13抑制Th1和Th17细胞的活性，Th1和Th17亚群均受mTORC1信号的选择性调控，其信号缺陷的T细胞将无法生成Th1和Th17细胞。而mTORC2基因敲除的T细胞将无法生成Th2细胞[17]。故Th1-Th2-Th17细胞平衡受到mTOR相关信号通路的调控。

调节性T细胞(Tregs)负责抑制过度的自身免疫反应和维持外周免疫耐受,近年认为Tregs功能缺陷是银屑病发病另一重要机制[18]。新近研究[19]表明，mTORC1抑制Tregs的扩张和分化，其机制可能与精氨酸代谢有关。Yan等[20]发现，甲氨蝶呤能明显恢复银屑病患者Tregs的免疫抑制功能，通过上调CD73、激活AMPK、失活mTOR防止T细胞的失控增殖，并下调IL-17和IFN-γ水平。有学者发现[21]，银屑病患者外周血及皮损中的长链非编码RNA(LncRNA)调节失调，异常的lncRNA与Tregs的分化及mTOR等信号通路功能有关。严重、晚期银屑病患者外周血中的诱导性Tregs细胞(iTregs)数量明显低于健康对照组，当外周组织中的iTregs细胞数量增加时银屑病则明显改善，18-β甘草次酸可通过抑制STAT3/mTOR相关信号通路增加iTregs数量改善银屑病皮损[22]。紫草素在体外通过抑制AKT/mTOR通路，能有效促进iTregs细胞的分化改善银屑病小鼠皮损，与18-β甘草次酸治疗作用类似[23]。因此，mTOR相关信号通路可通过影响Th1-Th2-Th17细胞平衡、参与调控Tregs及iTregs细胞的增殖分化，在银屑病免疫失衡的调控中发挥重要作用。

2.3mTOR相关信号通路对银屑病角质形成细胞生物学功能的影响 银屑病皮损组织中KCs增殖和分化异常，抑制KCs增殖或促进KCs凋亡是治疗银屑病的有效途径。近年研究证实[11]，IL-1β、IL-17A、TNF-α通过诱导mTOR表达促进KCs异常增殖，当抑制mTORC1表达时，KCs的异常增殖明显减少。IL-22是一种新的Th17细胞因子，是诱导银屑病KCs异常增殖的重要炎症因子之一。Mitra等[24]提出，在人表皮角质形成细胞(HEKs)中，IL-22通过诱导Akt和mTOR磷酸化促进HEKs增殖，而mTOR抑制剂雷帕霉素可拮抗此过程。另一项研究[25]表明，漆黄素(Fisetin)对KCs和HEKs具有抗增殖和抗炎作用，可以纠正银屑病KCs的增殖和分化失衡，具体机制与激活mTOR1下游信号P70S6K有关，因此漆黄素可能通过mTOR信号通路发挥其抗增殖作用。Nguyen等[26]研究发现，一种含有大黄素、京尼平、绿原酸、升麻皂苷和人参皂苷等成分天然中药混合物，可另Akt/mTOR信号通路失活，降低IL-22刺激的HaCaT细胞增殖和角蛋白K16、K17的表达。因此，IL-22诱导的KCs异常增殖依赖于mTOR相关信号通路。

毛兰素(Erianin)具有抗肿瘤和抗血管生成的作用, 毛兰素通过产生活性氧下调AKT/mTOR信号通路蛋白表达，对HaCaT细胞产生抗增殖和促凋亡作用[27]。一种含有1%盐酸纳曲酮的外用药物，可通过抑制PI3K/AKT/mTOR相关信号通路拮抗KCs增殖，主要表现为下调增殖相关蛋白(如PCNA、Cyclin D1等)，同时可降低炎症因子IL-6水平，能有效改善银屑病的皮损[28]。角蛋白6在银屑病斑块中表达上调，该蛋白mRNA显示5′顶端元件受mTORC1的特异性调节，抑制mTORC1可减少角蛋白6的异常表达，促进KCs的正常繁殖[29]。

自噬是KCs分化成熟的重要机制，mTOR是自噬的关键调节因子,激活的mTOR信号通路通过抑制自噬参与银屑病KCs的异常增殖。Varshney等[30]利用lllumina微珠芯片对IL-17A刺激的HEKs进行了全基因组基因表达谱分析，分析表明mTOR/p70S6K信号通路是IL-17A刺激后发生改变的重要通路，表现为p-mTOR和p-p70S6K表达上调，提示mTOR信号通路的激活发挥抑制HEKs自噬的作用。在苦参碱联合阿维A处理的HaCaT细胞中，Akt、mTOR、p70S6K表达降低，提示其通过抑制mTOR信号通路相关蛋白的活性诱导HaCaT细胞自噬，起到抗增殖作用[31]。

2.4mTOR相关信号通路在银屑病血管生成过程中的作用 血管生成是银屑病皮损斑块产生的重要因素，银屑病患者血浆和皮损组织中，血管内皮生长因子(VEGF)水平升高，可以加速血管生成。VEGF的增高受HIF-1α诱导，这两种因子对银屑病的血管生成具有协同作用，其中VEGF水平与银屑病活动性和严重程度直接相关，HIF-1α表达又受到mTORC1调控[17]。

有学者[32]观察到神经生长因子(NGF)和NGF诱导的VEGF参与银屑病皮损血管形成，机制可能与NGF通过mTOR相关信号通路增强HaCaT细胞HIF-1α和VEGF的表达相关，雷帕霉素可拮抗NGF的作用。另一研究[29]也发现，雷帕霉素局部治疗明显改善银屑病皮损红斑和鳞屑的严重程度，使斑块变薄、皮肤新生血管明显减少。

3 mTOR相关信号通路抑制剂在银屑病治疗中的应用展望

mTOR抑制剂已被用于治疗有些皮肤病(如卡波西肉瘤、结节性硬化症、Muir-Torre综合征和神经纤维瘤病等)，但对银屑病的治疗仅有少数病例报告，而在我国尚未被批准用于银屑病的临床治疗[33]。第一代mTOR抑制剂主要有雷帕霉素、依维莫司、西罗莫司衍生物等。雷帕霉素亦称西罗莫司，是最早公认的mTOR抑制剂，具有显著的抗肿瘤、抗增殖和免疫抑制作用。早在2001年，雷帕霉素与环孢素联合用药治疗重度慢性斑块型银屑病患者，研究证实了两药同用可增强疗效[34]。也有研究[35]报告，1例重症银屑病肾移植患者，联用伊维莫司和他克莫司后，其皮损较单用他克莫司显著改善。

Kim等[36]研究发现，外用雷帕霉素乳膏可以缓解IMQ诱导的银屑病小鼠皮肤炎症，治疗后小鼠皮损厚度明显减少。该研究小组还发现，经雷帕霉素治疗后，银屑病小鼠皮损皮肤TNF-α、IL-6、IL-17A、IL-22、IL-23 mRNA表达降低，提示雷帕霉素可能通过减少炎性细胞因子发挥抗银屑病作用。国内另一项研究[37]也发现，雷帕霉素可以降低TNF-α刺激HaCaT细胞产生IL-6、CXCL8及VEGF的水平。雷帕霉素可抑制TNF-α诱导的银屑病HaCaT和HEKs细胞模型的异常增殖，其机制可能与雷帕霉素逆转TNF-α诱导的银屑病细胞模型中原肌球蛋白1(TPM1)和TPM2的表达有关[38]。

越来越多的研究表明，mTOR抑制剂是治疗和减轻银屑病的有效手段，其治疗副作用也是近年来关注的焦点。Leducq等[33]统计分析了全球40余篇研究报告，262例患有11种皮肤病患者外用mTOR抑制剂，发现外用mTOR抑制剂耐受性安全性良好，不良反应仅限于使用部位的轻中度刺激性(主要表现为局部过敏、瘙痒)。系统应用雷帕霉素的副作用包括高脂血症、胰岛素抵抗、贫血、胃肠道疾病、呼吸和泌尿系统感染、睾丸功能障碍等，这些副作用中的许多是可逆的，理论上选择针对mTOR1选择性高的药物会避免上述不良反应的出现[39]。与其他免疫抑制剂相比，mTOR抑制剂对淋巴增生、神经、肝脏和肾脏毒性较低，外用的安全性更佳，适合银屑病患者长期应用，是其治疗的新选择。

4 小结

mTOR相关信号通路与银屑病发病关系密切，主要参与调控银屑病免疫失衡、角化异常及血管生成等主要发病机制。随着mTOR相关信号通路在银屑病发生发展中的深入研究，可为银屑病提供新的治疗靶点，目前已有报道部分药物影响该通路作用于银屑病发病过程，达到治疗效果，如免疫调节类药物：阿维A、环孢素、甲氨蝶呤、咪喹莫特、他克莫司；药物提取物/混合物：漆黄素、紫草素、毛兰素、苦参碱、18-β甘草次酸；阿片类受体拮抗剂：1%盐酸纳曲酮；mTOR抑制剂：雷帕霉素/西罗莫司、依维莫司；其中mTOR抑制剂有望成为银屑病患者新的有效且安全的治疗选择。