mTOR信號(hào)通路在非小細(xì)胞肺癌骨轉(zhuǎn)移中的作用研究進(jìn)展

趙雪強(qiáng)，林 云

（桂林醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科 廣西 桂林 541199）

隨著手術(shù)、化療、分子靶向治療及放療等綜合治療后患者的中位生存期較前明顯延長(zhǎng)，但肺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生率亦隨之增高，為30%～40%，骨轉(zhuǎn)移發(fā)生后，患者將出現(xiàn)骨痛、病理性骨折、高鈣血癥等骨轉(zhuǎn)移有關(guān)事件，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和總生存率[1]。在肺癌骨轉(zhuǎn)移過程中，肺癌細(xì)胞首先要經(jīng)過脫離病灶和向外侵襲、趨化和遷移以及黏附等過程，到達(dá)骨組織后，癌細(xì)胞和骨基質(zhì)細(xì)胞相互作用，從而導(dǎo)致了骨轉(zhuǎn)移灶的形成。肺癌骨轉(zhuǎn)移中，大部分是溶骨性改變，成骨性骨轉(zhuǎn)移和混合型骨轉(zhuǎn)移相對(duì)少見。研究其骨轉(zhuǎn)移機(jī)制有利于開拓新的治療方向。雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，對(duì)于蛋白質(zhì)翻譯、腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、凋亡和自噬等具有重要的調(diào)控作用[2]。本文將對(duì)mTOR通路在非小細(xì)胞肺癌骨轉(zhuǎn)移的影響進(jìn)行綜述，為非小細(xì)胞肺癌骨轉(zhuǎn)移的預(yù)防和治療提供新的方向。

1.mTOR概述

mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，其羧基末端結(jié)構(gòu)域與磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositide 3-kinases,PI3K）的催化區(qū)域相似，并且屬于PI3K相關(guān)激酶（PIKK）脂質(zhì)激酶超家族，290 kDa的蛋白。mTOR是一種環(huán)境傳感器，包括mTORC1、mTORC2，整合了來自生長(zhǎng)因子，能量狀態(tài)，氧氣和氨基酸的信號(hào)，以控制幾種重要的細(xì)胞功能，調(diào)節(jié)帽依賴性翻譯，從G1期到S期的細(xì)胞周期進(jìn)程，DNA修復(fù)，端粒長(zhǎng)度，生物發(fā)生和細(xì)胞死亡。mTORC1的下游效應(yīng)器主要有3個(gè)：4EBP1、S6K1和ULK1。激活的mTORC1通過通過使真核翻譯起始因子4E（eukaryotic translation initiation factor4e, eIF-4E）結(jié)合蛋白（translation factor eIF4E-binding protein 1, 4E-BP1）失活，促進(jìn)eIF4E誘導(dǎo)的翻譯過程的進(jìn)行；激活核糖體蛋白S6激酶1（ribosomal protein S6Kinase 1, S6K1）,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成[3]；通過自噬相關(guān)蛋白（unc-51-like kinase 1,ULK1）調(diào)控細(xì)胞自噬過程[4]。

mTORC2的研究起步較晚，mTORC2通過激活PKCα和Rho GTPase調(diào)節(jié)細(xì)胞-骨骼代謝和節(jié)細(xì)胞存活和脂質(zhì)代謝[5]。

2.mTOR與非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移的關(guān)系

2.1 肺癌細(xì)胞從原發(fā)灶脫落和轉(zhuǎn)移

肺癌細(xì)胞從腫瘤灶脫落，突破細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜構(gòu)成的屏障是癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的必要條件?；|(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）和黏附分子在癌細(xì)胞脫落與聚集、黏附與去黏附過程中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)瘦素通過mTOR信號(hào)通路促進(jìn)肺癌細(xì)胞遷移[6]。詹曉峰等[7]研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素通過mTOR-p70S6K信號(hào)通路抑制A549細(xì)胞球的細(xì)胞增殖、成球能力及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）。丁志丹等[8]利用細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)和劃痕實(shí)驗(yàn)觀察到貝母素乙抑制A549細(xì)胞的侵襲和遷移能力，貝母素乙可使A549細(xì)胞PI3K/Akt/mTOR通路激活受阻，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)貝母素乙抑制A549細(xì)胞的MMP-9、MMP-2、N-cadherin和vimentin的表達(dá)，下調(diào)A549細(xì)胞的FN蛋白表達(dá)，并呈時(shí)間和濃度依賴性，貝母素乙通過調(diào)控PI3K/Akt/mTOR通路活性減緩A549細(xì)胞EMT進(jìn)程的作用。

2.2 肺癌細(xì)胞進(jìn)入血液中

當(dāng)肺癌細(xì)胞進(jìn)入人外周血液中后，受到了人免疫細(xì)胞的攻擊、外周血液流體剪切力學(xué)的影響以及失去細(xì)胞外基質(zhì)的支持作用，最終導(dǎo)致循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cells, CTCs）大量凋亡，這種現(xiàn)象稱為失巢凋亡，是一種特殊類型的程序性死亡，在腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移過程中起主要作用。在抗腫瘤免疫應(yīng)答中，細(xì)胞程序性死亡配體1（programmed cell death 1 ligand 1, PD-L1）在腫瘤細(xì)胞的表達(dá)從而讓T淋巴細(xì)胞不能有效誘導(dǎo)CTC死亡而發(fā)生免疫逃逸[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，mTOR通路可影響腫瘤微環(huán)境內(nèi)免疫細(xì)胞的活性和PD-L1表達(dá)，參與免疫抑制微環(huán)境的形成，阻斷mTOR通路，恢復(fù)患者機(jī)體的免疫應(yīng)答，增強(qiáng)抗腫瘤固有的免疫效應(yīng)[10]。腫瘤細(xì)胞表達(dá)PD-L1、活化T淋巴細(xì)胞的共刺激分子（CD80和CD86等）的低表達(dá)或不表達(dá)，導(dǎo)致T細(xì)胞活化的第二信號(hào)提供受阻，腫瘤細(xì)胞因此發(fā)生免疫耐受。另外，腫瘤患者血循環(huán)中不同的細(xì)胞成分在促進(jìn)CTC的免疫逃逸方面也起著不同的作用。

2.3 肺癌細(xì)胞在骨內(nèi)定植

肺癌細(xì)胞歸巢并骨髓中定植，到達(dá)骨組織前，首先腫瘤細(xì)胞要突破外周血管的屏障。骨髓基質(zhì)中的趨化因子CXCL12和定位在腫瘤細(xì)胞膜上的特異性受體CXCR4和CXCR7結(jié)合，產(chǎn)生相互作用，促使肺癌細(xì)胞突破血管屏障，進(jìn)入骨髓中。CXCL12不僅是促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞趨化作用的重要配體，還是驅(qū)動(dòng)血循環(huán)中的造血祖細(xì)胞募集到骨髓的調(diào)節(jié)因子。骨轉(zhuǎn)移病灶中的腫瘤細(xì)胞可通過提高CXCR4和CXCR7的表達(dá)模仿造血祖細(xì)胞歸巢至骨的過程，使腫瘤細(xì)胞的CXCL12濃度在骨髓中高表達(dá)[11]。

3.mTOR與骨代謝

在生理狀態(tài)下，穩(wěn)定的骨代謝受到精密的控制，肺癌細(xì)胞發(fā)生骨轉(zhuǎn)移后，黏附在骨髓基質(zhì)的肺癌細(xì)胞會(huì)打破代謝平衡，建立起促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)、加速骨質(zhì)破壞的不良循環(huán)。巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor, MCSF）、核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand, RANKL）和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）等破骨細(xì)胞分化相關(guān)因子通過mTORC1/S6K通路誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的分化、阻止破骨細(xì)胞凋亡[12]。破骨細(xì)胞的生成和成熟是溶骨性改變的關(guān)鍵。通過建立肺癌細(xì)胞與破骨細(xì)胞前體細(xì)胞培養(yǎng)模型，藥物干預(yù)后發(fā)現(xiàn)淫羊藿素通過腺苷酸激活蛋白激酶（adenosine 5‘-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK）/mTOR通路抑制肺腺癌細(xì)胞誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化[13]。腫瘤細(xì)胞和成骨細(xì)胞形成異型黏附連接，從而改善mTOR活性并引導(dǎo)骨定植。當(dāng)腫瘤細(xì)胞來源的血管細(xì)胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1）與破骨細(xì)胞祖細(xì)胞結(jié)合，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化，這種細(xì)胞間的相互影響不但代表了骨轉(zhuǎn)移微環(huán)境而且也代表了臨床上的骨轉(zhuǎn)移關(guān)鍵步驟。分布在骨髓中的腫瘤細(xì)胞在骨髓中建立了第一個(gè)立足點(diǎn)，與造血干細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)以占領(lǐng)轉(zhuǎn)移前的生態(tài)位。成骨細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞之間的相互作用導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞中mTOR的活化。因此，mTOR的過度激活導(dǎo)致骨骼吸收增加，但也導(dǎo)致了從轉(zhuǎn)移前腫瘤小環(huán)境轉(zhuǎn)化為微轉(zhuǎn)移，然后發(fā)生骨轉(zhuǎn)移[14]。

4.展望

綜上所述，目前，我們對(duì)mTOR信號(hào)通路在非小細(xì)胞肺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生機(jī)制還有待完善，需要肺癌的臨床和基礎(chǔ)等學(xué)科的相互合作研究，進(jìn)一步探索。相信隨著對(duì)mTOR信號(hào)通路在非小細(xì)胞肺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移作用的研究深入，將會(huì)對(duì)治療和預(yù)防肺癌骨轉(zhuǎn)移提供更多的理論和實(shí)踐依據(jù)。