基于PI3K/Akt通路探索中醫(yī)藥治療肝癌機(jī)制的研究概述

惠友誼 薛敬東 翟延

原發(fā)性肝癌是目前我國(guó)病發(fā)率及致死率較高的惡性腫瘤之一，肝細(xì)胞癌是原發(fā)性肝癌的主要病理類型。肝癌的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，是一個(gè)多環(huán)節(jié)、多步驟的過程，各個(gè)階段都伴隨著腫瘤、表型的不同而變化。就如何早期防治肝癌的進(jìn)展是目前研究的重點(diǎn)問題。中醫(yī)藥在治療肝癌方面具有抗腫瘤、提高免疫力、改善臨床癥狀等優(yōu)勢(shì)[1]。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinases, Akt)信號(hào)在細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝中起著至關(guān)重要的作用，最終影響肝癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[2]。已有大量研究證實(shí)中醫(yī)藥具有確切抗腫瘤、抗炎、抗氧化等效果，其機(jī)制可能是與對(duì)PI3K/Akt信號(hào)通路的調(diào)控來影響細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞自噬等肝癌發(fā)生的多個(gè)環(huán)節(jié)有關(guān)。本文通過檢索近年來相關(guān)文獻(xiàn)，就中醫(yī)藥基于PI3K/Akt通路治療肝癌的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 抑制PI3K/Akt信號(hào)通路是防治肝癌的新方向

1.1 PI3K/Akt信號(hào)通路的生理作用

磷脂酰肌醇-3激酶(Phatidylinositol-3 Kinases，PI3Ks)是一個(gè)脂激酶家族，其特征是能夠使肌醇磷脂中的30-OH基團(tuán)磷酸化，生成第二信使磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸[3]。Akt，又稱蛋白激酶B，是PI3K信號(hào)傳導(dǎo)最重要下游效應(yīng)器之一，具有刺激細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝，抑制細(xì)胞凋亡等作用[4]。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶標(biāo)(mammalian target of rapamycin，mTOR)是由兩種不同的復(fù)合物mTORC1和mTORC2實(shí)現(xiàn)的PI3K/Akt信號(hào)通路的下游靶基因，其對(duì)細(xì)胞增殖、血管生成、代謝、分化和存活的影響至關(guān)重要[5]。PI3K/Akt信號(hào)通路發(fā)揮作用的機(jī)制為：G蛋白偶聯(lián)受體或受體酪氨酸激酶的激活促進(jìn)I類PI3K的募集，這些PI3K將磷脂酰肌醇-(4,5)二磷酸磷酸化為磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸。磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸的積累允許Akt定位于質(zhì)膜，并在mTORC2和3-磷脂酰肌醇依賴的蛋白激酶-1分別對(duì)絲氨酸473和蘇氨酸308進(jìn)行磷酸化后激活[6]。

1.2 PI3K/Akt信號(hào)通路參與肝癌細(xì)胞的增殖

PI3K/Akt信號(hào)通路的激活通過促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖來促進(jìn)肝癌的進(jìn)展，亦可通過調(diào)控上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化而促進(jìn)肝癌細(xì)胞在惡性肝細(xì)胞及其他組織中的傳播，從而影響肝癌的復(fù)發(fā)和預(yù)后[7]。有證據(jù)表明PI3K/Akt信號(hào)通路參與了白介素-8介導(dǎo)的肝細(xì)胞癌中細(xì)胞的侵襲[8]。Yang等[9]研究發(fā)現(xiàn)精子相關(guān)抗原5的過表達(dá)通過與中心體蛋白CEP55相互作用觸發(fā)PI3K/Akt信號(hào)通路，顯著增強(qiáng)了肝癌細(xì)胞的增殖和遷移能力。

1.3 PI3K/Akt信號(hào)通路可抑制肝癌細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程

PI3K/Akt信號(hào)可以增加致癌轉(zhuǎn)錄因子C-myc和細(xì)胞周期調(diào)控蛋白CyclinD1的水平，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞周期G1/S轉(zhuǎn)換和增殖[10]。Chen等[11]發(fā)現(xiàn)癲癇神經(jīng)元Apelin的異位表達(dá)會(huì)激活PI3K/Akt通路并誘導(dǎo)PI3K p85、Akt的磷酸化,加速肝癌細(xì)胞周期，抑制細(xì)胞凋亡。有研究表明PI3K/Akt信號(hào)通路在苦豆子堿介導(dǎo)的肝癌細(xì)胞凋亡和G2/M細(xì)胞周期阻滯中起著至關(guān)重要的作用[12]。

1.4 PI3K/Akt信號(hào)通路可抑制肝癌細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬在正常的人體生理和疾病中都很重要，既能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡又能保護(hù)癌細(xì)胞。適當(dāng)?shù)恼{(diào)控細(xì)胞自噬機(jī)制對(duì)腫瘤細(xì)胞的雙向調(diào)節(jié)，可發(fā)揮抗腫瘤作用，對(duì)肝癌的治療具有重要意義。在肝細(xì)胞癌中，PI3K/Akt通路的可抑制甲胎蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞自噬。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子5的過表達(dá)通過自噬抑制，促進(jìn)肝細(xì)胞癌細(xì)胞遷移和侵襲[13]。

肝癌的發(fā)生發(fā)展是由于細(xì)胞的迅速增殖以及細(xì)胞凋亡的抑制，主要與酪氨酸激酶受體的激活相關(guān)。受體酪氨酸激酶的激活，刺激PI3K/Akt信號(hào)通路并作用于其下游效應(yīng)器阻止細(xì)胞啟動(dòng)凋亡程序、促進(jìn)細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)，導(dǎo)致肝癌的發(fā)生[14]。因此抑制PI3K/Akt信號(hào)通路是防治肝癌的新方向和新思路，也是目前研究的一大熱點(diǎn)。

2 抑制PI3K/Akt信號(hào)通路可以抑制肝癌細(xì)胞增殖

細(xì)胞增殖是是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)，是其重要的生命特征。惡性腫瘤是增殖失控綜合征的產(chǎn)物。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是促進(jìn)腫瘤血管生成的主要基因物質(zhì)，減少VEGF的表達(dá)是抗腫瘤增殖的主要途徑，細(xì)胞周期的阻滯亦是目前抑制肝癌細(xì)胞增殖的研究熱點(diǎn)。大量研究發(fā)現(xiàn)，中藥的干預(yù)可使PI3K/Akt被抑制，顯著減少了VEGF的表達(dá)，最終抑制肝癌細(xì)胞增殖，改善患者臨床療效指標(biāo)。因此，抑制肝癌細(xì)胞增殖或生長(zhǎng)是中醫(yī)藥基于PI3K/Akt通路發(fā)揮作用的最常見機(jī)制之一。

2.1 降低PI3K、Akt及其磷酸化水平可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖

趙云等[15]研究發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯處理細(xì)胞后，肝癌HepG2細(xì)胞的增殖受到顯著的抑制，同時(shí)發(fā)現(xiàn)磷酸化-PI3K(p-PI3K)和磷酸化Akt(p-Akt)的水平明顯降低；經(jīng)研究證實(shí)黃芩素[16]可下調(diào)PI3K、Akt基因與蛋白表達(dá)水平，抑制肝癌細(xì)胞的活性，阻滯細(xì)胞繁殖；馮曉異等[17]用不同濃度三七總皂苷體外干預(yù)H22細(xì)胞后，采用CCK8比色法檢測(cè)到三七總皂苷高劑量組具有顯著的腫瘤抑制作用，并能降低Akt、p-Akt、mTOR、磷酸化mTOR(p-mTOR)的表達(dá)，說明三七總皂苷可通過抑制PI3K/Akt/mTOR通路抑制細(xì)胞增殖。

2.2 抑制PI3K/Akt/mTOR通路，可抑制腫瘤血管生成以減少肝癌細(xì)胞增殖

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)[18]，桑黃多糖組及桑黃多糖+環(huán)磷酰胺組小鼠體質(zhì)量、瘤體質(zhì)量、VEGF、腫瘤壞死因子、白介素-6、PI3K、Akt及mTOR磷酸化水平均低于模型組，說明桑黃多糖可通過抑制PI3K/Akt/mTOR通路活性，聯(lián)合環(huán)磷酰胺抑制肝癌腹水荷瘤小鼠腫瘤細(xì)胞血管的再生，從而抑制細(xì)胞的增長(zhǎng)與繁殖，增加減毒效果。

2.3 負(fù)調(diào)控PI3K/Akt通路，可改善患者的臨床療效指標(biāo)，抑制肝癌細(xì)胞增殖

袁雪芳[19]在針對(duì)莪術(shù)通過PI3K/Akt通路抑制肝癌細(xì)胞增殖的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)與空白含藥血清對(duì)照組相比，生、醋莪術(shù)組Akt蛋白的磷酸化水平明顯下降，且相關(guān)臨床研究發(fā)現(xiàn)生、醋莪術(shù)組較空白對(duì)照組甲胎蛋白、甲胎蛋白異質(zhì)體、白介素-17水平明顯降低[20]，說明莪術(shù)可通過抑制PI3K/Akt通路，在抑制肝癌細(xì)胞活性的同時(shí)改善患者的療效指標(biāo)。

3 抑制PI3K/Akt信號(hào)通路可以誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是與細(xì)胞增殖相比起反作用的正常細(xì)胞生理現(xiàn)象，兩者共同保證機(jī)體細(xì)胞數(shù)量的動(dòng)態(tài)平衡,細(xì)胞凋亡減少是細(xì)胞發(fā)生癌變的標(biāo)志之一。凋亡基因中半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族和Bcl-2家族蛋白發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前的研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥通過對(duì)PI3K/Akt信號(hào)通路的抑制，可抑制其下游的抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá)，促進(jìn)Caspase-3、Bax的表達(dá)，從而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的凋亡。另外，有效抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移和阻滯細(xì)胞周期亦可促進(jìn)細(xì)胞凋亡。因此細(xì)胞凋亡也成為目前中醫(yī)藥基于PI3K/Akt通路治療肝癌的常見靶點(diǎn)。

3.1 抑制PI3K/Akt通路，可促進(jìn)相關(guān)細(xì)胞凋亡基因的表達(dá)

實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)[21]人參皂苷Rg3和腫瘤抑素19肽單用及合用使p-Akt蛋白表達(dá)均下調(diào)，且聯(lián)合用藥比單獨(dú)用藥下調(diào)作用更明顯，且Caspase活性測(cè)定結(jié)果證實(shí)，Rg3和19肽兩者聯(lián)合用藥，通過正協(xié)同作用顯著上調(diào)Akt下游凋亡效應(yīng)蛋白Caspase 3和Caspase 9活性，進(jìn)而加速細(xì)胞凋亡。趙麗萍等[22]等發(fā)現(xiàn)，佛手柑內(nèi)酯誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞HepG2和Hep3B細(xì)胞的凋亡與上調(diào)Caspase-3、Caspase-8蛋白表達(dá)量，下調(diào)Bcl-2、PI3K蛋白表達(dá)以及PI3K、Akt mRNA表達(dá)有關(guān)。補(bǔ)腎健脾方由四君子湯及六味地黃丸組方而成，武容等[23]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)空白血清組及正常對(duì)照組比較，補(bǔ)腎健脾方含藥血清能夠顯著誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡，同時(shí)可降低PI3K、P-Akt和Bcl-XL基因表達(dá)水平，并且增加Cleaved Caspase-9和Cleaved Caspase-3表達(dá)水平誘發(fā)肝癌細(xì)胞的凋亡，通過調(diào)節(jié)復(fù)雜分子網(wǎng)絡(luò)起到對(duì)肝癌的治療作用。

3.2 PI3K/Akt通路的抑制，可減少肝癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移以促進(jìn)細(xì)胞凋亡

孫新鋒等[24]發(fā)現(xiàn)丹皮酚干預(yù)可抑制Hep3B細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達(dá)，抑制細(xì)胞遷移，降低肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的能力，促進(jìn)細(xì)胞調(diào)亡，這與丹皮酚既能上調(diào)微小RNA-424-3p的表達(dá)，又可顯著抑制PI3K和Akt的磷酸化水平有關(guān)。研究表明黨參多糖能夠下調(diào)間質(zhì)標(biāo)記蛋白、上調(diào)上皮間質(zhì)蛋白表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移能力，與其抑制p-PI3K和p-Akt/Akt的蛋白表達(dá)相關(guān)，并且黨參多糖在單用或與PI3K激活劑740Y-P聯(lián)用時(shí)表現(xiàn)出對(duì)HepG2細(xì)胞凋亡、侵襲和遷移能力的抑制作用[25]。

3.3 抑制PI3K/Akt信號(hào)通路，可阻滯細(xì)胞周期以促進(jìn)細(xì)胞凋亡

積雪草酸為積雪草、夏枯草等植物中的主要有效成分。有實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)積雪草酸與p-Akt的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，使人肝癌細(xì)胞Huh7的細(xì)胞周期出現(xiàn)G1期延長(zhǎng)和G2/M期縮短，S期未觀察到變化，并具有劑量依賴性[26]。說明積雪草酸可通過抑制PI3K/Akt的激活，來實(shí)現(xiàn)阻滯肝癌細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞凋亡的目的。真武湯為《傷寒論》中治療腎陽虧虛，水飲內(nèi)停的經(jīng)典方，實(shí)驗(yàn)研究表明[2]真武湯可提高腫瘤細(xì)胞周期依賴性激酶阻滯基因1B的表達(dá)，尤其是通過提高腫瘤組織Pik3r1基因表達(dá)和抑制Akt磷酸化蛋白表達(dá)來抑制肝癌細(xì)胞周期從G1期進(jìn)入S期，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

4 抑制PI3K/Akt信號(hào)通路可以誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬是指細(xì)胞在外界環(huán)境因素的影響下，利用溶酶體降解自身受損、變性或衰老的大分子物質(zhì)以及細(xì)胞器的自我消化過程。自噬限制了慢性組織損傷、氧化應(yīng)激和致癌信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)而抑制腫瘤的發(fā)生。中醫(yī)藥對(duì)PI3K/Akt/mTOR通路的抑制可增加自噬相關(guān)蛋白的高表達(dá)而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞自噬。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)隨著白頭翁皂苷B4的濃度增加，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Beclin-1表達(dá)逐漸增高，進(jìn)而誘導(dǎo)肝癌SMMC7721細(xì)胞發(fā)生自噬，這一過程的上游PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路中p-Akt、p-mTOR的表達(dá)水平與藥物濃度呈負(fù)相關(guān)[27]。

5 討論

本文通過整理分析總結(jié)相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)單味中藥、中藥單體和中藥復(fù)方制劑可作用多個(gè)靶點(diǎn)抑制PI3K/Akt通路最終導(dǎo)致肝癌細(xì)胞的死亡，特別是在抑制細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)自噬等方面的作用確切，表明PI3K/Akt信號(hào)通路對(duì)肝癌細(xì)胞的增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移等起關(guān)鍵作用。因此，抑制PI3K/Akt通路可防治肝癌的發(fā)生發(fā)展，是今后中醫(yī)藥治療肝癌的潛在作用靶點(diǎn)。

但目前針對(duì)中醫(yī)藥基于PI3K/Akt通路治療肝癌機(jī)制的研究還存在以下不足：(1)中藥和中藥復(fù)方抗肝癌成分復(fù)雜，作用靶點(diǎn)多，較難闡明是單一成分還是多成分影響PI3K/Akt通路起到治療作用，今后引入生物信息學(xué)及組學(xué)等先進(jìn)技術(shù)可能在一定程度上闡明這一問題；(2)中藥復(fù)方在臨床上應(yīng)用較多，但目前針對(duì)中藥復(fù)方基于PI3K/Akt信號(hào)通路治療肝癌的機(jī)制的實(shí)驗(yàn)及臨床研究方面的文獻(xiàn)均比較局限，今后的實(shí)驗(yàn)及臨床研究應(yīng)多傾向于這一方面進(jìn)行挖掘；(3)PI3K/Akt通路作為中醫(yī)藥防治肝癌的主要信號(hào)通路之一，其作用靶點(diǎn)并不局限于一種，如糖原合酶激酶-3β、核因子-κB、VEGF、叉頭框轉(zhuǎn)錄因子家族等皆為PI3K/Akt介導(dǎo)的下游生物學(xué)效應(yīng)，就目前的研究來看，它們與中醫(yī)藥及肝癌之間的作用機(jī)制的研究并不充足。以上的不足還需不斷探索與證實(shí)，為中醫(yī)藥在肝癌的治療上提供更多的循證依據(jù)，發(fā)揮中醫(yī)藥在治療肝癌方面的優(yōu)勢(shì)，提高肝癌患者帶瘤生存質(zhì)量。