PI3K/AKT通路在眼科疾病作用的研究進展

崔海悅，陸 宏*

（南通大學(xué)附屬醫(yī)院眼科，江蘇 226001）

磷脂酰肌醇3激酶/絲氨酸-蘇氨酸激酶（PI3K/AKT）信號通路是影響細胞能量代謝、細胞周期、增殖、遷移、轉(zhuǎn)化、存活和凋亡的重要信號通路[1-2]。PI3K是進化保守的細胞內(nèi)脂質(zhì)激酶家族，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和底物特異性可以分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。Ⅰ類PI3K研究最廣泛，按其受體不同又分為ⅠA和ⅠB類，ⅠA類PI3K可以被生長因子酪氨酸激酶（RTKs）或G蛋白偶聯(lián)受體激活，ⅠB類僅被G蛋白偶聯(lián)受體激活[3]。Ⅰ類PI3K由p85調(diào)節(jié)亞基與p110催化亞基p110α、p110β、p110γ、p110δ組合成異二聚體[4]。AKT激酶家族由3種高度同源的亞型AKT1、AKT2和AKT3組成，每一種都有相同和不同的功能[5]。越來越多的研究顯示PI3K/AKT信號通路在諸多眼科疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，本文就此進行綜述。

1 PI3K/AKT信號通路與白內(nèi)障

白內(nèi)障是造成視力損害和失明最常見的原因之一[6]。氧化應(yīng)激反應(yīng)是白內(nèi)障主要病理機制[7]，長期慢性氧化應(yīng)激持續(xù)性損傷晶狀體上皮細胞，導(dǎo)致細胞凋亡、壞死，最終發(fā)展為白內(nèi)障。近年來研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)狀RNA同源結(jié)構(gòu)域相互作用蛋白激酶3（circular RNA homeodomain interacting protein kinase 3，circ-HIPK3）通過調(diào)控mirR-221-3p介導(dǎo)的PI3K/AKT信號通路，保護人晶狀體上皮細胞（human lens epithelial cell，HLECs）免受凋亡和氧化損傷，為理解年齡相關(guān)性白內(nèi)障的發(fā)病機制和治療提供新的視角[8]。大鼠白內(nèi)障模型研究發(fā)現(xiàn)，miR-182通過激活PI3K/AKT信號通路，抑制晶狀體氧化應(yīng)激和上皮細胞凋亡[9]。白內(nèi)障摘除術(shù)后較常見的后發(fā)性白內(nèi)障，又稱為后囊膜渾濁[10]，其主要病理機制是術(shù)后殘留的晶狀體上皮細胞異常增殖、遷移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[11]。GUO等[12]研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長因子β2（transforming growth factor-β2，TGF-β2）通過激活PI3K/AKT/mTOR信號通路促進HLECs發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，血小板衍生因子（platelet derived growth factor，PDGF）促進晶狀體上皮細胞遷移也依賴PI3K/AKT信號通路激活。

2 PI3K/AKT信號通路與葡萄膜疾病

2.1 葡萄膜炎 葡萄膜炎是由感染或自身免疫系統(tǒng)紊亂引起的炎癥疾病，影響虹膜、睫狀體和脈絡(luò)膜，也可累及視網(wǎng)膜、玻璃體和視神經(jīng)等鄰近組織[13]。通過實驗性自身免疫性葡萄膜炎（experimental autoimmuneuveitis，EAU）模型發(fā)現(xiàn)，用于治療銀屑病性關(guān)節(jié)炎的阿普斯特可能通過抑制PI3K-AKT-FoxO1信號通路磷酸化，調(diào)控TH17和Treg細胞來緩解EAU[14]。ZHANG等[15]發(fā)現(xiàn)低劑量LPS通過PI3K/AKT信號通路降低房水中TNF-α表達，改善內(nèi)毒素誘導(dǎo)的大鼠葡萄膜炎。

2.2 脈絡(luò)膜黑色素瘤 脈絡(luò)膜黑色素瘤（choroidal melanoma，CM）是成人最常見的原發(fā)性眼內(nèi)惡性腫瘤之一[16]，有較高的轉(zhuǎn)移率。腫瘤微循環(huán)在CM轉(zhuǎn)移和腫瘤血供中起重要作用，血管生成是腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵因素。血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry，VM）觀點認為侵襲性黑色素瘤細胞可以產(chǎn)生不依賴于腫瘤血管生成而促進腫瘤灌注血管通道[17]。血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）在CM標本和人脈絡(luò)膜黑色素瘤細胞系OCM1中均有表達，當siRNA阻斷VEGF表達后VM形成受損，侵襲相關(guān)基因p-AKT、AKT、MIT-MMP、MMP2和MMP9表達下降，表明在CM中VEGF通過激活PI3K/AKT信號通路誘導(dǎo)VM形成[18]。藤黃酸或PI3K-AKT信號通路抑制劑LY294002分別處理OCM1細胞后，p-AKT/AKT表達顯著降低，細胞周期相關(guān)分子顯著下調(diào)，導(dǎo)致細胞生長阻滯，遷移和侵襲力下降[19]。PI3K/AKT信號通路可能是調(diào)節(jié)CM發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵機制。

2.3 脈絡(luò)膜新生血管性疾病 脈絡(luò)膜新生血管（choroidal neovascularization，CNV）又稱為視網(wǎng)膜下新生血管，其發(fā)病機制是由脈絡(luò)膜上新出現(xiàn)血管分支開始，穿過視網(wǎng)膜色素上皮和Bruch膜，生長至視網(wǎng)膜下間隙[20]。激光誘導(dǎo)CNV動物模型研究發(fā)現(xiàn)，玻璃體腔注射氧化低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，OxLDL）使得CNV面積更大，體外研究發(fā)現(xiàn)OxLDL通過激活MEK/ERK通路在早期增加VEGF表達，從而影響CNV的形成，誘導(dǎo)TGFβ2/Smad信號軸導(dǎo)致內(nèi)皮細胞間質(zhì)化，影響后期CNV形成[21]。CNV小鼠多沙唑嗪治療后熒光滲漏、CNV病變面積和厚度明顯減少，PI3K/AKT/mTOR激活明顯受抑[22]。白藜蘆醇通過阻斷PI3K-AKT-mTOR信號通路，可降低低氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）和VEGF表達，發(fā)揮抗血管生成作用[23]。

3 PI3K/AKT信號通路與視網(wǎng)膜疾病

3.1 增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變 增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變（proliferative vitreoretinopathy，PVR）是孔源性視網(wǎng)膜脫離手術(shù)失敗的主要原因[24]，血-視網(wǎng)膜屏障破壞后在玻璃體腔細胞因子作用下，視網(wǎng)膜色素上皮（retinal pigment epithelial，RPE）細胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、遷移和增殖，在視網(wǎng)膜前表面或視網(wǎng)膜下形成收縮性纖維增殖膜并牽拉視網(wǎng)膜[25-26]。研究發(fā)現(xiàn)，PVR患者視網(wǎng)膜中PI3K/AKT/mTOR細胞信號通路激活，在細胞實驗中應(yīng)用該通路特異性抑制劑雷帕霉素和LY294002，RPE細胞增殖受抑[27]。ZHANG等[28]研究證明，糖原合成酶激酶3β（GSK3β）通過抑制PI3K/AKT信號通路而抑制RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。荷花堿通過阻斷PI3K/AKT，p-p38MAPK和NF-κB信號通路，抑制EGF誘導(dǎo)的RPE細胞遷移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[29]。纖維連接蛋白（FMOD）通過抑制AKT信號通路磷酸化，從而抑制RPE細胞增殖和遷移[30]。白花丹素抑制PI3K和p38MAPK活化，從而抑制RPE細胞增殖[31]。

3.2 糖尿病視網(wǎng)膜病變 糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病常見并發(fā)癥，也是致盲主要原因。長期高糖環(huán)境損害視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮，視網(wǎng)膜新生血管形成，引起一系列眼底病變[32]。高糖誘導(dǎo)ARPE-19細胞損傷模型研究發(fā)現(xiàn)，紅景天苷通過激活PI3K/AKT和AMPK通路可緩解ARPE-19細胞損傷[33]。血管生成抑制劑馬斯平通過抑制高糖誘導(dǎo)人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞（HRMECs）PI3K和AKT磷酸化，抑制HRMECs增殖、氧化應(yīng)激和血管生成[34]。過表達miR-7可下調(diào)PI3K、AKT、VEGF及其下游靶基因IRS-1表達，抑制糖尿病大鼠視網(wǎng)膜毛細血管內(nèi)皮細胞和視網(wǎng)膜周圍細胞增殖[35]。

3.3 年齡相關(guān)性黃斑變性 年齡相關(guān)性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）是老年人不可逆轉(zhuǎn)性失明的最常見原因，臨床分為萎縮型和滲出型兩種，萎縮型AMD主要特點是進行性視網(wǎng)膜色素上皮細胞萎縮[36]。體外氧化應(yīng)激模型研究發(fā)現(xiàn)，PI3K/AKT參與過氧化氫誘導(dǎo)的ARPE-19細胞損傷的保護作用，PI3K/AKT通路抑制劑LY294002可抑制抗氧化酶表達，并消除白皮杉醇的細胞保護作用[37]。研究發(fā)現(xiàn)蒺藜對過氧化氫誘導(dǎo)的ARPE-19氧化損傷具有保護作用，而LY294002預(yù)處理后細胞活力顯著受抑，其拮抗作用依賴PI3K/AKT-Nrf2信號通路的激活[38]。

3.4 視網(wǎng)膜母細胞瘤 視網(wǎng)膜母細胞瘤（retinoblastoma，RB）是兒童最常見的原發(fā)性眼內(nèi)惡性腫瘤，70%～80%患兒于3歲前發(fā)病[39]。SCARA5為抗腫瘤基因，過表達SCARA5基因可抑制PI3K和AKT磷酸化，敲除SCARA5后p-PI3K、p-AKT表達量升高，證明SCARA5可能通過抑制PI3K/AKT信號通路而抑制RB細胞增殖，促進細胞凋亡[40]。XU等[41]研究發(fā)現(xiàn)，過表達miR-494通過抑制腫瘤抑制因子PTEN激活PI3K/AKT信號通路，促進RB細胞增殖、侵襲和遷移。雷帕霉素是雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of repamycin，mTOR）抑制劑，它通過抑制PI3K/AKT通路抑制RB細胞增殖，促進細胞凋亡[42]。研究發(fā)現(xiàn)miR-182通過靶向抑制PI3K/AKT和上調(diào)細胞粘附分子2，降低RB細胞活力、侵襲力和血管生成能力[43]。

3.5 早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變 早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變

（retinopathy of prematurity，ROP）是導(dǎo)致早產(chǎn)兒視力下降和失明的主要原因，早產(chǎn)兒出生后吸氧，高氧導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生，從而引起細胞損傷和視網(wǎng)膜毛細血管破裂[44]。正常不吸氧情況下視網(wǎng)膜處于相對缺氧狀態(tài)，血管活性物質(zhì)過度表達，導(dǎo)致視網(wǎng)膜新生血管形成[45]。CW-703和胰島素樣生長因子1受體（IGF-1R）結(jié)合后抑制PI3K/AKT激活和下調(diào)下游的VEGF表達，抑制高氧誘導(dǎo)的新生血管生成[46]。YU等[47]通過構(gòu)建氧誘導(dǎo)視網(wǎng)膜病變小鼠模型，發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT通路抑制劑LY294002治療后視網(wǎng)膜新生血管形成明顯受抑，在缺氧誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細胞模型中給予LY294002，PI3K、AKT、VEGF表達明顯下降，證明LY294002可以通過抑制PI3K/AKT信號通路抑制體內(nèi)外新生血管的生成。

4 PI3K/AKT信號通路與青光眼

青光眼的特征是視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞（retinal ganglion cell，RGC）喪失和視神經(jīng)軸突變性，導(dǎo)致視力損害和失明[48]。下調(diào)miR-149能上調(diào)青光眼小鼠β-細胞素，激活PI3K/AKT信號通路，從而保護RGC[49]。LI等[50]建立大鼠慢性高眼壓青光眼模型，發(fā)現(xiàn)長鏈非編碼RNA-MALAT1（LncRNA-MALAT1）激活PI3K/AKT信號通路而抑制RGC凋亡，發(fā)揮保護RGC的作用。青光眼濾過術(shù)是治療眼壓控制較差患者的有效方法，但手術(shù)部位結(jié)膜瘢痕形成是手術(shù)失敗的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)氯通道阻斷劑NPPB可通過抑制PI3K/AKT信號通路，抑制人結(jié)膜成纖維細胞增殖、遷移、細胞周期和細胞外基質(zhì)合成，促進細胞凋亡[51]。全反式維甲酸也是通過抑制PI3K/AKT通路，抑制人結(jié)膜成纖維細胞增殖、遷移，促進細胞凋亡，減少Ⅰ型膠原和纖維連接蛋白表達[52]。

5 PI3K/AKT信號通路與甲狀腺眼病

甲狀腺眼?。╰hyroid eye disease，TED）是由針對甲狀腺受體的自身抗體激活眼眶成纖維細胞引起的自身免疫性疾病[53]，其病理特征是炎癥、過多的透明質(zhì)酸沉積、脂肪或眼外肌肉疤痕組織增加。眼眶成纖維細胞（orbital fibroblasts，OFs）是TED病理的重要介質(zhì)[54]，促甲狀腺激素受體通過直接激活PI3K/AKT信號通路，刺激OFs增殖[55]。透明質(zhì)酸在細胞外積聚引起TED眼外肌肉水腫[56]。神經(jīng)節(jié)苷脂GT1b具有較強的誘導(dǎo)OFs細胞中透明質(zhì)酸合成的功能，YOO等[57]研究證實GTb1在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平顯著誘導(dǎo)透明質(zhì)酸合成酶表達，而PI3K或AKT/mTOR抑制劑能抑制透明質(zhì)酸合成酶表達。

6 PI3K/AKT信號通路與翼狀胬肉

翼狀胬肉是常見的眼表疾病，表現(xiàn)為結(jié)膜到角膜的纖維血管組織過度增生[58]，手術(shù)切除是唯一有效的方法，但術(shù)后復(fù)發(fā)率為61%～82%[59]。研究發(fā)現(xiàn)miR-218-5p通過抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路，抑制表皮生長因子誘導(dǎo)的人翼狀胬肉細胞的增殖和遷移[60]。

綜上所述，PI3K/AKT在諸多眼科疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。激活該通路能保護晶狀體上皮細胞免受氧化應(yīng)激損傷，抑制該通路可抑制白內(nèi)障術(shù)后殘余晶狀體上皮細胞遷移和纖維化。抑制PI3K/AKT信號通路能抑制脈絡(luò)膜黑色素瘤細胞和視網(wǎng)膜母細胞瘤細胞生長，減弱細胞遷移和侵襲能力；抑制視網(wǎng)膜色素上皮細胞增殖、遷移及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，進而阻止增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變進展；抑制脈絡(luò)膜、糖尿病視網(wǎng)膜和早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜的新生血管形成。激活該通路可以保護青光眼視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞，抑制該通路可阻止青光眼濾過術(shù)后結(jié)膜瘢痕形成。深入研究PI3K/AKT信號通路在眼科疾病中的調(diào)控作用，尋找新的治療靶點，有助于研發(fā)有效的靶向藥物來治療手術(shù)難以解決的眼部疾病。