PI3K/AKT 信號通路與流感病毒感染相關(guān)性研究

方正遠(yuǎn)，岳冬輝

（長春中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，長春 130117）

流行性感冒是以流感病毒為致病因素的一種急性呼吸道傳染病，流感的炎癥反應(yīng)可能與相關(guān)信號通路的激活與抑制有關(guān)。流感病毒感染人體后，可通過PI3K/AKT 信號通路中的部分蛋白或關(guān)鍵下游分子來進(jìn)行流感病毒的有效復(fù)制。本研究基于PI3K/AKT 信號通路與流感病毒感染的相關(guān)性展開論述。

1 PI3K/AKT 信號通路簡述

1.1 PI3K 磷脂酰肌醇-3（PI3K）是廣泛存在于各種類型細(xì)胞中的激酶家族，PI3K 家族分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類三個亞類，結(jié)構(gòu)與功能各異，其中最常見的為I 類PI3K，而I 類PI3K 又分為IA 和IB 兩類。IA 類PI3K 由調(diào)節(jié)亞基和催化亞基組成，IB 類PI3K 只由一個調(diào)節(jié)亞基p111 和p110-γ 組成。其具有調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、侵襲、存活、運(yùn)輸及葡萄糖代謝等多種生物學(xué)功能。

1.2 AKT 絲氨酸/蘇氨酸激酶AKT（又可稱為蛋白激酶B 或PKB），人類的AKT 家族中存在三種基因Akt1、Akt2、Akt3，這三種AKT 擁有三種結(jié)構(gòu)域，參與膜脂產(chǎn)物的相互作用。AKT 能夠參與到多種細(xì)胞生長過程中：AKT 激活自身底物AS160，促進(jìn)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT4 轉(zhuǎn)座和肌細(xì)胞對葡萄糖的吸收，也通過磷酸化GSK3β 而抑制活性，同樣促進(jìn)葡萄糖的代謝；通過磷酸化TSC1/2，阻止對Rheb 蛋白的負(fù)調(diào)控，進(jìn)而激活蛋白翻譯，促進(jìn)細(xì)胞的生長；AKT 可通過多種途徑磷酸化下游靶蛋白從而發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用，AKT激活I(lǐng)κB 激酶，使IκB 降解，將核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 從細(xì)胞質(zhì)中釋放并進(jìn)行核轉(zhuǎn)位，激活靶基因促進(jìn)細(xì)胞存活。1.3 PI3K/AKT 信號通路 PI3K 和AKT 兩個關(guān)鍵分子的相互作用便形成了PI3K/AKT 信號通路。PI3K 可以將關(guān)鍵代謝物PIP2 磷酸化為磷脂酰肌醇-3,4,5-二磷酸（PIP3），而通路關(guān)鍵基因脂質(zhì)磷酸酶（PTEN）則可以將PIP3 去磷酸化變?yōu)镻IP2，從而終止信號傳遞，所以PIP2 和PIP3 的互相轉(zhuǎn)化為該信號通路核心步驟之一。對PIP3 的調(diào)控作用為PI3K 下游效應(yīng)的主要體現(xiàn)，在信號通路中，PIP3 可以招募PDK1 和AKT 蛋白到質(zhì)膜上，使PDK1 磷酸化AKT 蛋白中的蘇氨酸，將AKT 活化，從而激活下游調(diào)控通路，所以PIP3 促進(jìn)AKT 活化為核心步驟之二。

PI3K/AKT 信號通路的主要功能為維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)并保證細(xì)胞生長。AKT 可以磷酸化促凋亡蛋白BAD使BAD 失去與Bcl-2 家族的結(jié)合能力從而發(fā)揮抗凋亡能力[1]，也可以磷酸化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（Caspase-9）減弱其活性并實(shí)現(xiàn)抗細(xì)胞凋亡[2]。AKT也可以通過影響相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子來調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，F(xiàn)oxO轉(zhuǎn)錄因子家族在細(xì)胞凋亡過程中具有重要地位，而AKT 可以磷酸化FoxO 家族中的三個叉頭轉(zhuǎn)錄因子FoxO1,FoxO3,FoxO4，使FoxO 轉(zhuǎn)移至細(xì)胞漿并喪失轉(zhuǎn)錄因子活性，失去調(diào)控細(xì)胞的能力，促進(jìn)細(xì)胞增殖[3]。p53 是一個調(diào)節(jié)DNA 損傷導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡的重要轉(zhuǎn)錄因子[4]，其下游基因mdm2 也是AKT 的下游底物，AKT 可以磷酸化mdm2 使p53 失去活性，進(jìn)而降低p53 轉(zhuǎn)錄相關(guān)促凋亡基因的功能[5]。P53 家族成員p73 同樣參與誘導(dǎo)促凋亡基因的表達(dá)，它可以與共激活因子YAP 結(jié)合并增強(qiáng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[6]，AKT 可以磷酸化共激活因子YAP 使其從p73 脫落，導(dǎo)致p73失去轉(zhuǎn)錄活性進(jìn)而下調(diào)了促凋亡基因的表達(dá)。

2 PI3K/AKT 信號通路對流感病毒的作用

2.1 PI3K/AKT 信號通路下游關(guān)鍵分子與流感病毒相關(guān)性 PI3K/AKT 信號通路包括各種具有維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)并促其生長的關(guān)鍵下游信號分子，所以研究下游信號分子是探索該信號通路與流感病毒綜合作用的關(guān)鍵。

mTOR 是PI3K/AKT 信號通路中重要下游分子之一，它可以調(diào)控細(xì)胞生長和增殖，與信號傳導(dǎo)和細(xì)胞狀態(tài)密切相關(guān)[7]。mTOR 基因可降低流感毒感染的細(xì)胞活力，其基因下調(diào)可增強(qiáng)細(xì)胞凋亡，該基因表達(dá)的下調(diào)還可以減少細(xì)胞中的病毒滴度，說明mTOR 可以維持流感病毒感染的細(xì)胞活力，可以負(fù)調(diào)控流感病毒感染的細(xì)胞凋亡，通過維持細(xì)胞活力和降低細(xì)胞凋亡以保證流感病毒的有效復(fù)制[8]。

GSK-3β 是PI3K/AKT 信號通路調(diào)控下的另一個具有調(diào)控細(xì)胞凋亡作用的下游分子。GSK-3β 可以抑制腫瘤壞死因子和死亡受體引起的細(xì)胞凋亡，而對DNA損傷等原因造成的細(xì)胞凋亡有促進(jìn)作用[9]。GSK-3β 基因表達(dá)的下調(diào)可以降低流感病毒感染的細(xì)胞活力，增強(qiáng)流感病毒導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡，降低細(xì)胞中的流感病毒滴度，說明GSK-3β 對細(xì)胞凋亡具有負(fù)調(diào)控作用，其通過維持宿主細(xì)胞活力以促進(jìn)流感病毒復(fù)制[8]。

內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）是受到PI3K/AKT 通路調(diào)控的分子，流感病毒感染人體后，活化的PI3K/AKT 使eNOS 磷酸化，促使其產(chǎn)生內(nèi)源性一氧化氮，肺組織中的一氧化氮能夠破壞肺組織內(nèi)皮細(xì)胞，引發(fā)肺水腫。另外eNOS 也可以激活多種炎癥因子釋放，如白細(xì)胞介素1β（IL-1β），白細(xì)胞介素6（IL-6），腫瘤壞死因子α（TNF-α）等，產(chǎn)生炎癥因子風(fēng)暴致使肺組織發(fā)生病變[10]。

2.2 PI3K/AKT 信號通路在流感病毒增殖中的綜合作用 PI3K/AKT 信號通路通過多種因素導(dǎo)致的復(fù)合作用來影響流感病毒的復(fù)制，流感病毒的NS1 蛋白可以激活被感染細(xì)胞中的PI3K，與調(diào)節(jié)亞基p85β 結(jié)合并通過AKT 來促使細(xì)胞存活，從而達(dá)到延長病毒復(fù)制的目的[11]。AKT 激活后可以直接磷酸化Caspase-9 和糖原合成激酶3β（GSK-3β），降低細(xì)胞凋亡速度，促使流感病毒復(fù)制[12]。PI3K/AKT 信號通路也可以通過細(xì)胞凋亡信號調(diào)節(jié)激酶1（ASK1）來對JNK 信號通路進(jìn)行負(fù)調(diào)控，抑制JNK 信號通路相關(guān)依賴的細(xì)胞凋亡[13]。流感病毒的雙鏈RNA 可以激活PI3K，激活轉(zhuǎn)錄因子IFR-3，使IFR-3 發(fā)生二聚化并轉(zhuǎn)位入核，啟動下游目的基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[14]。

3 中醫(yī)藥調(diào)控PI3K/AKT 信號通路研究

目前中醫(yī)藥通過調(diào)控PI3K/AKT 信號通路研究流感的相關(guān)作用機(jī)制的文獻(xiàn)較少，通過梳理國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)中醫(yī)藥能夠通過調(diào)控PI3K/AKT 信號通路達(dá)到治療流感和新型冠狀病毒肺炎的目的，能夠為中醫(yī)藥預(yù)防和治療新發(fā)傳染性疾病提供新思路。研究表明，疏風(fēng)宣肺方和解表清里方可以顯著下調(diào)信號通路中AKT、Fas、FasL和Caspase-9的mRNA轉(zhuǎn)錄水平，降低AKT、Fas、FasL 的蛋白表達(dá)水平，從而發(fā)揮抗流感病毒作用[15]。清肺通絡(luò)膏能夠抑制PI3K/AKT 信號通路的激活，下調(diào)NF-κB 的表達(dá)水平，降低各種炎癥因子的釋放，減小炎性反應(yīng)，減輕流感病毒感染所致的大鼠肺病理損傷[16]。升陽益胃湯中的有效活性成分槲皮素、漢黃芩素等作用于多個靶點(diǎn)，經(jīng)PI3K/AKT信號通路參與抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抑制細(xì)胞凋亡、抑制病毒復(fù)制、抑制炎癥因子風(fēng)暴、抗纖維化等過程進(jìn)而達(dá)到對新型冠狀病毒肺炎的治療作用[17]。通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對接技術(shù)可預(yù)測出柴胡達(dá)原飲可能通過對AKT1 等靶向基因進(jìn)行干預(yù)，起到對新型冠狀病毒的抑制作用[18]。清肺排毒湯能夠通過調(diào)控PI3K/AKT 等若干與疾病關(guān)系密切的信號通路，起到平衡免疫、消除炎癥的作用[19]。

4 小結(jié)

PI3K/AKT 信號通路是參與流感病毒感染過程的重要通路，在機(jī)體免疫反應(yīng)中具有重要地位。流感病毒可以通過影響該信號通路下游關(guān)鍵分子的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，達(dá)到促進(jìn)自身復(fù)制和增殖的目的，進(jìn)而造成機(jī)體病理損傷。目前中醫(yī)藥通過PI3K/AKT 信號通路影響流感病毒有效復(fù)制的機(jī)制尚未完全明確，因此需要進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗明確中醫(yī)藥通過該信號通路對于流感病毒的分子機(jī)制，為進(jìn)行中醫(yī)藥防治流感病毒感染所引起的疾病提供有效實(shí)驗依據(jù)。