基于PI3K/Akt/mTOR 信號通路探討中醫(yī)藥防治乳腺癌的研究進展*

鄭珮怡，張馨月，李思雨，薛曉紅△

1 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，上海 200437； 2 上海市松江區(qū)方塔中醫(yī)醫(yī)院，上海 201699

乳腺癌是全世界女性惡性腫瘤的主要死亡原因，占癌癥病例的25%和癌癥死亡人數(shù)的15%［1］。2013—2015 年，上海市的乳腺癌發(fā)病率占女性惡性腫瘤的首位，約為15.82%，死亡率占女性癌癥死亡率的9.51%［2］。乳腺癌居高不下的發(fā)病率和死亡率已嚴重影響了女性的健康。磷脂酰肌醇3-激酶（the phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）經(jīng)活化后的蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）可以激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）。PI3K/Akt/mTOR信號傳導(dǎo)通路是人類癌癥中最常見的傳導(dǎo)通路之一，在癌癥細胞的生長、增殖、分化、侵襲等方面具有重要的調(diào)節(jié)作用［3］。70%以上的腫瘤在PI3K/Akt/mTOR 信號通路中存在突變或基因擴增［4］，該通路中的兩個重要基因PI3K編碼催化亞基的基因（phosphoinositide-3-kinase，catalytic alpha polypeptide，PIK3CA）和PTEN是在乳腺癌中常見的突變基因，與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［5］。近年來，中醫(yī)藥在防治乳腺癌方面也表現(xiàn)出了多靶點、多通路的優(yōu)勢，臨床獲益明顯。

1 PI3K/Akt/mTOR信號通路及靶向藥物

1.1 PI3K 及其抑制劑PI3K 是由調(diào)節(jié)亞基和催化亞基構(gòu)成的異二聚體，可分為三種類型（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型［6］，其中PI3KⅠ型中的PI3KⅠA 是由催化亞基（P110）和調(diào)節(jié)亞基（P85）組成的異二聚類脂激酶，常與癌癥的發(fā)病有關(guān)，主要由酪氨酸激酶受體信號激活［7］，它將通過酪氨酸激酶受體與不同的生長因子結(jié)合，包括表皮生長因子受體、胰島素樣生長因子1受體、人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor-2，HER-2）及G 蛋白偶聯(lián)受體等［8］。PI3K 能將4，5-二磷酸磷脂酰肌醇磷酸化，使其成為活性狀態(tài)的3，4，5-三磷酸磷脂酰酰肌醇［9］，抑癌基因PTEN 則能將這一過程負向調(diào)控。PTEN 的失活會導(dǎo)致PI3K 被激活而引起細胞增殖，與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。PI3K通路的激活通常是由于2 個重要的機制的發(fā)生：PIK3CA發(fā)生突變或抑癌基因PTEN功能失活［10］。

PI3K 抑制劑主要包括泛PI3K 抑制劑和選擇性PI3K亞型抑制劑。泛PI3K抑制劑具有高毒性，常伴有較多的不良反應(yīng)，而選擇性PI3K 抑制劑的單藥使用及內(nèi)分泌聯(lián)合用藥展現(xiàn)出了更好的臨床前景。選擇性PI3K抑制劑Alpelisib作為首個被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)使用的PI3K 抑制劑已被寫入美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)乳腺癌指南，用于與氟維司群聯(lián)用治療基因檢測出PIK3CA 基因突變且雌激素受體（estrogen receptor，ER）陽性、HER-2 陰性的絕經(jīng)后乳腺癌患者。SOLAR-1 實驗的研究結(jié)果為Alpelisib 作用靶點和目標(biāo)人群的選擇提供了依據(jù)［11］。這是一項隨機雙盲三期臨床試驗。研究發(fā)現(xiàn)，在PIK3CA 基因突變的患者中Alpelisib 加氟維司群組中位疾病進展的時間（progression-free-survival，PFS）較安慰劑組顯著延長，而在無PIK3CA 基因突變的患者中兩組PFS無統(tǒng)計學(xué)意義，說明PIK3CA基因是Alpelisib治療的重要靶點。另一種選擇性PI3K 抑制劑Taselisib具有較高的選擇性和有效性。LORELE I［12］是一項Ⅱ期臨床隨機雙盲實驗，在ER 陽性，HER-2陰性的絕經(jīng)后早期乳腺癌患者中使用Taselisib聯(lián)合來曲唑，結(jié)果顯示患者的客觀緩解率（objective response rate，ORR）顯著增加，且在PIK3CA 基因突變的人群中其效益更加明顯。DICKLER等［13］的一項Ⅱ期臨床單臂實驗結(jié)果顯示，Taselisib 聯(lián)合氟維司群在激素受體陽性、HER-2陰性的晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者中有臨床有效性，而在PIK3CA基因突變的患者中客觀緩解率ORR及臨床獲益率提升更高。正在開展的三期臨床隨機試驗SANDPIPER［14］，使用Taselisib 聯(lián)合氟維司群治療激素受體陽性、HER-2陰性的晚期或轉(zhuǎn)移性乳腺癌，將進一步驗證Taselisib聯(lián)合氟維司群是否能增加對PIK3CA基因突變腫瘤的治療效果。

1.2 Akt 及其抑制劑絲氨酸/蘇氨酸激酶Akt，有3 種異構(gòu)體Akt1、Akt2 和Akt3，他們在癌癥和生理上發(fā)揮不同甚至部分相反的作用。磷酸化的Akt 對轉(zhuǎn)錄、翻譯、細胞周期及凋亡產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，能促進蛋白合成，細胞生成、細胞存活及激活下游效應(yīng)物mTOR 并且上調(diào)多種效應(yīng)因子。體細胞PIK3CA 突變通過增強Akt 活化、刺激血管生成和增強對腫瘤細胞的抵抗力，使癌細胞生長優(yōu)勢增加［15］。PTEN 表達的減少或缺失會導(dǎo)致Akt的激活和升高，從而促進細胞周期的發(fā)展、細胞的存活、增殖和遷移，這是腫瘤發(fā)生的一個主要原因［16］。目前對Akt 選擇性抑制劑的研究還處于實驗室階段，其療效、適應(yīng)人群、不良反應(yīng)尚未明確，未被批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床。

1.3 mTOR 及其抑制劑mTOR 是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，PI3K 和Akt 的下游效應(yīng)物。mTOR有兩種兩個功能和結(jié)構(gòu)不同的多蛋白復(fù)合物［17］，其中mTORC1 是雷帕霉素和雷帕霉素類似物（如依維莫司）的作用靶點，也是目前研究mTOR 抑制劑的主要靶點?；罨膍TORC1通過磷酸化p70上的S6蛋白激酶1和真核翻譯起始因子-4E結(jié)合蛋白1調(diào)節(jié)mRNA 的轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，調(diào)控促進細胞生長增殖的蛋白質(zhì)合成，導(dǎo)致其在多種惡性腫瘤細胞中高度表達［18］。

依維莫司是一種口服的雷帕霉素（mTOR）抑制劑，HORTOBAGYI 等［19］的BOLERO-2 是一個國際雙盲隨機三期臨床試驗，研究了依維莫司與依西美坦聯(lián)合使用在ER 陽性、HER-2 陰性的絕經(jīng)后女性晚期乳腺癌的療效。該實驗結(jié)果顯示，依維莫司組較安慰劑組的PFS明顯延長。此外在BOLERO-2基礎(chǔ)上進行的1 項多中心研究BALLET［20］，收集當(dāng)時數(shù)量最大的安全數(shù)據(jù)集，納入了更多年老的病例，其結(jié)果與BOLERO-2 的結(jié)果一致。目前，美國食品藥品監(jiān)督管理局已同意將依維莫司聯(lián)合依西美坦用于治療ER陽性的轉(zhuǎn)移性乳腺癌［21］。

2 PI3K/Akt/mTOR信號通路影響乳腺癌發(fā)生發(fā)展

2.1 誘導(dǎo)乳腺癌血管內(nèi)皮生成的血管內(nèi)皮生長因子血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是促進腫瘤血管生成的重要影響因子，參與多條信號通路，能特異性結(jié)合血管內(nèi)皮細胞，調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞的增殖和遷移、促進新生血管形成、增加血管通透性。研究表明，PI3K/Akt/mTOR 通路的激活能啟動血管VEGF 基因的轉(zhuǎn)錄，在基因水平上促進VEGF 的合成［22］。一項研究發(fā)現(xiàn)，相較于未出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者，出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移的患者中PI3K/Akt/mTOR 信號通路被顯著激活。這或與Akt 能促進血管內(nèi)皮因子的表達，改善腫瘤血供，促進腫瘤轉(zhuǎn)移的機制有關(guān)［23］。

2.2 促進乳腺癌細胞增殖和能量代謝細胞異常增殖是惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的一個重要生物學(xué)過程。多項研究表明，PI3K/Akt/mTOR 信號通路能調(diào)節(jié)蛋白合成和血管生成，促進細胞生長和增殖。Akt 是PI3K/Akt/mTOR 信號通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)點。SONG 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，Akt 激活后會由細胞膜逐步進入細胞核或者細胞質(zhì)中，進一步出現(xiàn)磷酸化抑制，然后激活相關(guān)的靶蛋白，對各種細胞凋亡、分化及增殖過程產(chǎn)生深遠影響。另一項研究中，PTEN 基因敲除的小鼠在發(fā)育過程中出現(xiàn)多處組織異常增殖，且與正常小鼠相比，基因敲除的小鼠體內(nèi)Akt 被持續(xù)性激活。說明小鼠細胞出現(xiàn)異常增殖，與PTEN 基因的缺失有關(guān)［25］。Warburg 效應(yīng)普遍存在于包括乳腺癌在內(nèi)的多種癌癥細胞內(nèi)，其特征是在氧氣充足的條件下，腫瘤細胞依舊利用有氧糖酵解來產(chǎn)生能量，葡萄糖作為有氧糖酵解的底物，在腫瘤能量代謝中充當(dāng)著重要的角色［26］。有研究表明，PI3K/Akt/mTOR 信號通路可以調(diào)節(jié)與有氧糖酵解有關(guān)的丙酮酸激酶和乳酸脫氫酶的活性，Akt 被激活后能促進葡萄糖代謝，產(chǎn)生腺嘌呤核苷三磷酸，為腫瘤細胞增殖提供能量［27］。初釗輝等［28］研究發(fā)現(xiàn)，一種異黃酮類化合物——魚藤素能抑制Akt的活化，當(dāng)Akt磷酸化被抑制，其下游的糖原合成酶激酶的數(shù)量反應(yīng)性上調(diào)，糖原合成酶激酶能促進糖原合成，抑制糖代謝，進而抑制乳腺癌細胞株MCF-7的增殖。

2.3 抑制乳腺癌細胞凋亡細胞凋亡是細胞程序性死亡的過程，許多化療藥物發(fā)揮效應(yīng)的中藥機制就是誘導(dǎo)腫瘤細胞出現(xiàn)細胞凋亡。PI3K/Akt/mTOR 信號通路的激活會抑制腫瘤細胞凋亡過程，促進腫瘤生長。Akt 及下游信號的激活能夠抑制細胞周期的停滯和破壞曲妥珠單抗介導(dǎo)的細胞凋亡［29］，這可能是靶向治療出現(xiàn)耐藥的機制之一。KANG 等［30］的研究顯示，Akt 激活后會促進乳腺上皮細胞的異常生長和分化，并抑制細胞凋亡，為乳腺腫瘤形成提供了條件。一項使用金雀異黃酮成功誘導(dǎo)三陰性乳腺癌MDA-MB-231 細胞凋亡的實驗中發(fā)現(xiàn)，金雀異黃酮可以明顯抑制Akt、p-Akt 蛋白表達水平，說明其能使三陰性乳腺癌MDA-MB-231 細胞凋亡的機制或與抑制了PI3K/Akt/mTOR信號通路有關(guān)［31］。

2.4 促進乳腺癌細胞中炎癥因子分泌腫瘤在增殖侵襲過程中會大量分泌炎癥因子，形成炎癥微環(huán)境，利于腫瘤細胞間信號傳導(dǎo)。研究表明，在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移、骨質(zhì)破壞的過程中，腫瘤壞死因子α、胰島素樣生長因子Ⅱ、白細胞介素6、白細胞介素Ⅱ等炎癥因子與激活破骨細胞的破骨作用促進骨質(zhì)溶解密切相關(guān)［32］。腫瘤促進性細胞因子——核因子κB主要來源于炎癥細胞，Akt能夠增加核因子κB的轉(zhuǎn)錄活性，使細胞運動能力增強，利于癌細胞侵襲轉(zhuǎn)移［33］。一項體外實驗結(jié)果顯示，白細胞介素8可顯著抑制MCF-7細胞的凋亡［34］。當(dāng)使用不同濃度梯度的白細胞介素8處理MCF-7細胞后，細胞內(nèi)p-Akt表達升高且呈與濃度呈正相關(guān)，說明白細胞介素8可能是通過激活PI3K/Akt/mTOR信號通路，來抑制乳腺癌MCF-7細胞凋亡的。

3 中藥通過PI3K/Akt/mTOR 信號通路干預(yù)乳腺癌細胞生長

3.1 抑制乳腺癌細胞增殖PI3K/Akt/mTOR 信號通路的過度激活，能促進乳腺癌細胞的異常增殖。中藥能通過抑制該信號通路上相關(guān)蛋白的表達或激活來抑制該通路活性，影響腫瘤細胞增殖，發(fā)揮抑癌作用。TAN 等［35］的一項利用流式細胞及蛋白印跡法的實驗研究顯示，豬苓能使乳腺癌實驗小鼠的腫瘤體積明顯縮小。其作用機制是下調(diào)Akt 通路表達，使乳腺癌細胞的增殖、侵襲性、遷移性下降。時華等［36］一項關(guān)于扶正祛毒方研究顯示，扶正祛毒方通過抑制PI3K、Akt 蛋白磷酸化，抑制了乳腺癌細胞株MCF-7 的增殖，且隨著藥物濃度的提高PI3K、Akt 蛋白表達水平逐漸降低。李佳等［37］在對消癌解毒方的研究中發(fā)現(xiàn)，消癌解毒方能通過降低PI3K、Akt、mTOR 的表達水平促進細胞周期的負性調(diào)控蛋白生成，從而阻礙細胞周期進程，影響乳腺癌細胞增殖。

3.2 促進乳腺癌細胞凋亡誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡是抗腫瘤治療的重要思路中藥能通過抑制PI3K/Akt/mTOR 信號通路，促進乳腺癌細胞凋亡。馬叢等［38］研究顯示，在實驗組小鼠中p-Akt、p-mTOR 及mTOR 表達顯著下降，固本抑瘤Ⅱ號方通過抑制PI3K/Akt/mTOR 通路誘導(dǎo)細胞自噬，發(fā)揮抑制乳腺癌細胞生長的作用。馬立威等［39］使用大戟大棗湯含藥血清作用于MCF-7 細胞后可以誘導(dǎo)MCF-7細胞凋亡。將MCF-7 細胞熒光染色后發(fā)現(xiàn)PI3K、p-Akt 等蛋白的熒光強度隨含藥血清濃度增加逐漸降低。黃芊等［40］通過流式細胞術(shù)發(fā)現(xiàn)陽和湯能使人乳腺癌MDA-MB-231 細胞的凋亡率明顯增加。此外使用陽和湯干預(yù)的細胞的p-Akt、p-mTOR 蛋白表達明顯降低。說明陽和湯可能是通過抑制Akt、mTOR的磷酸化，誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡。

3.3 改善乳腺癌細胞耐藥性化療耐藥是乳腺癌患者治療效果不佳的重要原因，腫瘤細胞在化療藥物的刺激下激活PI3K/Akt/mTOR 信號通路，Akt 磷酸化水平增加，從而激活該信號通路的下游信號因子，引起乳腺癌細胞耐藥。研究發(fā)現(xiàn)，中藥提取物能通過抑制PI3K/Akt/mTOR 信號通路增加患者對化療藥物的敏感性。KAI等［41］首次從中藥川楝子中提取出一種三萜類化合物——川楝素。研究發(fā)現(xiàn)，川楝素能促進阿霉素在乳腺癌細胞核中的積累、抑制乳腺癌細胞上的轉(zhuǎn)運蛋白表達，同時抑制阿霉素誘導(dǎo)的Akt磷酸化，從而逆轉(zhuǎn)乳腺癌細胞對阿霉素的耐藥性?？鄥A是中藥苦參中提取出的生物堿成分。魏昌晟等［42］實驗發(fā)現(xiàn)，苦參堿能逆轉(zhuǎn)乳腺癌耐藥株MCF-7/ADR的耐藥性，該作用可能是通過降低Akt 的磷酸化水平，增加抑癌基因PTEN表達，同時降低耐藥蛋白的表達來完成。

內(nèi)分泌耐藥激素受體陽性是乳腺癌患者出現(xiàn)病情進展的主要原因。研究顯示，乳腺癌的內(nèi)分泌治療抵抗通常與PI3K/Akt/mTOR 通路的過度活化有關(guān)［43］。中藥提取物及復(fù)方在治療他莫昔芬耐藥乳腺癌的實驗室研究中效果顯著。俞萍萍等［44］研究發(fā)現(xiàn)，青藤堿和他莫昔芬聯(lián)合使用能抑制乳腺癌MCF-7/TAM耐藥細胞的活力，增強他莫昔芬誘導(dǎo)的細胞凋亡和細胞周期阻滯，劑量依賴性地降低MCF-7/TAM細胞中PI3K、Akt和mTOR的磷酸化水平。萬斯斯等［45］使用祛瘀解毒方作用于他莫昔芬耐藥乳腺癌細胞株MCF-7C后，MCF-7C細胞對他莫昔芬的敏感性明顯增加。同時祛瘀解毒方對PI3K/Akt/mTOR信號通路有明顯抑制作用，若阻斷了這種抑制作用，則MCF-7C細胞株對他莫昔芬的敏感性也會隨之下降。徐茜茜等［7］研究證明，陽和化巖湯能降低PI3K/Akt/mTOR信號通路上相關(guān)蛋白表達，抑制他莫昔芬耐藥型乳腺癌移植瘤的生長。

4 討論

PI3K/Akt/mTOR 通路對乳腺癌的生長、增殖、侵襲都有著重要的影響，是目前乳腺癌研究領(lǐng)域的熱點之一。中醫(yī)學(xué)認為，乳腺癌的發(fā)病機制為外邪侵襲，肝郁氣滯，沖任失調(diào)，導(dǎo)致氣滯、血瘀、痰凝、邪毒壅滯乳絡(luò)而成。中藥及方劑具有成分天然、副反應(yīng)少、接受度高等多種優(yōu)點，在防治乳腺癌方面表現(xiàn)出一定的成效。目前針對中藥抑制乳腺癌PI3K/Akt/mTOR 通路的研究尚少，還停留在實驗室階段，中藥及方劑通過PI3K/Akt/mTOR通路防治乳腺癌是一個有價值的潛在研究方向。希望未來能通過多方面的深入研究，使乳腺癌患者能在不久的將來獲得更多用藥選擇。