mTOR相關(guān)信號(hào)通路與銀屑病發(fā)病機(jī)制研究現(xiàn)狀

盧博，元星花，金哲虎

銀屑病是由免疫介導(dǎo)的慢性炎癥性皮膚病，全球約2%～3%的人口罹患此病[1]。該病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前研究認(rèn)為，其發(fā)病可能與皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞、免疫細(xì)胞等所產(chǎn)生的一系列炎癥因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子的相互作用有關(guān)[2]。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是協(xié)調(diào)細(xì)胞和組織反應(yīng)的重要信號(hào)樞紐。mTOR相關(guān)信號(hào)通路參與并調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡和新陳代謝等重要的生物學(xué)過程，在炎癥性皮膚病(如銀屑病、特應(yīng)性皮炎、丘疹性皮炎和痤瘡)和皮膚腫瘤(如皮膚T細(xì)胞淋巴瘤和黑素瘤)等疾病的發(fā)生發(fā)展中均扮演重要角色[3-4]。多項(xiàng)研究報(bào)道，mTOR相關(guān)信號(hào)通路相關(guān)分子在銀屑病皮損中過度表達(dá)，提示該通路可能在銀屑病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。本文綜述mTOR相關(guān)信號(hào)通路在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展，并探討銀屑病治療的新分子靶點(diǎn)。

1 mTOR相關(guān)信號(hào)通路

mTOR是磷脂酰肌醇激酶相關(guān)激酶家族中的一種289 kDa的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，參與調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和存活。其上游通路包括PI3K-Akt，LKB1/CD73-AMPK等通路[5]。因支架蛋白不同，mTOR分為兩種復(fù)合體，即mTOR complex 1(mTORC1)和mTOR complex 2 (mTORC2)，功能各異[6]。

mTORC1主要由mTOR、mLST8、Raptor、PRAS40和Deptor等5種成分組成，對(duì)雷帕霉素敏感。其作用靶點(diǎn)主要包括真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1(4E-BP1)、核糖體蛋白S6激酶1(S6K1/P70S6K)及自噬前體蛋白UNC-51樣激酶1(ULK1)等通路蛋白[7]。mTORC1作為代謝和炎癥信號(hào)通路的中樞，參與調(diào)控多種細(xì)胞及炎癥因子的基因表達(dá)，包括細(xì)胞周期蛋白D1(CyclinD1)、缺氧誘導(dǎo)因子1α(HIF-1α)和c-myc等，在細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生物學(xué)過程及血管生成中起到重要作用[8]。

mTORC2主要由mTOR、Rictor、mSIN1、Protor、mLST8和Deptor等6種成分組成，對(duì)雷帕霉素不敏感，可通過磷酸化蛋白激酶B(Akt)、蛋白激酶C(PKC)、血清/糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)激酶1(SGK1)等信號(hào)通路蛋白，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡、遷移等細(xì)胞生物學(xué)過程[9-10]。

2 mTOR相關(guān)信號(hào)通路在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的作用

2.1mTOR相關(guān)信號(hào)通路蛋白在銀屑病皮損中高表達(dá) Buerger等[11]發(fā)現(xiàn)在銀屑病患者皮損中，mTOR及mTORC1的下游信號(hào)分子S6K1過度表達(dá)。Chamcheu等[12]研究發(fā)現(xiàn)，與正常皮膚組織相比，人類銀屑病患者皮損中Ser2448(表明mTORC1激活)和Ser2481(表明mTORC2激活)蛋白高表達(dá)，提示mTOR相關(guān)通路參與了銀屑病的發(fā)病過程。一項(xiàng)針對(duì)銀屑病患者外周血基因測(cè)序研究[13]發(fā)現(xiàn)，mTOR等4個(gè)基因的甲基化顯著，提示mTOR基因與銀屑病發(fā)病相關(guān)。

咪喹莫特(imiquimod, IMQ)是一種Toll樣受體(TLR)7/8激動(dòng)劑，可通過IL-23/IL-17軸和IL-22誘發(fā)或加重銀屑病皮損，用于誘導(dǎo)銀屑病動(dòng)物模型。在IMQ誘導(dǎo)的小鼠銀屑病樣皮膚表皮層及部分真皮層中，mTORC1、S6K1、P-S6K1蛋白表達(dá)量顯著增高[14]。另一項(xiàng)研究[15]報(bào)道，在mTORC2基因敲除小鼠中，IMQ誘導(dǎo)的銀屑病樣皮疹顯著減輕，提示抑制mTORC2可以緩解銀屑病皮損。

綜上，在銀屑病患者、動(dòng)物細(xì)胞模型中，mTOR相關(guān)信號(hào)通路均有參與，提示其在銀屑病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

2.2mTOR相關(guān)信號(hào)通路參與銀屑病免疫應(yīng)答 在銀屑病的發(fā)病初始階段，過度表達(dá)的抗菌肽(主要為L(zhǎng)L-37)與死亡細(xì)胞釋放的細(xì)胞外自身脫氧核糖核酸結(jié)合，導(dǎo)致漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞(PDCs)合成干擾素α(INF-α)，INF-α激活髓系樹突狀細(xì)胞(MDCs)并促使其成熟，成熟MDCs遷移到淋巴結(jié)，將抗原呈遞給幼稚T細(xì)胞，致T細(xì)胞分化和增殖，T細(xì)胞(Th1、Th2、Th17)產(chǎn)生炎癥因子(TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-12、IL-17、IL-22、IL-23等)作用于角質(zhì)形成細(xì)胞(keratinocytes, KCs)，促進(jìn)KCs增殖，KCs產(chǎn)生的因子也可作用于免疫細(xì)胞[16]。

目前許多學(xué)者認(rèn)為，Th1-Th2-Th17細(xì)胞的免疫平衡失調(diào)是銀屑病發(fā)病的主要免疫機(jī)制。IL-23主要由銀屑病患者皮膚中的樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生，通過促進(jìn)Th17細(xì)胞分泌IL-17A發(fā)揮作用。Th2細(xì)胞可通過生成IL-4和IL-13抑制Th1和Th17細(xì)胞的活性，Th1和Th17亞群均受mTORC1信號(hào)的選擇性調(diào)控，其信號(hào)缺陷的T細(xì)胞將無(wú)法生成Th1和Th17細(xì)胞。而mTORC2基因敲除的T細(xì)胞將無(wú)法生成Th2細(xì)胞[17]。故Th1-Th2-Th17細(xì)胞平衡受到mTOR相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)控。

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)負(fù)責(zé)抑制過度的自身免疫反應(yīng)和維持外周免疫耐受,近年認(rèn)為Tregs功能缺陷是銀屑病發(fā)病另一重要機(jī)制[18]。新近研究[19]表明，mTORC1抑制Tregs的擴(kuò)張和分化，其機(jī)制可能與精氨酸代謝有關(guān)。Yan等[20]發(fā)現(xiàn)，甲氨蝶呤能明顯恢復(fù)銀屑病患者Tregs的免疫抑制功能，通過上調(diào)CD73、激活A(yù)MPK、失活mTOR防止T細(xì)胞的失控增殖，并下調(diào)IL-17和IFN-γ水平。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)[21]，銀屑病患者外周血及皮損中的長(zhǎng)鏈非編碼RNA(LncRNA)調(diào)節(jié)失調(diào)，異常的lncRNA與Tregs的分化及mTOR等信號(hào)通路功能有關(guān)。嚴(yán)重、晚期銀屑病患者外周血中的誘導(dǎo)性Tregs細(xì)胞(iTregs)數(shù)量明顯低于健康對(duì)照組，當(dāng)外周組織中的iTregs細(xì)胞數(shù)量增加時(shí)銀屑病則明顯改善，18-β甘草次酸可通過抑制STAT3/mTOR相關(guān)信號(hào)通路增加iTregs數(shù)量改善銀屑病皮損[22]。紫草素在體外通過抑制AKT/mTOR通路，能有效促進(jìn)iTregs細(xì)胞的分化改善銀屑病小鼠皮損，與18-β甘草次酸治療作用類似[23]。因此，mTOR相關(guān)信號(hào)通路可通過影響Th1-Th2-Th17細(xì)胞平衡、參與調(diào)控Tregs及iTregs細(xì)胞的增殖分化，在銀屑病免疫失衡的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。

2.3mTOR相關(guān)信號(hào)通路對(duì)銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞生物學(xué)功能的影響 銀屑病皮損組織中KCs增殖和分化異常，抑制KCs增殖或促進(jìn)KCs凋亡是治療銀屑病的有效途徑。近年研究證實(shí)[11]，IL-1β、IL-17A、TNF-α通過誘導(dǎo)mTOR表達(dá)促進(jìn)KCs異常增殖，當(dāng)抑制mTORC1表達(dá)時(shí)，KCs的異常增殖明顯減少。IL-22是一種新的Th17細(xì)胞因子，是誘導(dǎo)銀屑病KCs異常增殖的重要炎癥因子之一。Mitra等[24]提出，在人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞(HEKs)中，IL-22通過誘導(dǎo)Akt和mTOR磷酸化促進(jìn)HEKs增殖，而mTOR抑制劑雷帕霉素可拮抗此過程。另一項(xiàng)研究[25]表明，漆黃素(Fisetin)對(duì)KCs和HEKs具有抗增殖和抗炎作用，可以糾正銀屑病KCs的增殖和分化失衡，具體機(jī)制與激活mTOR1下游信號(hào)P70S6K有關(guān)，因此漆黃素可能通過mTOR信號(hào)通路發(fā)揮其抗增殖作用。Nguyen等[26]研究發(fā)現(xiàn)，一種含有大黃素、京尼平、綠原酸、升麻皂苷和人參皂苷等成分天然中藥混合物，可另Akt/mTOR信號(hào)通路失活，降低IL-22刺激的HaCaT細(xì)胞增殖和角蛋白K16、K17的表達(dá)。因此，IL-22誘導(dǎo)的KCs異常增殖依賴于mTOR相關(guān)信號(hào)通路。

毛蘭素(Erianin)具有抗腫瘤和抗血管生成的作用, 毛蘭素通過產(chǎn)生活性氧下調(diào)AKT/mTOR信號(hào)通路蛋白表達(dá)，對(duì)HaCaT細(xì)胞產(chǎn)生抗增殖和促凋亡作用[27]。一種含有1%鹽酸納曲酮的外用藥物，可通過抑制PI3K/AKT/mTOR相關(guān)信號(hào)通路拮抗KCs增殖，主要表現(xiàn)為下調(diào)增殖相關(guān)蛋白(如PCNA、Cyclin D1等)，同時(shí)可降低炎癥因子IL-6水平，能有效改善銀屑病的皮損[28]。角蛋白6在銀屑病斑塊中表達(dá)上調(diào)，該蛋白mRNA顯示5′頂端元件受mTORC1的特異性調(diào)節(jié)，抑制mTORC1可減少角蛋白6的異常表達(dá)，促進(jìn)KCs的正常繁殖[29]。

自噬是KCs分化成熟的重要機(jī)制，mTOR是自噬的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,激活的mTOR信號(hào)通路通過抑制自噬參與銀屑病KCs的異常增殖。Varshney等[30]利用lllumina微珠芯片對(duì)IL-17A刺激的HEKs進(jìn)行了全基因組基因表達(dá)譜分析，分析表明mTOR/p70S6K信號(hào)通路是IL-17A刺激后發(fā)生改變的重要通路，表現(xiàn)為p-mTOR和p-p70S6K表達(dá)上調(diào)，提示mTOR信號(hào)通路的激活發(fā)揮抑制HEKs自噬的作用。在苦參堿聯(lián)合阿維A處理的HaCaT細(xì)胞中，Akt、mTOR、p70S6K表達(dá)降低，提示其通過抑制mTOR信號(hào)通路相關(guān)蛋白的活性誘導(dǎo)HaCaT細(xì)胞自噬，起到抗增殖作用[31]。

2.4mTOR相關(guān)信號(hào)通路在銀屑病血管生成過程中的作用 血管生成是銀屑病皮損斑塊產(chǎn)生的重要因素，銀屑病患者血漿和皮損組織中，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)水平升高，可以加速血管生成。VEGF的增高受HIF-1α誘導(dǎo)，這兩種因子對(duì)銀屑病的血管生成具有協(xié)同作用，其中VEGF水平與銀屑病活動(dòng)性和嚴(yán)重程度直接相關(guān)，HIF-1α表達(dá)又受到mTORC1調(diào)控[17]。

有學(xué)者[32]觀察到神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)和NGF誘導(dǎo)的VEGF參與銀屑病皮損血管形成，機(jī)制可能與NGF通過mTOR相關(guān)信號(hào)通路增強(qiáng)HaCaT細(xì)胞HIF-1α和VEGF的表達(dá)相關(guān)，雷帕霉素可拮抗NGF的作用。另一研究[29]也發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素局部治療明顯改善銀屑病皮損紅斑和鱗屑的嚴(yán)重程度，使斑塊變薄、皮膚新生血管明顯減少。

3 mTOR相關(guān)信號(hào)通路抑制劑在銀屑病治療中的應(yīng)用展望

mTOR抑制劑已被用于治療有些皮膚病(如卡波西肉瘤、結(jié)節(jié)性硬化癥、Muir-Torre綜合征和神經(jīng)纖維瘤病等)，但對(duì)銀屑病的治療僅有少數(shù)病例報(bào)告，而在我國(guó)尚未被批準(zhǔn)用于銀屑病的臨床治療[33]。第一代mTOR抑制劑主要有雷帕霉素、依維莫司、西羅莫司衍生物等。雷帕霉素亦稱西羅莫司，是最早公認(rèn)的mTOR抑制劑，具有顯著的抗腫瘤、抗增殖和免疫抑制作用。早在2001年，雷帕霉素與環(huán)孢素聯(lián)合用藥治療重度慢性斑塊型銀屑病患者，研究證實(shí)了兩藥同用可增強(qiáng)療效[34]。也有研究[35]報(bào)告，1例重癥銀屑病腎移植患者，聯(lián)用伊維莫司和他克莫司后，其皮損較單用他克莫司顯著改善。

Kim等[36]研究發(fā)現(xiàn)，外用雷帕霉素乳膏可以緩解IMQ誘導(dǎo)的銀屑病小鼠皮膚炎癥，治療后小鼠皮損厚度明顯減少。該研究小組還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)雷帕霉素治療后，銀屑病小鼠皮損皮膚TNF-α、IL-6、IL-17A、IL-22、IL-23 mRNA表達(dá)降低，提示雷帕霉素可能通過減少炎性細(xì)胞因子發(fā)揮抗銀屑病作用。國(guó)內(nèi)另一項(xiàng)研究[37]也發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素可以降低TNF-α刺激HaCaT細(xì)胞產(chǎn)生IL-6、CXCL8及VEGF的水平。雷帕霉素可抑制TNF-α誘導(dǎo)的銀屑病HaCaT和HEKs細(xì)胞模型的異常增殖，其機(jī)制可能與雷帕霉素逆轉(zhuǎn)TNF-α誘導(dǎo)的銀屑病細(xì)胞模型中原肌球蛋白1(TPM1)和TPM2的表達(dá)有關(guān)[38]。

越來越多的研究表明，mTOR抑制劑是治療和減輕銀屑病的有效手段，其治療副作用也是近年來關(guān)注的焦點(diǎn)。Leducq等[33]統(tǒng)計(jì)分析了全球40余篇研究報(bào)告，262例患有11種皮膚病患者外用mTOR抑制劑，發(fā)現(xiàn)外用mTOR抑制劑耐受性安全性良好，不良反應(yīng)僅限于使用部位的輕中度刺激性(主要表現(xiàn)為局部過敏、瘙癢)。系統(tǒng)應(yīng)用雷帕霉素的副作用包括高脂血癥、胰島素抵抗、貧血、胃腸道疾病、呼吸和泌尿系統(tǒng)感染、睪丸功能障礙等，這些副作用中的許多是可逆的，理論上選擇針對(duì)mTOR1選擇性高的藥物會(huì)避免上述不良反應(yīng)的出現(xiàn)[39]。與其他免疫抑制劑相比，mTOR抑制劑對(duì)淋巴增生、神經(jīng)、肝臟和腎臟毒性較低，外用的安全性更佳，適合銀屑病患者長(zhǎng)期應(yīng)用，是其治療的新選擇。

4 小結(jié)

mTOR相關(guān)信號(hào)通路與銀屑病發(fā)病關(guān)系密切，主要參與調(diào)控銀屑病免疫失衡、角化異常及血管生成等主要發(fā)病機(jī)制。隨著mTOR相關(guān)信號(hào)通路在銀屑病發(fā)生發(fā)展中的深入研究，可為銀屑病提供新的治療靶點(diǎn)，目前已有報(bào)道部分藥物影響該通路作用于銀屑病發(fā)病過程，達(dá)到治療效果，如免疫調(diào)節(jié)類藥物：阿維A、環(huán)孢素、甲氨蝶呤、咪喹莫特、他克莫司；藥物提取物/混合物：漆黃素、紫草素、毛蘭素、苦參堿、18-β甘草次酸；阿片類受體拮抗劑：1%鹽酸納曲酮；mTOR抑制劑：雷帕霉素/西羅莫司、依維莫司；其中mTOR抑制劑有望成為銀屑病患者新的有效且安全的治療選擇。