mTOR 信號通路與子癇前期發(fā)病的相關(guān)性

趙鈺林，王永紅

子癇前期（preeclampsia，PE）是一種由多因素引起的妊娠期特發(fā)性疾病，通常以妊娠20 周后的高血壓和蛋白尿?yàn)樘卣?，并可?dǎo)致多系統(tǒng)功能障礙。PE是導(dǎo)致全世界孕產(chǎn)婦和新生兒死亡的主要原因之一[1]。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包含mTOR 復(fù)合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）和mTOR 復(fù)合物2（mTORC2），是磷脂酰肌醇3 激酶（inositol lipid 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路的中心節(jié)點(diǎn)[2]，是PI3K/Akt 的下游介質(zhì)，調(diào)節(jié)了細(xì)胞的生長、增殖、存活和代謝功能[3]。Fruman 等[4]研究表明，PI3K/Akt 通過參與mTORC1 依賴的信號通路進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞增殖。PI3K 酶催化磷脂酰肌醇4,5-雙磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2）生成磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸（phosphatidylinositol 3,4,5-bisphosphate，PIP3），使下游Akt 磷酸化，進(jìn)而激活mTOR 信號通路[5-6]。PI3K/Akt/mTOR 信號通路在不同的細(xì)胞類型中發(fā)揮作用，將生長因子信號與能量和營養(yǎng)水平聯(lián)系起來，控制蛋白質(zhì)新陳代謝和細(xì)胞生長，在先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞的分化和功能中起重要的調(diào)節(jié)作用[7-8]。研究表明，在體外人胎盤缺氧模型中，PI3K 信號通路受到抑制[9]，PI3K 和mTOR的磷酸化水平在PE 對氧化應(yīng)激的反應(yīng)中下降[10]。已有研究表明，PI3K/Akt/mTOR 通路是一個潛在的癌癥治療靶點(diǎn)，可調(diào)節(jié)多種生理活動，如細(xì)胞增殖、自噬和凋亡。綜述mTOR 信號通路與PE 發(fā)病的相關(guān)性，以期能為PE 診治開拓新的視野。

1 mTOR 信號通路與滋養(yǎng)細(xì)胞侵襲受損

滋養(yǎng)層細(xì)胞是胎盤的主要組成部分，對胎盤形成和維持胎兒正常發(fā)育至關(guān)重要[11]。滋養(yǎng)層侵襲和螺旋動脈轉(zhuǎn)化失敗被認(rèn)為是導(dǎo)致PE 最重要的原因之一[12]。滋養(yǎng)細(xì)胞對母體螺旋動脈的侵襲不足可能會影響胎盤血流量、滋養(yǎng)層細(xì)胞凋亡和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生[13]。

肽類物質(zhì)與某些因子可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞侵襲、遷移、增殖、分化和存活的信號級聯(lián)反應(yīng)而發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究表明，叉頭框蛋白C2（forkhead box C2，F(xiàn)OXC2）和CD97 的過表達(dá)可顯著增強(qiáng)正常滋養(yǎng)層細(xì)胞的黏附和侵襲能力，并通過下調(diào)PI3K/Akt/mTOR 信號通路，導(dǎo)致滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲減少，促進(jìn)妊娠晚期PE 的發(fā)生[14]。Ling 等[15]研究表明，PE 增殖過程的調(diào)控肽（regulation of proliferation process in preeclampsia，ROPPIP）通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt/mTOR 信號通路，促進(jìn)滋養(yǎng)層細(xì)胞的遷移和增殖，抑制細(xì)胞凋亡，在PE 的治療中具有潛在的應(yīng)用前景。另有研究表明，敲除Nesfatin-1 基因可抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路，抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，同時驅(qū)動氧化應(yīng)激，引起PE 的發(fā)生、發(fā)展[16]。

許多酶和基因可通過表觀遺傳學(xué)機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)胞自噬和凋亡。研究表明，受體酪氨酸激酶樣孤兒受體1（receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 1，ROR1）在早發(fā)型PE 胎盤組織中表達(dá)明顯降低，通過激活PI3K/Akt/mTOR 信號通路，降低滋養(yǎng)層細(xì)胞的活性和侵襲力參與PE 的發(fā)生、發(fā)展[10]。He 等[17]研究表明，類固醇受體共激活因子-3（steroid receptor coactivator-3，SRC-3）在絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞中高表達(dá)，在妊娠早期缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）的積聚可抑制SRC-3 表達(dá)，SRC-3 通過PI3K/Akt/mTOR 通路損害絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞的侵襲和遷移，導(dǎo)致子宮螺旋動脈重構(gòu)不足和胎盤低灌注，引起PE 發(fā)生。有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，敲除DEAD-box RNA解旋酶46（DEAD-box RNA helicase 46，DDX46）基因后滋養(yǎng)層細(xì)胞的磷酸化磷脂酰肌醇3 激酶（phosphorylation-inositol lipid 3-kinase，p-PI3K）和磷酸化哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（phosphorylationmammalian target of rapamycin，p-mTOR）水平顯著降低，遷移和侵襲能力降低，參與了PE 的發(fā)生、發(fā)展，可能成為治療PE 的靶點(diǎn)[18]。Chu 等[19]研究表明，在體外低氧條件下，羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞可使zeste 基因增強(qiáng)子同源物2（enhancer of zeste homolog 2，EZH2）表達(dá)降低并導(dǎo)致mTOR 信號通路失活，促進(jìn)滋養(yǎng)層細(xì)胞的增殖和自噬，調(diào)節(jié)胎盤功能，為PE 的治療提供了新思路。

此外，許多RNA 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的多能性、發(fā)育和細(xì)胞生長參與PE 發(fā)病過程。Lai 等[20]研究表明，miR-183 的過表達(dá)可上調(diào)G 蛋白亞基γ7（G protein subunit gamma 7，GNG7）表達(dá)，使mTOR 信號通路失活，抑制滋養(yǎng)層細(xì)胞的增殖、侵襲和血管生成，并通過降低叉頭盒蛋白1（forkhead box protein 1，F(xiàn)OXP1）的表達(dá)促進(jìn)PE 進(jìn)展。Liu 等[21]研究表明，長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）GASAL1 在PE患者胎盤中的表達(dá)明顯下調(diào)，GASAL1 和絲氨酸/精氨酸剪接因子1（serine/arginine splicing factor 1，SRSF1）通過激活mTOR 信號通路抑制細(xì)胞增殖和侵襲，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致滋養(yǎng)層細(xì)胞功能異常、胎盤缺陷和PE 的發(fā)生。

以上研究表明，肽類物質(zhì)、因子、酶、基因與RNA 均可通過mTOR 信號通路調(diào)控滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲、遷移和凋亡，引起PE 的發(fā)生。

2 mTOR 信號通路與血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙

系統(tǒng)性內(nèi)皮功能障礙是PE 發(fā)病的基本機(jī)制。孕婦血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷是妊娠期高血壓疾病的伴隨病理特征[22-23]。氧化應(yīng)激是導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能異常的重要原因之一。Lai 等[24]研究表明，在PE 大鼠胎盤組織和細(xì)胞滋養(yǎng)層細(xì)胞中，mTOR 信號通路最初處于失活狀態(tài)。GNG7 沉默時可降低細(xì)胞滋養(yǎng)層細(xì)胞血清可溶性FMS 樣酪氨酸激酶1（soluble fms-like tyrosine kinase 1，sFlt-1）和可溶性內(nèi)毒素（soluble endoglin，sEng）的水平，并通過激活mTOR 信號通路，緩解血管內(nèi)皮功能障礙和胎盤缺氧[24]。Huang 等[25]研究表明，PE 使胎盤PI3K/Akt/mTOR 通路失活，芒果苷處理后PI3K、Akt 和mTOR 的磷酸化水平均呈劑量依賴性地恢復(fù)，并通過激活PI3K/Akt/mTOR 通路上調(diào)核因子紅細(xì)胞系2 相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，Nrf2）表達(dá)水平，從而減輕胎盤氧化應(yīng)激引起的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。Xue 等[26]研究表明，在細(xì)胞試驗(yàn)中，腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）可抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）的增殖和遷移，補(bǔ)體C4A 鏈衍生多肽（peptide derived from complement C4 A chain，PDCC4）通過激活PI3K/mTOR/HIF-1α 信號通路減輕PE 的內(nèi)皮細(xì)胞損傷；在動物實(shí)驗(yàn)中，PDCC4 可減輕脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的大鼠高血壓、胎盤和腎臟的組織病理學(xué)改變以及內(nèi)皮細(xì)胞損傷標(biāo)志物和炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平。

多種血管活性因子在促血管生成中有重要作用。Zhang 等[27]研究表明，層黏連蛋白A5（laminin α5，LAMA5）是胚胎發(fā)育所必需的，PE 胎盤組織中血管內(nèi)皮細(xì)胞LAMA5 的表達(dá)水平明顯低于正常胎盤組織，LAMA5 小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）抑制HUVECs 中血管內(nèi)皮生長因子2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2）的表達(dá)，通過PI3K/Akt/mTOR 信號通路使其增殖、遷移和血管生成能力明顯減弱，細(xì)胞凋亡率顯著增加，參與PE 的發(fā)病。Yuan 等[28]研究表明，氧化應(yīng)激導(dǎo)致SRC-3 表達(dá)下降，減弱HUVECs 中PI3K/Akt/mTOR 通路的激活，抑制PI3K 可減弱VEGFR2 的表達(dá)，增加血管細(xì)胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）的表達(dá)，破壞內(nèi)皮細(xì)胞功能，參與PE 的發(fā)病過程。另有研究表明，PE 患者血漿中的可溶性Axl（soluble Axl，sAxl）水平顯著高于正常孕婦，可劑量依賴性地破壞內(nèi)皮細(xì)胞膜的完整性，升高的sAxl 通過下調(diào)p-Akt 和p-mTOR，抑制HUVECs 的增殖和內(nèi)皮細(xì)胞管狀結(jié)構(gòu)形成，并促進(jìn)細(xì)胞毒作用，參與PE 的病理生理過程[29]。

以上研究表明，調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR 通路可影響內(nèi)皮細(xì)胞功能，在PE 的病理過程中起關(guān)鍵作用。

3 mTOR 信號通路與胰島素抵抗（insulin resistance，IR）

研究表明，胰島素信號通過激活PI3K/Akt/mTOR通路在免疫細(xì)胞的分化、存活中發(fā)揮關(guān)鍵作用，高胰島素血癥可直接導(dǎo)致免疫細(xì)胞功能障礙，在PE 的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮核心作用[30]。正常妊娠會刺激全身炎癥活動，免疫系統(tǒng)的異常激活與過度炎癥狀態(tài)可導(dǎo)致PE 和IR[31]。在導(dǎo)致妊娠期高血壓疾病的諸多因素中，IR 可使血脂代謝紊亂，加重炎性反應(yīng)，引起血管內(nèi)皮損傷，動脈壁脂質(zhì)沉著，血管平滑肌細(xì)胞增生，導(dǎo)致小動脈管腔狹窄，外周阻力增加，進(jìn)一步誘發(fā)PE 的發(fā)生及發(fā)展[32-33]。Han 等[34]研究表明，miR-483在PE 患者體內(nèi)水平降低，通過胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）調(diào)節(jié)內(nèi)皮祖細(xì)胞，導(dǎo)致PI3K 和Akt 蛋白表達(dá)降低，阻斷胰島素信號并觸發(fā)IR。Li 等[35]研究表明，IR 的發(fā)生表現(xiàn)為mTOR信號過度激活、炎癥因子水平上調(diào)和廣泛的脂質(zhì)滲透，1,25-二羥基維生素D3[1,25（OH）2D3]可通過抑制mTOR 信號的過度激活和炎癥因子的上調(diào)來改善IR 水平。蛻膜調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（regulatory T cell，Treg細(xì)胞）在維持母體免疫耐受中起著關(guān)鍵作用，IR 可導(dǎo)致Treg 細(xì)胞分化抑制或Treg 細(xì)胞功能受損，mTOR 信號負(fù)向調(diào)節(jié)Treg 細(xì)胞的分化和擴(kuò)展[36-37]。以上研究表明，胰島素信號傳導(dǎo)可調(diào)節(jié)PI3K/Akt/mTOR 通路并啟動下游分子調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝的信號級聯(lián)反應(yīng)，參與PE 的發(fā)生。

4 結(jié)語

PE 作為一種高度異質(zhì)性的妊娠期特有疾病，病因機(jī)制復(fù)雜且涉及多種信號通路的調(diào)節(jié)異常，臨床早期預(yù)防和治療方法進(jìn)展緩慢，迄今為止，適時終止妊娠仍然是其唯一有效的干預(yù)措施。近期研究結(jié)果集中于多種細(xì)胞因子表達(dá)水平異常通過mTOR 信號通路影響胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞的血管重鑄過程、血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷以及胰島素分泌異常導(dǎo)致的高胰島素血癥，進(jìn)一步引起胎盤組織缺血和功能不足、子宮螺旋小動脈重鑄受損，共同參與PE 發(fā)病。同時，mTOR 信號通路的異常也可能與組蛋白去乙酰化、去甲基化、miRNA 調(diào)控等表觀遺傳調(diào)控機(jī)制有關(guān)。未來需要對mTOR 信號通路進(jìn)行更為深入的研究，也需要更多的臨床研究來驗(yàn)證其臨床應(yīng)用價值，為PE 的臨床早期診斷和治療提供可靠的理論依據(jù)。