EGFR/PI3K/AKT信號通路在肺癌中的研究進展

王　娜 綜述，欒材富 審校

(1.青島大學，山東青島 266000；2.青島大學醫(yī)學院附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院，山東煙臺 264000)

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EGFR/PI3K/AKT信號通路在肺癌中的研究進展

王娜1綜述，欒材富2審校

(1.青島大學，山東青島 266000；2.青島大學醫(yī)學院附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院，山東煙臺 264000)

關鍵詞:表皮生長因子受體;磷脂酰肌醇-3激酶;AKT;肺癌;靶向治療

肺癌是臨床最常見的惡性腫瘤之一，為我國城市腫瘤相關死亡的主要病因，近年來肺癌的發(fā)病率和病死率增長迅速，嚴重危害人類健康和生命。在我國，每年大約有30萬人被診斷患有肺癌，超過25萬人因該病死亡[1]。肺癌從組織學上分為小細胞型肺癌和非小細胞型肺癌(NSCLC)，其中NSCLC占85%左右，包括鱗癌、腺癌、大細胞性肺癌[2]。NSCLC的傳統(tǒng)治療包括放療、化療和手術，但是超過75%的晚期肺癌患者不適合手術[3]。近年來腫瘤的靶向治療迅速發(fā)展，為NSCLC的治療提供了機遇。研究發(fā)現(xiàn)，EGFR/PI3K/AKT信號通路的過度激活將促進肺癌細胞增殖、 侵襲及轉(zhuǎn)移并抑制細胞凋亡[4]。

1EGFR/PI3K/AKT信號轉(zhuǎn)導通路概述

表皮生長因子受體(EGFR)也被稱為ERBB1和HER1，是一種跨膜酪氨酸激酶受體(RTK)，相對分子質(zhì)量為170×103，廣泛分布在除造血組織細胞、體壁內(nèi)胚層細胞及成熟骨骼肌細胞外的人體細胞中。EGFR是參與細胞信號通路的重要成分，由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三部分組成，其中胞外區(qū)主要與配體結(jié)合，而胞內(nèi)區(qū)含有ATP結(jié)合區(qū)和酪氨酸激酶區(qū)。EGFR 與配體在胞外區(qū)結(jié)合后形成二聚體并使胞內(nèi)區(qū)磷酸化，進而激活下游一系列信號通路。EGFR在正常的胚胎發(fā)育、組織損傷修復中發(fā)揮著重要作用，它與表皮生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子-α等共同調(diào)節(jié)人體細胞的增殖、分化、存活和轉(zhuǎn)移等[5]。研究表明，EGFR 高表達可促進腫瘤細胞增殖、抑制細胞凋亡，并使血管形成加速、 細胞黏附性增強，導致腫瘤發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移[6]。

磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)是脂類激酶家族中一員，在細胞增殖、存活等細胞功能方面具有重要的作用[7]。PI3Ks根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類，Ⅰ類又分為ⅠA和ⅠB，其中ⅠA類是異質(zhì)二聚體蛋白，在腫瘤形成中發(fā)揮重要作用。ⅠA類PI3Ks由p110(即PIK3CA)催化亞基和p85調(diào)節(jié)亞基構(gòu)成，這兩個亞基都能被表皮生長因子酪氨酸激酶(RTKs)激活。p110亞基由p110α、p110β和p110δ 3個亞型組成，分別被 PIK3CA、PIK3CB和PIK3CD基因編碼；p85亞基由5個亞型p85α、p85β、 p55α、p55γ和p50α組成。

AKT是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，也被稱為蛋白激酶B(PKB)，由N端PH區(qū)、中心催化區(qū)和C端調(diào)節(jié)區(qū)三部分組成。AKT能夠磷酸化TSC2、FOXO蛋白、eNOS、BAD及IKKα等多種蛋白底物，是細胞增殖、存活和代謝的調(diào)節(jié)器。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，屬于磷脂酰肌醇激酶相關激酶(Pikk)家族，分為mTORC1和mTORC2。

EGFR與其配體結(jié)合后，引起自身磷酸化和二聚體化，激活PI3K/AKT下游信號通路,使ⅠA類PI3Ks募集到細胞膜上，使磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)磷酸化為磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(PIP3)，PIP3作為第二信使與AKT的PH區(qū)域結(jié)合，隨后AKT的催化結(jié)構(gòu)域Thr308位點被PDK1磷酸化，而C-末端疏水區(qū)域的Ser473位點則被mTORC2磷酸化，從而激活AKT。AKT活化后使結(jié)節(jié)性硬化癥相關蛋白2和1(TSC2-TSC1)磷酸化而失活，從而導致Rheb GTP水平升高，激活mTORC1，mTORC1活化后磷酸化多種下游蛋白如核糖體p70S6激酶(p70S6K)、eIF4E結(jié)合蛋白(4E-BPs)等，這些效應蛋白共同促進腫瘤細胞的生長和蛋白質(zhì)合成[8-10]，如圖1。

圖1　　EGFR/PI3K/AKT/mTOR信號通路[11]

2EGFR/PI3K/AKT信號傳導通路的調(diào)控機制

EGFR/PI3K/AKT信號傳導通路受多種因子的調(diào)節(jié)，如Gab1、PTEN等。Grb2相關蛋白1(Gab1)是正調(diào)控因子，在EGFR/PI3K/AKT信號通路中發(fā)揮著重要作用。當EGFR被激活后，磷酸化Gab1，招募大量的PI3K等下游信號蛋白，Gab1的PH區(qū)能特異的結(jié)合PI3K激酶產(chǎn)物PIP3，促使Gab1遷移到細胞膜上，增強Gab1介導的EGFR/PI3K/AKT信號通路的傳導，而C端特異性酪氨酸磷酸化后可與PI3K調(diào)節(jié)亞基的p85結(jié)合，從而使PI3K大量激活，增強EGFR/PI3K/AKT信號的傳遞[12]。腫瘤抑制基因PTEN是EGFR/PI3K/AKT信號通路的負調(diào)控因子。PTEN具有磷酸酶活性，可以使細胞內(nèi)PIP3去磷酸化形成PIP2，使其喪失第二信使作用并阻斷PI3K信號通路。研究發(fā)現(xiàn)，PTEN表達缺失可以導致p-AKT活性增強，促進癌細胞增殖，抑制細胞凋亡[13]。此外，Zhong等[14]發(fā)現(xiàn)嵌合泛素連接酶通過負調(diào)控EGFR信號通路，促進EGFR泛素化和降解，阻滯下游的PI3K/AKT信號通路，抑制細胞的增殖和轉(zhuǎn)移，促進細胞凋亡。Yu等[15]研究發(fā)現(xiàn)mTORC1磷酸化S6激酶和Grb10后能發(fā)揮負反饋效應，減少PI3K、AKT的活化，從而抑制腫瘤細胞的發(fā)展進程。

3EGFR/PI3K/AKT信號通路在肺癌中的作用機制

EGFR作為腫瘤生長的刺激物，其突變和異常過表達與肺癌的發(fā)生有關。RAS/RAF/MEK/ERKS信號通路和PI3K/AKT信號通路是EGFR突變的2個主要的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)[16-17]。其中，PI3K/AKT作為主要的信號通路可通過直接磷酸化多種轉(zhuǎn)錄因子促進腫瘤細胞的增殖、抑制凋亡并增強細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

3.1EGFR/PI3K/AKT信號傳導通路與肺癌細胞的增殖、凋亡EGFR/PI3K/AKT信號通路是重要的抗凋亡通路，而且與新生血管的生成有關。該通路促增殖和抗凋亡機制主要包括以下3種：

3.1.1轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)途徑TGF-α通過EGFR/PI3K/AKT信號通路上調(diào)Sox-2和生存素蛋白的表達，促進腫瘤細胞的凋亡[18]。Liu等[19]發(fā)現(xiàn)TGF-β在轉(zhuǎn)錄后水平上通過EGFR/PI3K/AKT抑制TGIF(TG相互作用因子)的表達，促進轉(zhuǎn)錄細胞凋亡。

3.1.2Notch信號途徑Notch信號在調(diào)節(jié)細胞的增殖、分化、凋亡中具有重要作用。Notch家族在腫瘤細胞中主要通過EGFR/PI3K/AKT信號通路發(fā)揮作用，但是各成員扮演的角色不盡相同，Notch2上調(diào)可以抑制細胞生長和侵襲轉(zhuǎn)移，介導細胞凋亡，而敲除Notch1則可以達到上述同樣效果[20]。

3.1.3Bcl-2家族Bcl-2家族蛋白是EGFR信號通路與凋亡的主要聯(lián)系樞紐。根據(jù)其功能和四種Bcl-2同源區(qū)域不同分為三大類，其中BH3亞家族(促凋亡蛋白)中的PUMA能夠促進EGFR突變的肺癌細胞的凋亡。PI3K/AKT信號通路抑制劑能觸發(fā)FOXO轉(zhuǎn)錄因子核轉(zhuǎn)移，反式激活PUMA，促使腫瘤細胞凋亡[21]。

3.2EGFR/PI3K/AKT信號傳導通路與肺癌細胞的侵襲與轉(zhuǎn)移腫瘤細胞侵襲和轉(zhuǎn)移到遠處器官是一個復雜的過程，包括多種細胞因子、溶性生長因子、黏附受體和組織重構(gòu)。EGFR/PI3K/AKT信號通路在肺癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移中占有重要作用。上皮-間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變(EMT)是癌細胞侵襲轉(zhuǎn)移的重要機制，主要表現(xiàn)為帶有上皮標記的E-鈣黏蛋白表達下降，上皮細胞間黏附性和極性降低，而代表間葉細胞性質(zhì)的N-鈣黏蛋白和波形蛋白表達升高。E-鈣黏蛋白缺失或N-鈣黏蛋白表達升高都能加速NSCLC細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[22-23]。研究發(fā)現(xiàn)，EGF/EGFR信號通過激活PI3K/AKT下游通路，介導FoxO1核輸出信號，激活基質(zhì)蛋白酶MMP9，從而加速NSCLC的侵襲和轉(zhuǎn)移[24]。Li等[25]研究發(fā)現(xiàn)暴露在電離輻射(IR)的肺癌患者其EGFR和整聯(lián)蛋白α2β1明顯升高，它們通過介導PI3K/AKT信號通路，共同促進了腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。有研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞能夠分泌大量的乙酰膽堿，它可以激活M3毒蕈堿受體，通過EGFR/PI3K/AKT信號通路傳導促進腫瘤細胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[26]。

4以EGFR/PI3K/AKT信號通路為靶點的藥物在肺癌中的治療應用

EGFR是驅(qū)動肺癌發(fā)生和發(fā)展的主要病因之一。據(jù)報道，在NSCLC中，EFGR突變頻繁發(fā)生[27]。由于EGFR在腫瘤發(fā)生中有至關重要的作用，這使EFGR被作為最重要的靶點之一來治療NSCLC。現(xiàn)在，已知的85%～90% EGFR突變位點位于開放閱讀框的第19號外顯子的E746_A750位點和第21號外顯子的L858R位點[28]。攜帶這些突變基因的患者用EGFR-TKIs如吉非替尼、埃羅替尼或阿法替尼(二代EGFR抑制劑)進行治療后會顯著延長其無進展生存期[29]。對于攜帶特定EGFR突變的肺癌患者來說，吉非替尼等EGFR-TKIs無疑給他們帶來了福音，遺憾的是經(jīng)過一段時間治療后，患者總是不可避免的獲得耐藥性[30]。研究發(fā)現(xiàn)，多種機制參與了NSCLC患者對EGFR-TKIs的抵抗，例如PI3K/AKT通路異常激活、MET擴增[31]、肝細胞生長因子(HGF)過表達[32]、EGFR二次突變[33]及PTEN基因缺失[34]等，其中PI3K/AKT通路異常激活是EGFR-TKIs的獲得性抵抗的最重要機制。研究發(fā)現(xiàn)244-MPT通過降低EGFR的磷酸化，抑制PI3K/AKT下游信號通路,從而阻斷了吉非替尼的抵抗[35]；去甲斑蝥素(NCTD)通過抑制Met磷酸化，從而抑制PI3K/AKT下游信號通路，逆轉(zhuǎn)了HGF介導的EGFR-TKIs抵抗[36]。除了單個藥物的靶向治療，多藥物聯(lián)合靶向治療對耐藥的肺癌患者也產(chǎn)生了很好的療效。miR-34a與吉非替尼聯(lián)合靶向作用于MET克服了EGFR突變型肺癌細胞中HGF介導的吉非替尼抵抗[37]；Xie等[38]研究顯示谷氨酰胺酶C(GAC)抑制劑968與埃羅替尼聯(lián)合應用對EGFR-TKIs耐藥的NSCLC患者有很好的療效；抗EGFR突變的酪氨酸激酶抑制劑BIBW2992和抗MET擴增的酪氨酸激酶抑制劑ARQ 197聯(lián)合用藥，通過抑制PI3K/AKT和MEK/EPK信號通路，抑制細胞活力，控制細胞進程，從而避免了T790M-EGFR介導的埃羅替尼抵抗[39]。

5展望

肺癌作為臨床常見的惡性腫瘤，在隨著社會發(fā)展和環(huán)境變化的同時其發(fā)病率和病死率逐年提高，這嚴重威脅著人類的健康和生命。近年來，在肺癌發(fā)病機制方面的研究越來越多，但是肺癌的確切發(fā)病機制還不是十分清楚。EGFR/PI3K/AKT信號通路是腫瘤生長的重要通路，它的失調(diào)會加快細胞周期進程，促進腫瘤細胞生長并抑制細胞凋亡。闡明EGFR/PI3K/AKT信號通路在肺癌尤其是NSCLC中相互調(diào)節(jié)的機制，可能會加深對肺癌發(fā)生、發(fā)展機制的認識并且為設計NSCLC靶向藥物提供依據(jù)。然而，隨著基因的突變，針對EGFR突變的單靶點抗肺癌藥物已逐漸出現(xiàn)耐藥，因此，針對EGFR/PI3K/AKT信號通路的多靶點聯(lián)合用藥方案在肺癌治療中開始實施并取得了良好的療效，這為肺癌患者的治療提供了的新發(fā)展方向。

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DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2016.14.034

文獻標識碼：A

文章編號：1673-4130(2016)14-1984-04

(收稿日期：2016-01-11修回日期：2016-03-24)