基于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路調(diào)控自噬治療動脈粥樣硬化的研究進展▲

傅為武 歐陽雅蓉 黃景偉 盧 帥 黃冬歡 羅麗瓊 王慶高

(1 廣西中醫(yī)藥大學研究生學院，南寧市 530001，電子郵箱：407536408@qq.com；2 廣西中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院心血管科，南寧市 530023)

【提要】 動脈粥樣硬化是一種慢性進展性血管疾病，是許多心腦血管疾病的主要病因。隨著人們生活水平的提高及人口老齡化等，動脈粥樣硬化發(fā)生率逐年升高，并有低齡化趨勢。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，參與細胞生長、增殖、自噬及凋亡等多種生物學過程，是自噬的關鍵調(diào)節(jié)因子。有研究發(fā)現(xiàn)，mTOR通路調(diào)控自噬不僅參與動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展進程，還影響動脈粥樣硬化的治療效果。本文就近年來基于mTOR通路調(diào)控自噬在動脈粥樣硬化中作用的研究進展進行綜述，旨在為臨床防治動脈粥樣硬化提供新的思路和方向。

動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)是一種具有高發(fā)病率和高死亡率的血管疾病，是一系列心腦血管疾病發(fā)病的主要原因。但目前對其致病機制尚未完全認識，導致AS的防治仍存在較大困難[1-2]。有研究顯示，自噬在AS的發(fā)生和發(fā)展中起著至關重要的作用[3]，而哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路又可以調(diào)控自噬。本文基于mTOR信號通路調(diào)控自噬在 AS中作用的研究進展進行綜述。

1 mTOR信號通路概述

mTOR是一種非典型的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，它作為磷酸肌醇-3-激酶(phosphatidylinositide-3-kinase，PI3K)相關激酶家族成員，通過與相當數(shù)量的伴侶蛋白結合形成mTOR復合物1(mTOR complex 1，mTORC1)和mTOR復合物2(mTOR complex 2，mTORC2)[4]。mTORC1主要通過促進合成代謝過程(包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和細胞器的生物合成)和限制分解代謝過程(例如自噬)來調(diào)節(jié)細胞的生長和增殖，而mTORC2則主要維持細胞骨架結構和細胞生長[5-6]。在多種因素作用下mTOR被活化后參與細胞生長、增殖、自噬及凋亡等生物學過程[7]。mTOR信號通路可整合細胞內(nèi)外信號，調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)各種生理和病理過程[8]。

2 mTOR信號通路調(diào)控自噬機制

自噬是細胞降解大分子物質(zhì)的一種新陳代謝過程，該過程可以降解細胞內(nèi)受損的細胞器、特定大分子物質(zhì)以及入侵的病毒和細菌等[9]。自噬受到多種信號通路調(diào)節(jié)，其中mTOR是影響自噬的主要蛋白質(zhì)之一[10]。UNC-51樣激酶1(UNC-51-like kinase 1，ULK1)蛋白激酶復合體是自噬的始動分子，正常情況下被mTOR磷酸化而處于失活狀態(tài)，因此mTOR是細胞自噬的一個重要負調(diào)控因子，其在細胞自噬中處于中心調(diào)控地位[11-12]。

mTOR調(diào)控自噬的信號傳導通路主要有PI3K/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)/mTOR通路和腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activated protein kinase，AMPK)/mTOR通路，其中PI3K/Akt/mTOR通路抑制自噬，AMPK/mTOR通路誘導自噬[13]。mTORC1是細胞分解代謝的關鍵調(diào)節(jié)劑，上游調(diào)節(jié)mTORC1活性最重要的蛋白質(zhì)是結節(jié)性硬化復合物。結節(jié)性硬化復合物通過將Ras同源蛋白(Rheb)從有活性的鳥嘌呤三核苷酸磷酸形式轉變?yōu)闊o活性的鳥嘌呤二核苷酸磷酸形式來抑制mTORC1活性，誘導自噬；也可以通過阻斷鳥苷三磷酸酶提高mTOR信號傳導的能力，從而抑制自噬[14]。mTORC1下游可以通過直接磷酸化核糖體蛋白S6激酶1和真核翻譯起始因子4E結合蛋白兩個關鍵底物來促進蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等合成，調(diào)節(jié)自噬[15]。

3 mTOR通路在AS中的作用

3.1 mTOR信號通路對早期AS的影響 血管內(nèi)皮細胞損傷是AS的初始機制，保護內(nèi)皮細胞結構的完整性，可以防止AS的發(fā)生。相關研究證實在AS早期，mTOR信號通路被激活后可以抑制內(nèi)皮細胞自噬，促進內(nèi)皮細胞的增殖，從而促進損傷內(nèi)皮細胞的修復。Zhu 等[16]發(fā)現(xiàn)一些長鏈非編碼RNA相關基因組通過激活mTOR信號通路，抑制冠心病血管內(nèi)皮細胞自噬，修復內(nèi)皮細胞損傷，增加內(nèi)皮細胞活力。mTOR激活劑可以抑制氧化低密度脂蛋白誘導的血管內(nèi)皮細胞自噬和凋亡，保護內(nèi)皮細胞，抑制載脂蛋白基因敲除小鼠AS的發(fā)生和發(fā)展[17]。

3.2 mTOR信號通路對中晚期AS的影響 在AS的中晚期階段，多種因素共同作用可以引起血管平滑肌細胞的增殖、遷移，破壞血管壁結構，同時合成、分泌相關物質(zhì)，構成斑塊基質(zhì)[18]。有研究發(fā)現(xiàn)，多種長鏈非編碼RNA通過抑制mTOR信號，促進血管平滑肌細胞增殖等，促進AS[19-20]。在AS中后期，巨噬細胞通過誘發(fā)血管炎癥反應，合成并分泌大量生長因子和促炎介質(zhì)，促進AS進展[18]。Guo等[21]發(fā)現(xiàn)相關長鏈非編碼RNA通過激活mTOR信號通路，抑制自噬，導致巨噬細胞增多，從而激活炎癥因子，如血管細胞黏附分子1、單核細胞趨化蛋白1和白細胞介素6，促進AS。

4 基于mTOR信號通路治療AS的研究進展

4.1 控制血脂 低密度脂蛋白通過一系列病理過程,加重內(nèi)皮細胞損傷，加速AS。目前主要采用他汀類降脂藥配合依折麥布[22]降低低密度脂蛋白水平，但該療法對肝腎功能影響較大。前蛋白轉化酶枯草桿菌蛋白酶kexin 9抑制劑不良反應少，但價格過于昂貴。mTOR抑制劑(雷帕霉素、依維莫司等)可以逆轉血脂異常，阻止AS的進展，但mTOR抑制劑又可減少脂質(zhì)存儲，并促進脂肪分解，增加了血液中低密度脂蛋白水平?？紤]到血脂異常對心血管疾病發(fā)病的影響，將mTOR抑制劑與他汀類藥物和/或枯草桿菌蛋白酶kexin 9抑制劑聯(lián)合應用治療AS似乎是一種合理的方法[23-24]。Gao等[25]基于氧化鈰納米線的RNA干擾寡核苷酸遞送納米平臺，有效沉默mTOR和噬斑穿透性，從而治療AS。Zhong等[26]發(fā)現(xiàn)厄貝沙坦通過促進AMPK/Akt/mTOR信號傳導和自噬，改善2型糖尿病合并AS小鼠的血脂水平。Zhou等[27]證實腎元丹膠囊通過抑制PI3K/Akt/mTORC1信號通路，增強自噬，降低了AS小鼠主動脈根的AS指數(shù)和斑塊面積，減輕AS和泡沫細胞形成，改善其血脂水平。

4.2 抑制血管平滑肌細胞增殖 血管平滑肌細胞可吞噬脂質(zhì)，成為泡沫細胞的重要來源，也可從中膜遷移至內(nèi)膜，促進斑塊基質(zhì)形成，影響斑塊的穩(wěn)定性，其是AS進程中不可或缺的一部分[28-29]。You等[30]采用二甲雙胍喂食AS大鼠，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍通過調(diào)節(jié)長鏈非編碼RNA 上的?；撬嵘险{(diào)基因1，激活AMPK/mTOR途徑，誘導自噬，保護內(nèi)皮細胞，抑制血管平滑肌細胞增殖，改善AS。Lü等[31]發(fā)現(xiàn)羅布麻葉提取物可以通過激活AMPK/mTOR信號通路，激活自噬，抑制膠原蛋白過度合成和平滑肌細胞過度增殖，有效降低AS大鼠的血脂水平，延緩AS的進展。Li等[32]發(fā)現(xiàn)敲低血管平滑肌細胞中的裂解激活蛋白表達，可以激活AMPK/mTOR通路，上調(diào)AS小鼠的自噬水平，抑制血管平滑肌細胞增殖和AS斑塊的形成。

4.3 保護內(nèi)皮細胞、減輕血管炎癥 血管內(nèi)皮細胞受損是AS的早期病變，巨噬細胞已被認為是AS起始和進展的關鍵因素，調(diào)節(jié)巨噬細胞自噬水平，抑制泡沫細胞形成，對延緩AS斑塊的進展具有重大意義[33-34]。Xie等[35]以補腎康帥片治療AS大鼠，發(fā)現(xiàn)其可以抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路，促進小鼠巨噬細胞自噬，抑制AS的發(fā)展。Xu等[36]通過干預Akt/mTOR信號級聯(lián)反應干擾尼古丁誘導的小鼠AS，結果發(fā)現(xiàn)該干預措施可以使巨噬細胞釋放的炎癥因子減少，從而明確了戒煙或避免吸入二手煙可以防治AS。Cao等[37]發(fā)現(xiàn)青蒿素通過激活AMPK/mTOR/ULK1途徑，促進高脂飲食AS小鼠巨噬細胞自噬，減少巨噬細胞分泌的炎癥因子，改善AS。肌原纖維生成調(diào)節(jié)因子1是一種參與細胞增殖、遷移、炎癥反應和信號轉導的新型蛋白質(zhì)。Chen等[38]證實沉默肌原纖維生成調(diào)節(jié)因子1可通過激活Akt/mTOR/NF-κB信號通路減弱血管緊張素Ⅱ誘導的AS小鼠的巨噬細胞積聚及促炎因子的表達。Tian等[39]發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物通過抑制mTOR信號通路激活自噬，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，從而減輕鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠的AS，降低血脂、血糖和炎性細胞因子水平。

4.4 抑制血小板聚集和血栓形成 內(nèi)皮細胞受損、甚至是斑塊不穩(wěn)定或破裂，以及炎癥反應加劇，均可引起血小板活化因子和促凝物質(zhì)水平上調(diào)，導致血小板聚集甚至血栓形成[40]。環(huán)氧化酶抑制劑和P2Y12受體拮抗劑作為最常用的抗血小板藥物,對AS及其引起的一系列心血管事件具有良好的治療效果[41]。Hemshekhar等[42]調(diào)節(jié)mTOR納米粒子靶標抑制mTOR活化，從而抑制血小板活化和血栓形成。Pi等[43]發(fā)現(xiàn)抑制P2RY12受體，可以促進載脂蛋白E基因敲除小鼠晚期AS的自噬水平，減少泡沫細胞形成，從而抑制粥樣斑塊血小板聚集，其機制與PI3K/Akt/mTOR信號通路有關。Li等[44]發(fā)現(xiàn)，與單純金屬支架相比,載有mTOR抑制劑西羅莫司的納米多孔藥物洗脫支架在促進血管內(nèi)皮再形成和抗血栓方面更具有優(yōu)勢。Adriaenssens等[45]對使用支架的患者進行為期一年的隨訪發(fā)現(xiàn)，與紫杉醇洗脫球囊和洗脫支架相比，使用mTOR抑制劑依維莫司洗脫支架的患者血栓形成更少。但近年來有研究顯示，植入mTOR抑制劑西羅莫司洗脫支架會損害冠狀動脈內(nèi)皮功能[46]。因此mTOR抑制劑支架的應用還需更進一步的研究。

5 小 結

目前，有關基于mTOR信號通路調(diào)控自噬，從控制血脂、抑制血管平滑肌增殖、保護內(nèi)皮細胞及改善炎癥反應等方面治療AS的研究取得了一定的進展，但AS致病機制復雜，mTOR信號通路調(diào)控自噬如何參與AS的發(fā)生發(fā)展，以及對疾病不同階段的影響如何，尚未完全清楚。將來可根據(jù)AS發(fā)展的不同階段和不同階段的作用靶點，展開更廣泛深入的研究，以期為臨床防治AS、減少心血管疾病的發(fā)生提供研究思路。