中醫(yī)藥調(diào)控mTOR 信號通路治療阿爾茨海默病的研究進展

劉長寧，張立娟，侯翰如，管秀菊，朱玲慧，王康鋒

（1.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟南 250014；2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，山東 濟南 250014；3.單縣中醫(yī)醫(yī)院，山東 菏澤274300）

阿爾茨海默?。╝lzheimer's disease，AD）以進行性認知功能障礙為主要臨床表現(xiàn)，其病理學(xué)上的主要改變?yōu)棣?淀粉樣物質(zhì)沉積形成的細胞外斑塊和磷酸化的tau 蛋白聚集形成的胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)［1］。AD 的致病因素復(fù)雜，確切的發(fā)病機制尚不明確。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）作為細胞生命活動的重要調(diào)控分子，相關(guān)信號通路參與細胞的生長代謝、存活和凋亡以及自噬等多個方面，mTOR 信號傳導(dǎo)損傷在包括AD 在內(nèi)多種疾病中具有重要影響。近年來人們意識到mTOR 信號通路對于AD 的重要性，從這個角度切入治療阿爾茨海默病的相關(guān)藥物研究也越來越多，在諸多研究中，中醫(yī)藥體現(xiàn)其優(yōu)勢，是研究的熱點與趨勢，本文就有關(guān)中醫(yī)藥調(diào)控mTOR 信號通路治療阿爾茨海默病的研究進展進行綜述。

1 mTOR 信號通路

mTOR 相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路由3 個組成部分構(gòu)成：上游信號分子、下游信號蛋白和mTOR 復(fù)合體（mTOR complex，mTORC）［2］。mTOR 復(fù) 合 物 主要有兩種亞型，分別為mTORC1 和mTORC2。由mTOR 和一種蛋白小分子結(jié)合形成的mTORC1 對雷帕霉素敏感，主要在促進合成代謝、調(diào)控細胞生長、增殖和存活方面具有重要作用［3］。mTORC2 對雷帕霉素不敏感，由mTOR、RICTOR、m LST8、m Sin1、DEPTOR 和Protor1/2 構(gòu)成［4］，與調(diào)控細胞骨架的構(gòu)建、細胞的周期、離子的轉(zhuǎn)運等有關(guān)［5］?，F(xiàn)階段AD 相關(guān)研究的mTOR 信號通路主要集中在mTORC1。目前已知有三條比較明確的上游信號通路交匯于mTOR［6］：（1）mTOR 與其上游信號分子磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinases，PI3K）和蛋白激酶B （proteinkinase B，Akt/PKB）共同構(gòu)成經(jīng)典的PI3K/AKT/mTOR 信號通路。（2）引發(fā)自噬的關(guān)鍵分子蛋白激酶（AMPK）也位于mTOR 途徑的上游，和mTOR 構(gòu)成AMPK/mTOR能量變化影響通路。（3）部分種類類氨基酸對mTOR 的激活通路。位于mTORC1 的下游信號分子主要有S6K1 和4EBP1，兩者在合成蛋白質(zhì)時具有重要作用；位于mTORC2 的主要下游信號是AGC 蛋白激酶家族，參與重構(gòu)細胞骨架和調(diào)節(jié)肌動蛋白骨架［7］。

mTOR 整合了多種生長調(diào)節(jié)信號，是調(diào)控能量穩(wěn)態(tài)和細胞代謝的中樞信號樞紐［8］，在多種神經(jīng)退行性疾病中起關(guān)鍵作用。早有人體研究發(fā)現(xiàn)mTOR 信號參與AD，并且其激活水平與AD 患者認知缺陷的嚴重程度密切相關(guān)［9］，此后更有廣泛研究表明，mTOR 信號通路在AD 進展過程中Aβ 與tau 蛋白表達異常、腦血管功能障礙、突觸可塑性缺陷等多種組織功能失調(diào)和病理改變中具有重要影響。

2 mTOR 信號通路與AD

2.1 mTOR 信號通路與Aβ 的異常表達

公認自噬參與AD 機制中Aβ 異常沉積。自噬可促進清除Aβ 前體蛋白，自噬異常則Aβ 清除減少［10］。mTOR 是 負 調(diào) 節(jié) 自 噬 的 關(guān) 鍵 因 子，上 調(diào)mTOR 的活化程度可抑制細胞的自噬作用［11］。在缺氧等因素下，mTOR 活性增強，自噬被抑制從而導(dǎo)致Aβ 累積［12］。Aβ 累積可以導(dǎo)致mTOR 信號傳導(dǎo)增加，而下調(diào)mTOR 信號則會使Aβ 水平降低［13］。基于以上概念，增強mTOR 信號通路傳導(dǎo)造成的自噬損傷會誘發(fā)Aβ 的產(chǎn)生，也會降低其清除率，而Aβ的累積又可增加mTOR 信號傳導(dǎo)造成自噬進一步損傷，形成AD 進展中的惡性循環(huán)。

2.2 mTOR 信號通路與tau 蛋白的異常表達

研究數(shù)據(jù)證明，mTOR 可介導(dǎo)tau 在胞內(nèi)細胞器的定位分布以及胞外分泌，上調(diào)的mTOR 信號在tau 的運輸和積累中具有重要的影響［14］。上調(diào)mTOR 信號傳導(dǎo)還可以增加通過GSK3β 介導(dǎo)機制導(dǎo)致的tau 磷酸化，而mTOR 抑制劑雷帕霉素可以使mTOR 信號傳導(dǎo)降低以改善tau 的病理狀況［15］。此外，與Aβ 的異常表達相同，自噬影響AD 中tau 蛋白的代謝，提高自噬水平能夠促進清除磷酸化的tau蛋白［16］，抑制mTOR 信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)則可以增強自噬進而減輕tau 蛋白的病理損害。

2.3 mTOR 信號通路參與AD 腦血管功能障礙

2.3.1 mTOR 信號通路與腦血流量不足 腦血流量（CBF）減少是阿爾茨海默病發(fā)病機制中早期事件之一。mTOR 的激活會使上游信號分子Akt 受到抑制，而雷帕霉素處理可抑制mTOR，從而使Akt激活，AKt 的激活可磷酸化內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）產(chǎn)生NO［17］，NO 對血管有明確的舒張作用。一項AD 小鼠模型研究證明，雷帕霉素治療可以降低AD 模型小鼠的mTOR 活性，誘導(dǎo)NO 的釋放來促進內(nèi)皮介導(dǎo)的皮層血管舒張，保留腦血管的完整性和功能，從而恢復(fù)血管密度和CBF，阻止AD［18］。由此可知，mTOR 在AD 進展中可通過在其信號通路進行反饋調(diào)節(jié)來抑制eNOS 磷酸化和腦血管內(nèi)皮NO 釋放，阻止NO 介導(dǎo)的血管舒張的激活，進而造成CBF 缺陷。

2.3.2 mTOR 信號通路與血腦屏障功能障礙 血腦屏障（BBB）功能障礙是導(dǎo)致AD 的原因之一。BBB 穩(wěn)態(tài)的擾亂不僅會導(dǎo)致神經(jīng)元損傷，還會使神經(jīng)血管單位Aβ 清除受到損害，因此可能導(dǎo)致AD 進展過程中BBB 功能障礙和Aβ 積累之間的惡性循環(huán)［19］。研究表明，mTOR 會引發(fā)BBB 的功能障礙、Aβ 在腦血管中沉積和血管損傷［20］，而抑制mTOR活性則可保護BBB，恢復(fù)其功能完整性［21］。

2.3.3 mTOR 信號通路與神經(jīng)血管耦合障礙 神經(jīng)血管耦合（NVC）在AD 患者中存在顯著缺陷。最近一項研究表明［22］，mTOR 是NVC 功能障礙的關(guān)鍵驅(qū)動因素。mTOR 可以驅(qū)動AD 模型中的NVC 損傷，這一過程是通過抑制神經(jīng)元NOS（nNOS）和非NOS 依賴性成分來實現(xiàn)的，而下調(diào)mTOR 則能使NVC 得到恢復(fù)。

2.4 mTOR 信號通路參與AD 突觸可塑性功能障礙

AD 患者腦內(nèi)存在突觸可塑性功能受損，可能發(fā)生在神經(jīng)變性之前。mTORC1 在突觸可塑性中作為關(guān)鍵介體，能促進合成局部樹突狀蛋白，與腦的記憶的鞏固和存儲息息相關(guān)［23］。在AD 中，mTOR 信號傳導(dǎo)受到抑制，介導(dǎo)了突觸可塑性的損傷，而上調(diào)mTOR 信號通路則可挽救突觸可塑性的長時程增強［24］。

2.5 mTOR 信號通路參與AD 神經(jīng)炎癥

神經(jīng)炎癥是導(dǎo)致AD 發(fā)生的重要機制之一。促炎細胞因子（PIC）介導(dǎo)的激活后小膠質(zhì)細胞的炎癥狀態(tài)和增殖是神經(jīng)炎癥的關(guān)鍵決定因素，mTOR 在主導(dǎo)此方面具有關(guān)鍵作用［25］。研究表明，AD 病理中的Aβ 誘導(dǎo)急性小膠質(zhì)細胞炎癥，此過程依賴于mTOR 信號通路，且通過雷帕霉素治療使mTOR通路抑制可減少Aβ 誘導(dǎo)的促炎細胞因子的表達［26］。

3 中醫(yī)藥調(diào)控mTOR 信號通路治療AD 的研究進展

3.1 中藥復(fù)方

3.1.1 經(jīng)典方加減 黃麗萍等［27］采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究方法發(fā)現(xiàn)，二至丸可以影響多條信號通路以防治AD。其中根據(jù)對接結(jié)果，二至丸有35 個成分都作用于PI3K/AKT/mTOR 信號通路，提示PI3K/AKT/mTOR 可能是二至丸防治AD 作用機制中的潛在信號通路。

謝苗［28］的研究指出，AD 患者中存在 著LPS 誘導(dǎo)小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生自噬過激和神經(jīng)炎癥反應(yīng)。改良三甲散可以下調(diào)PI3K、p-AKT、Beclin1 的表達水平，上調(diào)p-mTOR 的表達，提示通過影響PI3K/AKT/mTOR 信號通路調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥和過度自噬，抑制由炎癥和自噬過度激活而誘導(dǎo)的細胞凋亡可能是改良三甲散提高對AD 神經(jīng)元細胞保護作用的作用機制。

關(guān) 慧 波 等［29，30］通 過 對 轉(zhuǎn)tau 基 因 果 蠅AD 模 型的實驗研究發(fā)現(xiàn)，地黃飲子可以通過使PI3K、AKT、dTOR mRNA 的表達上調(diào)以影響PI3K/AKT/mTOR 信號通路，從而改善轉(zhuǎn)Tau 基因果蠅的嗅覺學(xué)習(xí)記憶能力。此外，地黃飲子能下調(diào)mTOR 下游信號分子4E-BP 和p70S6K m RNA 和蛋白的表達，抑制mTOR 信號通路，調(diào)節(jié)細胞周期和抑制凋亡防治AD。

張運輝等［31］研究發(fā)現(xiàn)四君子湯可以抑制mTOR 的表達調(diào)節(jié)自噬從而影響AD。

3.1.2 現(xiàn)代自擬方 某研究發(fā)現(xiàn)長期服用益智清心方可以改善APP/PS1 轉(zhuǎn)基因AD 小鼠空間學(xué)習(xí)和記憶障礙［32］。益智清心方可直接使mTOR 異常磷酸化延遲，抑制其活性并促進自噬。激活的mTOR 可以抑制下游信號分子4EBP1 使其失活以進行胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［33］，益智清心方干預(yù)同時還能恢復(fù)mTOR 下游信號分子4EBP1 的表達?？傻贸鼋Y(jié)論，益智清心方可以抑制mTOR 信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活自噬功能，從而改善AD 癥狀。

王晉平等［34］觀察到益肺溫陽化濁湯可以下調(diào)AD 大鼠模型PI3K、AKT、Beclin1 的表達水平，上調(diào)mTOR 蛋白的表達，使PI3K/Akt/mTOR 通路激活，誘導(dǎo)自噬作用，促進Aβ 的清除，從而保護AD 大鼠的神經(jīng)元，改善其認知功能。

方永奇等［35］的試驗研究表明，補氣開竅方可以下調(diào)自噬基因Beclin-1 的表達，激活PI3K/AKT/mTOR 信號通路，促進激活上游分子AKT，從而進一步增加mTOR 的表達以抑制自噬功能，減輕Aβ對神經(jīng)元的毒性作用。

某研究發(fā)現(xiàn)益腎化濁湯可以促進Aβ 的清除，從而使SAMP8 小鼠的記憶障礙得到改善，使mTOR 信號下調(diào)以調(diào)節(jié)自噬是此作用的其中一種內(nèi)在機制［36］。

Chan 等［37］發(fā) 現(xiàn) 益 智 防 呆 方 可 以 通 過RAGE /CaMKKβ/ AMPK / mTOR 信號通路調(diào)節(jié)自噬途徑，恢復(fù)血腦屏障中的緊密連接支架蛋白損傷，減輕Aβ 沉積，改善AD 小鼠認知行為障礙。

3.1.3 中藥復(fù)方自制劑 東直門醫(yī)院發(fā)現(xiàn)其中藥復(fù)方專利制劑金思維（GAPT）能對AD 小鼠腦內(nèi)葡萄糖代謝產(chǎn)生影響。GAPT 可以使胰島素信號通路 相 關(guān) 的PI3K、Akt、p-GSK3β 的 表 達 上 調(diào)，下 調(diào)p-mTOR 的表達，表明GAPT 可以通過保護胰島素信號通路中的PI3K/AKT 途徑，抑制mTOR 過表達從而改善AD 小鼠的腦葡萄糖代謝損傷［38］。

最近一項研究發(fā)現(xiàn)參枝苓口服液（SZL）能使p-PI3K、PI3K、p- Akt、Akt、p-mTOR、mTOR 的表達上調(diào)，激活PI3K/AKT/mTOR 信號通路，促進AD中的髓鞘蛋白的表達，進而起到保護神經(jīng)的作用［39］。

3.2 單味中藥及中藥單體化合物

3.2.1 單味中藥 某網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)淫羊藿、黃芪、葛根三味中藥可用于治療AD 的有效成分有77 個，作用機制涉及56 個KEGG 通路，其中包括mTOR 信號通路［40］。

中華青牛膽具有清熱解毒、祛風(fēng)、消痰、安神的功效，可有效治療阿爾茨海默病，通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與分子對接研究后被闡明，影響PI3K / Akt 通路、mTOR 信號通路、NTFs 信號通路等多通路是其治療AD 的內(nèi)在機制［41］。

陶曉倩等［42］對赤芍、黃柏兩味中藥進行了研究，發(fā)現(xiàn)赤芍和黃柏可以調(diào)節(jié)包括mTOR 在內(nèi)的多個靶蛋白，作用于mTOR 信號通路干預(yù)AD。

3.2.2 萜類及其衍生物 雷公藤氯內(nèi)酯醇（tripchlorolide，T4）是自中藥雷公藤中提取或修飾后得到的減毒單體。試驗發(fā)現(xiàn)T4 可能通過激活PI3K / Akt/mTOR 信號通路促進合成突觸可塑性相關(guān)蛋白，從而改善5XFAD 轉(zhuǎn)基因小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力［43］。

京尼平苷（geniposide，GP）是一種可從傳統(tǒng)中藥梔子提取出來的中藥單體。劉東星［44］研究發(fā)現(xiàn)，AKT/mTOR 信 號 通 路 可 對 Aβ1-42 誘 導(dǎo) 的SH-SY5Y 細胞產(chǎn)生作用，GP 對AD 細胞模型中AKT/mTOR 通路的活化起到抑制作用，進而保護神經(jīng)。張志華［45］對APP/PS1 小鼠進行研究發(fā)現(xiàn)，京尼平苷可以下調(diào)mTOR 信號通路p-Akt/Akt、p-m TOR/m TOR 比值以及mTOR 信號通路Akt mRNA、mTOR mRNA 的表達，提示京尼平苷可能通過抑制mTOR 信號通路，促進自噬從而改善AD病理。

研究人員發(fā)現(xiàn)，口服雙氫青蒿素（dihydroartemisinin，DHA）治療可以上調(diào)AD 小鼠的p-mTOR（Ser2448）/mTOR 比值，提示DHA 可以恢復(fù)AD 小鼠的自噬活性，提高自噬水平起到治療作用［46］。

3.2.3 生物堿類 吳茱萸堿（Evo）是一種吳茱萸中分離出來的生物堿化合物。齊宇航［47］的研究發(fā)現(xiàn)，在L-谷氨酸（L-Glu）誘導(dǎo)的HT22 細胞作為體外AD 模型的研究中，Evo 可以增強L-Glu 誘導(dǎo)的HT22 細 胞 中P-Akt 和P-mtor 的 表 達，下 調(diào)P-GSK-3β，提 示Evo 可 以 通 過 調(diào) 節(jié)AKt/mTOR/GSK-3β 信 號 傳 導(dǎo) 起 到 對L-Glu 誘 導(dǎo) 的HT22 細 胞損傷的神經(jīng)保護作用；在AlCl3 和D-gal 誘導(dǎo)AD 小鼠模型的研究中，Evo 可以通過調(diào)節(jié)AKt/mTOR/GSK-3β 信號傳導(dǎo)影響氧化應(yīng)激發(fā)揮對AD 小鼠的相關(guān)治療作用。

小檗堿在AD 的治療中可從多方面對AD 產(chǎn)生作用，抑制mTOR 信號通路是小檗堿改善AD 的途徑之一。早有研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿可以對AD 模型異?；罨膍TOR mRNA 和下游信號分子P70S6K mRNA 的表達產(chǎn)生抑制作用，同時促進另一下游底物4EBP1 mRNA 的 表 達［48］。Wang 等［49］研 究 進 一步證明，小檗堿抑制了mTOR / p70S6K 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)促進自噬，從而使核糖基化誘導(dǎo)的Aβ 聚集得到改善，起到神經(jīng)保護作用。

3.2.4 黃酮及二酮類 從黃芩中獲得的活性單體漢黃芩素可以通過mTOR 信號通路調(diào)節(jié)自噬以誘導(dǎo)清除初級星形膠質(zhì)細胞中的Aβ，同時漢黃芩素還可以借助抑制mTOR 使GSK3β 受到抑制，從而降低tau 蛋白異常磷酸化水平［50］?；谝陨峡傻贸鼋Y(jié)論，漢黃芩素可通過mTOR 信號通路調(diào)節(jié)Aβ 和tau蛋白，發(fā)揮在AD 中的治療作用。

Wang 等［51］觀察到姜黃素可以減少Aβ 的生成，改善APP / PS1 雙轉(zhuǎn)基因AD 小鼠的認知障礙。數(shù)據(jù)證明姜黃素明顯降低了PI3K，磷酸化的Akt 和mTOR 在蛋白水平上的表達，誘導(dǎo)自噬。由此表明姜黃素可通過抑制PI3K / Akt / mTOR 信號通路誘導(dǎo)自噬并降低Aβ 的生成，發(fā)揮在AD 中神經(jīng)保護作用。

3.2.5 苷類 傳統(tǒng)中藥紅景天的提取成分紅景天苷（Sal）被證明對AD 病理具有改善保護作用。研究表明Sal 上調(diào)PI3K / Akt / mTOR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，減少Aβ 沉積，改善APP / PS1 小鼠的自發(fā)活動，起到神經(jīng)保護作用［52］。

3.2.6 木脂素類 五味子醇甲（SchA）對阿爾茨海默病有一定的治療作用。Song 等［53］發(fā)現(xiàn)SchA 可以抑制Aβ1-42 誘導(dǎo)的自噬，并且這一過程是通過激活PI3K / AKT / mTOR 信號通路來完成的。

研究人員針對牛蒡子苷元進行體外試驗發(fā)現(xiàn)，牛蒡子苷元能促進Aβ 的清除，抑制mTOR 的下游底物P70S6K 的磷酸化，降低mTOR 活性，同時抑制AKT / mTOR 信號傳導(dǎo)［54］。總之牛蒡子苷元可以抑制mTOR 信號途徑，增強自噬，最終減少Aβ沉積。

3.2.7 多糖 李海寧等［55］研究表明，枸杞多糖（LBP）可以下調(diào)Aβ 誘導(dǎo)HT22 細胞中p62、p-Akt 及p-mTOR 蛋白水平，表明枸杞多糖可以對PI3K/Akt/mTOR 信號通路的激活產(chǎn)生抑制作用，誘導(dǎo)自噬發(fā)生進而改善Aβ 對細胞的損傷。

4 小結(jié)

AD 的病因病機復(fù)雜多樣，中醫(yī)藥可多通路、多環(huán)節(jié)干預(yù)AD，在AD 的治療中具有獨特優(yōu)勢，廣泛研究表明中醫(yī)藥可作用于mTOR 信號通路，在Aβ和Tau 的異常表達、腦血管功能障礙、神經(jīng)突觸可塑性等方面改善AD。而中藥有效成分復(fù)雜，如何確定復(fù)方中的有效成分以及分離發(fā)揮作用的成分，需要更深入的探索，同時中醫(yī)藥通過mTOR 信號通路影響AD 中自噬、腦血管和神經(jīng)元功能等的內(nèi)在機制及其體內(nèi)代謝過程尚不明晰，相關(guān)研究仍有待擴充。此外，中醫(yī)藥調(diào)控mTOR 信號通路在AD 動物模型中表現(xiàn)出對AD 干預(yù)的有效性仍需更加全面的臨床試驗。以mTOR 信號通路為依托，相信今后更多有關(guān)中醫(yī)藥干預(yù)AD 的方法將會進一步被發(fā)掘，為AD 的治療提供更多思路。

作者貢獻度說明

王康鋒：論文進行指導(dǎo)，劉長寧：設(shè)計、檢索文獻并撰寫論文，侯翰如：文獻檢索與篩選，管秀菊：論文撰寫，朱玲慧：英文摘要書寫，張立娟：對初稿進行修改，完成終稿。所有作者都已經(jīng)閱讀并認可最終提交的手稿版本。

所有作者聲明不存在利益沖突關(guān)系