作者：李文超 ，陈军宝，卢宏柱
肾细胞癌是世界十大致死癌症之一，在我国泌尿系肿瘤 中发病率仅次于膀胱癌。研究发现，肾癌患者中30％发生转 移，另有30％在10年内有发生转移的危险，并且转移性肾癌 对放化疗及系统性治疗具有较高的耐受性 。磷脂酰肌醇 3一激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白(phosphatidylin0sitol 3一 kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin，PI3K/ Akt/mTOR)信号通路是细胞内重要的信号转导通路之一，主 要通过改变下游效应分子的活化状态影响细胞增殖、凋亡、转 基金项目：国家大学生创新创业训练计划资助项目(111048913) 化及血管生成等生物学过程。近 年来研究表明，PBK/Akt/mTOR 信号通路在肾癌细胞中广泛激 活，通过PI3K/Akt/mTOR信号抑 制剂阻断效应分子活化、促进细 胞凋亡已经成为治疗肾癌的新思 路 j。该文就PBK/Akt/mTOR 信号通路在肾细胞癌中的研究进 展进行综述。
1 PI3K/Akt/mTOR信号通路
PI3K是一类特异性磷酸化 肌醇磷脂3位羟基的激酶，静息 状态下普遍存在于细胞质中。 PI3K可以通过与具有磷酸化酪 氨酸残基的生长因子受体或连接 蛋白相互作用而被激活，也可以 与Ras和pl1O直接结合使PI3K 活化。PI3K活化产生的类脂产 物有3，4一二磷酸磷脂酰肌、3，5-二磷酸磷脂酰肌醇和3，4，5- 三磷酸磷脂酰肌醇。依据PI3K结构及底物特异性可分为I、 Ⅱ、Ⅲ型，I型PBK是由催化亚基pl10和调节亚基p85构成 的异二聚体，可分为I A(PI3Kot、p、8)和I B(PI3 )两个亚 型，它们分别通过酪氨酸激酶受体、G蛋白受体活化，其作用 是催化磷脂酰肌醇PI在D3位磷酸化，将底物二磷酸磷脂酰 肌醇转化为三磷酸磷脂酰肌醇。三磷酸磷脂酰肌醇可作为第 二信使与细胞内含有PH(pleckstrin homolgy)结构域的信号蛋 白Akt结合，Akt转位于细胞膜并获得催化活性。?
Akt是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，也是PI3K下游的关键蛋白之一。Akt家族有Aktl、Akt2、AktS三个亚型，又被 称为PKBct、PKBI3、PK 。三磷酸磷脂酰肌醇与Akt结合后， 在3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1和3一磷酸肌醇依赖性蛋白激 酶2的参与下使Ser473、Thr308位点磷酸化，其最终结果导致 Akt完全活化。活化的Akt激活或抑制下游包括roTOR、Bad、 胱天蛋白酶9、周期蛋白D1、核转录因子KB在内的诸多靶 蛋白。?
mTOR是一种高度保守的调控细胞生长和代谢的丝氨 酸/苏氨酸激酶，受到PI3K/Akt信号通路的直接调控。mT0R 在生物体内以两种复合物的形式存在，即mTORC1和 mTORC2。Akt通过抑制抑癌蛋白和结节性硬化症复合蛋白 形成异二聚体而激活mTOR，这种异二聚体复合物是mTOR 上游的负性调控因子。在肿瘤细胞中，PI3K/Akt信号通路并 不是调节mTOR的唯一途径。?
2 PI3K/Akt/mTOR信号通路与肾细胞癌的发生和发展
2．1 人第1O号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因。
肾细胞癌起源于肾小管上皮细胞，主要分为透明细胞癌、乳 头状癌、嫌色细胞癌、集合管癌、未分类癌，其中以透明细胞癌 最常见，占肾癌的80o/~85％。在肾癌中，细胞因子受体激酶 激活及抑癌基因人第lO号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白 同源的基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromo- some ten，PTEN)的失活可导致PI3K/Ak mTOR信号通路异 常激活。?
PTEN是1997年首次报道的、具有双特异磷酸酶活性的 抑癌基因，位于染色体10q23，有蛋白磷酸酶活性和脂质磷酸 酶活性，主要通过后者来发挥抑癌功能。研究证实，PTEN的 调节在PI3K/Akt/mTOR途径中具有关键作用，PTEN的磷酸 酶功能区能够使磷酸化的Tyr、Set、Thr去磷酸化，将三磷酸磷 脂酰肌醇去磷酸化为二磷酸磷脂酰肌醇从而实现对PI3K/ Akt信号通路的负性调节 J。Schneider等 用Western Blot 法对135例肾透明细胞癌的PTEN表达做定量分析，发现术 后5年内低表达PTEN的患者大部分死于癌转移；对转染 PTEN和同型突变PTEN的786-0细胞注人无胸腺小鼠做定 量分析，发现PTEN基因与肾癌的转移性相关联。在肾癌细 胞中Akt磷酸化水平与PI3K水平呈正比，而与PTEN水平呈 反比，并且mTOR在肾癌细胞中高度表达 。这些研究表 明，抑癌基因PTEN的失活可导致PI3K/Ak rnTOR信号通路 异常激活并促进肿瘤进展，是影响转移性肾癌患者预后的危 险因素。?
2．2 细胞增殖及血管生成PI3K/Akt/mTOR信号通路通过 各种途径抑制细胞凋亡、加快细胞周期、促进血管形成和肿瘤 细胞转移，直接影响肾癌的发生、发展、转归及预后。PI3K/ Akt信号通路可通过抑制p21、p27表达及增加周期蛋白依赖 性蛋白激酶和周期蛋白的表达促进细胞G 期进展，加速细胞 增殖。Shanmugasundaram等 对s期激酶相关蛋白2/p27的 研究证实，PI3K/Akt/mTOR信号途径通过上调S期激酶相关 蛋白2蛋白表达激活mTORC2，导致核p27蛋白水平降低，使 细胞在G 期进展。mTORC2激活在肾癌细胞周期的G。一S期 间发挥了促进细胞增殖的作用 J。也有研究表明，受PI3K/ Akt信号通路活化的Akt不仅对细胞生存、蛋白质的产生及 早期反应因子翻译具有显著影响，而且可能有助于肾细胞癌的血管生成'。 。Tsavachidou．Fenner等 通过对37例肾细胞 癌患者不同蛋白及基因表达的评估，发现肾细胞癌抗血管生 成治疗的效果与PI3K信号系统激活程度关系密切。这些研 究说明，PI3K/Ak mT0R信号途径异常激活导致肾癌细胞抗 凋亡能力增强、细胞增殖及血管形成。?
2. 3 肿瘤的侵袭和转移肿瘤的侵袭和转移与细胞外基质 的降解及肿瘤血管的大量生成有密切关系，基质金属蛋白酶 (matrix metalloproteinases，MMPs)是降解细胞外基质的重要酶 类。PI3K/Ak mT0R信号通路中，活化的Akt能够增加核转 录因子KB的转录活性，使MMP-2、MMP-9水平增加，细胞运 动增强，促进肿瘤侵袭。有研究发现，对透明细胞性肾细胞癌 使用PI3K抑制剂LY294002或Akt抑制剂后，MMP-2水平明 显降低，说明PI3K/Ak mTOR信号通路影响MMP-2激活和 透明细胞性肾细胞癌的侵袭能力 J。在Kawata等 的试验 中，对120例无远处转移、未侵犯肾周筋膜的肾透明细胞癌患 者用MMP．2和MMP-9进行免疫着色，通过半定量多元分析 这些因素的免疫反应性来检测癌特有的生存率，发现MMP-9 与高级别肾癌具有明显相关性，且MMP-9与肾癌的预后呈正 相关。总之，PI3K/Akt/mT0R信号通路可通过影响MMPs的 激活促进肾癌细胞侵袭和转移。?
3 以PI3K/Akt/mTOR信号通路分子为靶点的肾细胞癌治 疗策略?
3．1 PBK抑制剂 目前研究较多的靶向PI3K的抑制剂有 LY294002和渥曼青霉素，这两种抑制剂能够影响细胞密度及 细胞活性从而使肾癌细胞凋亡，同时也能够使Akt磷酸化水 平在短时间内降低。Sourbier等 对同一组被移植。肾癌细胞 的裸鼠进行实验，发现LY294002抑制了肿瘤的生长并使Akt 磷酸化水平降低，表明P13K/Akt/mTOR信号抑制剂的作用靶 点是Akt的激活位点，LY294002和渥曼青霉素对于肾癌细胞 中抑制Akt的激活作用具有特异性。体内实验中，LY294002 显著控制了肿瘤诱发的血管生成和肿瘤生长 。Horiguchi 等 用LY294002对肾细胞癌(786-0)鼠进行治疗后发现Akt 磷酸化水平降低，细胞凋亡率从5．5％ 增加到7．7％ ，可见 PI3K抑制剂对于肾细胞癌的治疗具有重要意义。目前由于 LY294002和渥曼青霉素的化学属性及相关不良反应，这些化 合物在临床上使用受限，多用于PI3K抑制剂的研究。?
3．2 mTOR抑制剂 mTOR抑制剂主要针对于mTORC1，可 阻断多种细胞生长因子的促细胞分裂作用，继而抑制 mTORC2下调血管内皮生长因子、血小板衍生生长因子水平。 雷帕霉素是一种研究比较成熟的mTOR抑制剂，作用于 mTOR下游转导通路p70s6k和4E-BP1，抑制细胞周期Gl-S 期的转录和翻译，发挥抑制mTOR的作用。在大多数类型的 肿瘤治疗中，mTOR抑制剂主要是控制肿瘤进展而不是使肿 瘤消退。最近的研究表明，雷帕霉素及其类似物具有明确的 抗肿瘤活性，有关血管内皮生长因子抑制剂及roTOR抑制剂 对肾癌的联合疗效正在研究中，对肾细胞癌动物模型的研究 发现，mTOR抑制剂与血管内皮生长因子抑制剂(如苏尼替 尼、索拉菲尼)具有协同抗肿瘤作用 。Serova等 为了评 估第一代雷帕霉素类似物(依维莫司，替西罗莫司)和第二代 mTOR抑制剂(AZD．8055)，PI3K抑制剂(BKM-120)或双重抑 制剂(BEZ．235、GDC-0980)在具有索拉非尼或舒尼替尼耐药性特点的肝细胞癌和。肾细胞癌中的效果，使用3一(4，5一二甲基 噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴盐比色法检测药物的抗增殖 性，用Western印迹法检测药物对细胞信号转导的影响。结 果发现，雷帕霉素类似物抑制mTORC1下游目标，并对肾细 胞癌细胞具有抗增殖作用。第二代药物是mTORC1强效抑 制剂，对于索拉非尼或舒尼替尼耐药性肾细胞癌细胞也表现 出较强的抑制细胞增殖作用 。替西罗莫司是第一个被证 明对晚期肾癌患者有效的roTOR抑制剂，而依维莫司是一种 不同于西罗莫司脂化物的口服roTOR抑制剂。研究表明，替 西罗莫司和依维莫司在体内和体外的试验中均表现出良好的 稳定性和抗增殖活性，并且单独或联合用药效果都比较显著， 替西罗莫司和依维莫司已被美国食品药物管理局批准用于治 疗转移性肾癌 。?
由于替西罗莫司和依维莫司在代谢、制剂和剂量等方面有 所差异，治疗对象不尽相同。已被批准的mTOR抑制剂替西罗 奠司和依维莫司是治疗肾细胞癌的重要选择，临床实践指南建 议使用替西罗莫司治疗转移性肾癌预后不良的患者，而依维莫 司作为转移性肾癌患者经血管内皮生长因子抑制剂治疗无效 后的标准治疗方案 。目前针对PI3K/Akt/mTOR信号通路 的各类抑制剂正在研究中，包括mTORC1/mTORC2激酶结构 域抑制剂、mTOR/PDK双重抑制剂、PI3K选择性抑制剂等。?
3．3 NVP-BEZ235 NVP-BEZ235(C30H23N50)是一种PI3K 和mTOR的双重抑制剂，它在药理学上的优势及体内给药的控 制使其能在肿瘤组织中高度持续的发挥作用 。NVP． BEZ235同时抑制mTORC1和mTORC2，对p-Akt的抑制作用增 强，相比LY294002或雷帕霉素或LY294002与雷帕霉素联合治 疗抑制作用更加显著 。Cho等 在肾细胞癌的细胞株体内 和体外的试验中发现，使用NVP-BEZ235后细胞均表现出生长 停滞，抑制作用较为显著。Roulin等 使用NVP．BEZ235和索 拉非尼对肾癌细胞株786-0和Caki-l进行处理后发现，肿瘤细 胞的扩散均受到不同程度的抑制，并且NVP-BEZ235和索拉非 尼联用的效果要优于单独使用。n等 通过测试786-0细胞 株的存活率、凋亡和自噬来评价NVP的效果，结果发现NVP 可抑制肾癌细胞生长、诱导细胞凋亡和自噬，并且NVP与自噬 抑制剂联用可增强抑制生长和诱导凋亡的效果。NVP．BEZ235 目前正处于临床试验阶段，在肾细胞癌模型中表现出高度活跃 性，进一步评估这种化合物在肾细胞癌中的作用是必要的 。?
4 展望
PDK/Akt/mTOR信号通路由于各种原因被激活后促进 肿瘤的进展和转移，在许多恶性肿瘤的发生、发展中都发挥着 重要作用，已经成为肿瘤治疗的新靶点。但是，目前对于 PDK/Akt/mTOR信号通路的生物特性及作用机制认识还不 全面，特别是在肾细胞癌中与PDK/Akt/mTOR相关的诸多 问题还有待于进一步研究。PI3K/Akt/mTOR信号通路的下 游靶蛋白如何在肾细胞癌中发挥作用以及肾细胞癌固有耐 药性的分子基础目前尚未研究明确。新一代的PI3K/Akt/ mTOR信号通路抑制剂正在临床试验阶段，抗肿瘤药物的联 合治疗将成为未来临床研究的热点。随着研究的深入， PI3K/Akt/mTOR信号通路将成为一个更加精确的靶点，并 且肾癌患者将会极大地受益于PDK/Akt/mTOR信号通路抑 制剂。?
2015-06-30