mTOR信號(hào)通路與滑膜肉瘤研究進(jìn)展

劉乙澍 綜述 曲國(guó)蕃 審校

mTOR信號(hào)通路與滑膜肉瘤研究進(jìn)展

劉乙澍 綜述 曲國(guó)蕃 審校

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin，mTOR)是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，屬于磷脂酰肌醇三激酶-相關(guān)激酶家族，通過(guò)影響Akt、4EBP1和S6K1等關(guān)鍵因子在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色?；と饬?Synovial sarcoma，SS)是一種惡性程度極高的軟組織肉瘤，早期外科手術(shù)及化療是目前主流的治療方式，但晚期生存率仍不理想，通過(guò)對(duì)信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究為滑膜肉瘤的治療提供了新的研究方向。本文對(duì)近年來(lái)mTOR與滑膜肉瘤的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

mTOR；滑膜肉瘤；腫瘤

滑膜肉瘤(Synovial sarcoma，SS)是一種惡性程度極高的軟組織肉瘤，在全部軟組織肉瘤中約占7%～10%[1]，5年生存率約為61%～80%[2]，10年生存率約為10%～30%[3]，可發(fā)生于成人及兒童，晚期預(yù)后較差。早期的主要治療方案是通過(guò)完整的外科手術(shù)廣泛切除腫瘤及周邊可能浸潤(rùn)的組織，必要時(shí)需補(bǔ)充放療及化療來(lái)進(jìn)行輔助治療，異環(huán)磷酰胺及阿霉素的聯(lián)合治療被認(rèn)為是目前的一線治療方式。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin，mTOR)是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，屬于磷脂酰肌醇三激酶(Phosphoinositide 3-kinase，PI3K)-相關(guān)激酶(Related kinase，PIKK)家族，與生長(zhǎng)因子、氨基酸、營(yíng)養(yǎng)和能量傳遞信號(hào)相關(guān)，因此在細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖，蛋白質(zhì)合成和自噬中起重要作用[4-5]。

1 mTOR信號(hào)通路

1.1 mTOR 通路介紹

mTOR是一類大分子的蛋白質(zhì)，其分子量為289 kDa。mTOR信號(hào)通路起初是由酵母遺傳篩選確定為可抗真菌的大環(huán)內(nèi)酯類雷帕霉素的靶細(xì)胞[6]，后來(lái)在哺乳動(dòng)物中確認(rèn)了其特征[7]，分為mTORC1和mTORC2兩種獨(dú)特的復(fù)合物[8]，其中mTORC1對(duì)氨基酸、能量、壓力、氧氣、生長(zhǎng)因子和雷帕霉素敏感，它通過(guò)誘導(dǎo)和抑制細(xì)胞合成及分解代謝的進(jìn)程來(lái)促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)；mTORC2與細(xì)胞生長(zhǎng)因子和新陳代謝相關(guān)聯(lián)，其對(duì)急性雷帕霉素治療不敏感，但長(zhǎng)期暴露在慢性雷帕霉素治療下可破壞其結(jié)構(gòu)。

在營(yíng)養(yǎng)充沛的條件下，雷帕霉素可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬；在營(yíng)養(yǎng)缺乏的條件下，mTOR可通過(guò)調(diào)節(jié)mTORC1和mTORC2的活性使細(xì)胞發(fā)生自噬并使細(xì)胞停留在早期的G1階段[9]。進(jìn)入細(xì)胞后，雷帕霉素會(huì)形成一個(gè)叫做FKBP12(FK506-binding protein 12 kDa)的復(fù)雜微小蛋白，該蛋白與位于mTORC末端結(jié)構(gòu)域的N-末端FRB(FKBP12-rapamycin-binding)域相結(jié)合，導(dǎo)致mTOR活性改變和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的變構(gòu)從而抑制mTORC1的活性[10-11]，以調(diào)節(jié)細(xì)胞的自噬；另一方面通過(guò)參與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的組織導(dǎo)致mTORC2的失活，二者并行調(diào)節(jié)使細(xì)胞停留在早期階段[9]。

1.2 mTOR與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

mTOR信號(hào)通路上游主要通過(guò)PI3K/Akt/mTOR途徑來(lái)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生成及進(jìn)展，其作用機(jī)制是PI3K通過(guò)募集Akt/PKB(一個(gè)分子量為57kDa的絲/蘇氨酸激酶)到質(zhì)膜[12]，并通過(guò)3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶的磷酸化、PTEN的缺失、PI3K催化亞基的突變、受體酪氨酸激酶和Ras激活等多種途徑而激活亢進(jìn)[13]，隨后Akt/PKB磷酸化多種生長(zhǎng)控制效應(yīng)因子類似于MDM2，mTOR等，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)劑如Cyclin D1的合成、亞細(xì)胞定位及穩(wěn)定性，抑制Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可導(dǎo)致具有Akt升高活性的腫瘤細(xì)胞的凋亡和生長(zhǎng)抑制。

mTOR信號(hào)通路下游主要包括真核細(xì)胞翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1(4E-BP1)和核糖體蛋白S6激酶(P70S6K1)，主要調(diào)控細(xì)胞的大小及合成[10]，其機(jī)制是通過(guò)m7GTP對(duì)mRNA 5′末端的加帽來(lái)募集eIF4F復(fù)合物，eIF3，40S核糖體亞基至帽結(jié)構(gòu)[14]，雷帕霉素不能均等的抑制4EBP1和S6K1磷酸化[10]，相對(duì)于S6K1，它只能抑制4EBP1的部分磷酸化。4EBP1由mTORC1介導(dǎo)的磷酸化驅(qū)動(dòng)其從eIF4E上解離，促進(jìn)eIF4F復(fù)合物的組裝，進(jìn)行翻譯，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，調(diào)節(jié)下游蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯。S6K1通過(guò)抑制缺氧誘導(dǎo)因子-α(HIF-α)從而下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)抑制腫瘤的發(fā)展和血管生成[15]。

mTOR已經(jīng)在管理腫瘤的一般信號(hào)通路中顯現(xiàn)出重要的作用，一個(gè)主要的模型表明了癌癥依賴的蛋白Akt的活化依賴于后續(xù)mTORC1的激活以驅(qū)動(dòng)腫瘤的發(fā)生[16]，這種對(duì)mTORC1的需求已經(jīng)鼓舞了臨床上對(duì)于mTORC1抑制劑的發(fā)展。相對(duì)于mTORC1，mTORC2的研究還比較初級(jí)，胰島素可增加mTORC2的體外激酶活性，在某種程度上可用于PI3K抑制劑渥曼青霉素的治療，可見(jiàn)胰島素和PI3K信號(hào)通路可激活mTORC2，但橋接PI3K與mTORC2的關(guān)鍵點(diǎn)尚不清楚[17]，當(dāng)結(jié)節(jié)性硬化癥(Tuberous sclerosis complex，TSC)發(fā)生時(shí)抑制mTORC1的同時(shí)，激活mTORC2，生長(zhǎng)因子可刺激mTORC2的活性和一部分子單元的磷酸化，但機(jī)制尚不清楚[16]。

2 mTOR與滑膜肉瘤

2.1 mTOR影響SS的侵襲與增殖

目前關(guān)于mTOR通路與SS的相關(guān)研究較少，其中基因?qū)用娴难芯勘砻鱏S18-SSX融合基因在超過(guò)95%的SS病例中有表達(dá)[18]，已經(jīng)被確認(rèn)為SS細(xì)胞生長(zhǎng)的重要原因[19]，SHCBP1(SHC SH2-domain binding protein1)基因是SS18-SSX融合基因的下游基因，其促進(jìn)了SS細(xì)胞從G1期到S期的進(jìn)展。Peng等[27]發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)SS細(xì)胞的增殖和存活與Akt/mTOR通路的激活有關(guān)，SHCBP1基因在SS的HS-SY-II細(xì)胞系中高表達(dá)，沉默SHCBP1基因有效的推動(dòng)了PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路的激活，并且減少了SS細(xì)胞中CyclinD1的表達(dá)。Friedrichs等[12]通過(guò)對(duì)36例SS組織的研究(23例單相型，13例雙相型)發(fā)現(xiàn)，PI3K/Akt通路在SS中普遍的處于激活狀態(tài)，該通路促進(jìn)了SS細(xì)胞的生長(zhǎng)，信號(hào)抑制使SS細(xì)胞對(duì)化療藥物更加敏感，在體外的靶向PI3K實(shí)驗(yàn)通過(guò)增大PI3K抑制劑LY294002的濃度，SS細(xì)胞系表現(xiàn)為生長(zhǎng)降低，增殖減少，凋亡增加，與細(xì)胞毒性藥物合用可放大該結(jié)果，證實(shí)了該通路導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的增加和對(duì)SS細(xì)胞增殖的抑制作用。Setsu等[20]通過(guò)對(duì)112例SS患者的標(biāo)本進(jìn)行Western blot實(shí)驗(yàn)及免疫組織化學(xué)的結(jié)果顯示Akt、mTOR、4E-BP1和S6分別在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中陽(yáng)性表達(dá)，并且mTOR在上皮樣細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中呈強(qiáng)陽(yáng)性，Akt/mTOR通路及其下游的真核翻譯起始因子4E-結(jié)合蛋白(eIF4E-binding protein1，4E-BP1)與更高的有絲分裂活動(dòng)相關(guān)，該通路被激活證明與SS的臨床侵襲性相關(guān)，其中4E-BP1還與更大程度的壞死相關(guān)，對(duì)Akt通路的調(diào)控起重要作用，在少數(shù)腫瘤患者組織中4E-BP1的表達(dá)低于非腫瘤患者，并且其磷酸化的程度與細(xì)胞增殖相關(guān)。

2.2 mTOR抑制劑對(duì)SS的作用

mTOR抑制劑現(xiàn)階段主要包括以下幾類：地磷莫司(Ridaforolimus)、依維莫司(Everolimus)、西羅莫司(Sirolimus)及其他[21]。Sherif等[22]報(bào)道了在HS-SY-II及SYO-I兩種SS相關(guān)細(xì)胞系中，mTOR抑制劑地磷莫司誘導(dǎo)Akt通路的激活，加入組蛋白脫乙?；?HDAC)抑制劑伏立諾他(Vorinostat)可通過(guò)抑制HDAC 3而減弱地磷莫司誘導(dǎo)的Akt激活，其中HS-SY-Ⅱ細(xì)胞系對(duì)地磷莫司的敏感性高于SYO-Ⅰ細(xì)胞系，通過(guò)該途徑抑制SS的生長(zhǎng)。體外實(shí)驗(yàn)闡述了地磷莫司及伏立諾他可通過(guò)協(xié)同效應(yīng)影響SS化療所用細(xì)胞毒性藥物，例如多柔比星，它們可以作為一種化療保護(hù)劑，通過(guò)與細(xì)胞毒性藥物聯(lián)合應(yīng)用可減少藥物劑量，以實(shí)現(xiàn)控制腫瘤所需的化療劑量。在對(duì)于地磷莫司開(kāi)展的三期臨床實(shí)驗(yàn)中，其中包括23名SS地磷莫司使用者及37名安慰劑患者，所有患者的獨(dú)立放射學(xué)檢查對(duì)無(wú)進(jìn)展生存期的分析顯示，使用地磷莫司組相對(duì)危險(xiǎn)程度降低了28%[23]。通過(guò)該臨床試驗(yàn)表明，使用mTOR抑制劑的維持治療可以改善晚期患者的疾病控制，延遲疾病的進(jìn)展。依維莫司對(duì)于SS的臨床試驗(yàn)尚停留于二期，但已經(jīng)應(yīng)用于胃腸道和肺的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的輔助治療[24]。Yasui等[25]報(bào)道了mTOR抑制劑RAD001，即依維莫司，通過(guò)誘導(dǎo)G1細(xì)胞周期停滯，強(qiáng)有力的抑制SS的增殖，并在體外所有SS細(xì)胞系中顯著減弱p70S6K和S6磷酸化。在該研究中，SS細(xì)胞系對(duì)于RAD001治療在細(xì)胞增殖測(cè)定和Akt/mTOR轉(zhuǎn)錄分析中的應(yīng)答可分為兩組：高敏感性的Yamato-SS，Aska-SS細(xì)胞系及低敏感性的SYO-1，Genb-SS，YaFu-SS細(xì)胞系。在大鼠接種的高敏感組模型中，RAD001顯著的抑制了腫瘤的生長(zhǎng)并減少了PCNA陽(yáng)性細(xì)胞的數(shù)量。一項(xiàng)對(duì)于西羅莫司的二期臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示[26]，16%的患者表現(xiàn)為抗腫瘤活性，至少12周表現(xiàn)為腫瘤無(wú)進(jìn)展，其中一例非橫紋肌軟組織肉瘤的患者經(jīng)過(guò)了7周期的治療后表現(xiàn)穩(wěn)定。Emily等[27]報(bào)道了MLN0128作為一種選擇性高效二代ATP競(jìng)爭(zhēng)性泛-mTOR激酶抑制劑，可同時(shí)作用于mTORC1及mTORC2，對(duì)于mTORC1：以濃度方式抑制mTORC1的靶向標(biāo)記4E-BP1、S6的磷酸化，并抑制因mTORC1負(fù)反饋而發(fā)生的Akt再活化；對(duì)于mTORC2：抑制N-myc下游調(diào)控基因1(NDRG1)在Thr346點(diǎn)位的磷酸化，從而產(chǎn)生對(duì)mTORC2的抑制效果，兩方面共同作用表現(xiàn)為對(duì)SS顯著的抗增殖效果。

2.3 mTOR影響SS細(xì)胞的自噬

PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路作為自噬的重要調(diào)控途徑是眾所周知的，其中mTOR作為自噬的主要調(diào)節(jié)因子，以兩個(gè)復(fù)合物mTORC1和mTORC2的形式存在。Cai等[28]報(bào)道了氧化苦參堿(Oxymatrine，OMT)可通過(guò)劑量和時(shí)間的方式作用于高遷移率蛋白組1(HMGB1)/Akt/mTOR通路產(chǎn)生細(xì)胞毒性，作用于SS組織中的SW982細(xì)胞，抑制細(xì)胞活力，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬，這種自噬還通過(guò)HMGB1/Akt/mTOR調(diào)節(jié)SW982細(xì)胞對(duì)于OMT的敏感性，這些表明OMT誘導(dǎo)的自噬可以保護(hù)SW982細(xì)胞免受OMT的細(xì)胞毒性。通過(guò)調(diào)控mTOR影響的細(xì)胞自噬可能是一種治療SS的新策略。

3 小結(jié)與展望

mTOR在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色，它在腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、增殖等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，對(duì)其作用機(jī)制及相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行研究對(duì)于認(rèn)識(shí)和治療腫瘤有著重要意義。mTOR通路對(duì)于SS一部分細(xì)胞系的作用及其抑制劑的應(yīng)用，與細(xì)胞毒性藥物的合用在臨床中已經(jīng)初見(jiàn)成效，但是該通路對(duì)于SS轉(zhuǎn)移的作用機(jī)制尚不明確。因此，研究mTOR通路與SS轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系，可為進(jìn)一步治療SS提供更有效的治療方案，提高患者的生存率。

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ResearchprogressofmTORsignalingpathwayandsynovialsarcoma

LIUYishu，QUGuofan

Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

The mammalian target of rapamycin(mTOR)is a ser/threonine protein kinase，which belongs to the family of phosphatidylinositol trioxolase-related kinases.By influencing key factors such as AKT，4EBP1 and S6K1，play an important role in the development of tumors.Synovial sarcoma(SS)is a highly malignant soft tissue sarcoma，early surgery and chemotherapy is the mainstream of the current treatment.However，late survival rate is still not ideal.In order to provide A new direction for treatment of synovial sarcoma is provided through the reseach of signaling pathway conduction.In this paper，recent studies on mTOR and synovial sarcoma are reviewed.

mTOR；Synovial sarcoma；Tumor

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院(哈爾濱 150081)

劉乙澍，男，(1993-)，碩士研究生，從事骨與軟組織腫瘤診斷、治療及相關(guān)基礎(chǔ)的研究。

曲國(guó)蕃，E-mail：guofanqu@126.com

R736.1

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.05.018

(收稿：2017-02-22)