何晶晶 马 隽 任柄睿 刘爱京

(河北医科大学第二医院风湿免疫科，石家庄 050000)

系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus，SLE)是一种以体内出现T细胞异常、B细胞过度活化及大量自身抗体产生为主要特点的自身免疫性疾病，常累及多个脏器，严重者危及生命。SLE病因尚未明确，且因性别、年龄、种族及生活环境不同发病率存在显著差异[1,2]。

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，属于高度保守、广泛表达的磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphatidylinositol 3-kinase，P13K)相关激酶家族，其作为催化亚基，通过整合各种生理学刺激来调节细胞生长及代谢[3]。 mTOR信号传导异常与人类多种疾病相关，包括自身免疫性疾病、代谢性疾病和肿瘤性疾病[4-6]，近些年来对mTOR与SLE发病机制的研究也日益增多[7]。本文从mTOR信号通路的组成、功能及mTOR抑制剂出发，系统阐述mTOR信号通路在SLE发病机制及其抑制剂在SLE治疗中的作用，旨在为SLE靶向治疗提供帮助。

1 mTOR信号通路构成及调控

1.1mTOR分子组成 根据组成成分的不同，mTOR可分为mTOR复合物1(mTOR complex 1，mTORC1)和mTOR复合物2(mTOR complex 2，mTORC2)，它们结构上紧密联系但功能上却明显不同[8]。mTORC1是营养和代谢的重要桥梁，感受营养要素、生长因子及环境压力，参与细胞增殖、组织构建及生物体生长，是整个信号通路的核心。与mTORC1不同，目前人们对mTORC2上游信号的研究相对较少，其上游信号分子尚无法确定，但也与PI3K的诱导活化相关，其下游分子血清和糖皮质激素诱导蛋白激酶1(Serum-and glucocorticoid-regulated kinase 1，SGK1)参与调节叉头状转录因子FoxO，通过激活蛋白激酶C(Protein kinase C,PKC)磷酸化促进细胞骨架形成(如图1)。mTORC1 和mTORC2感受不同信号刺激，使得mTOR成为多条信号通路传导的枢纽，协同调控细胞的增殖与分化，维持组织正常代谢，参与机体损伤修复，故这两种复合物已被视为抑制细胞过度增殖甚至逆转癌变的关键[9-11]。

1.2mTOR信号通路上游构成 mTOR调控复杂，受多种调节蛋白的影响，主要概括为两条信号通路，即PI3K/Akt/TSC/mTOR信号通路和LKB1/AMPK/TSC/mTOR信号通路。

1.2.1PI3K/Akt/TSC/mTOR信号通路 PI3K在T细胞受体、IL-2或生长因子受体刺激下激活，与酪氨酸激酶偶联并结合配体，催化膜内磷酸肌醇二磷酸生成磷酸肌醇三磷酸，继而激活蛋白丝/苏氨酸激酶 (protein kinase B,Akt)和磷脂酰肌醇依赖性激酶1(PDK1)。同时，抑癌基因PTEN (Phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10)通过去磷酸化使磷酸肌醇三磷酸转变为磷酸肌醇二磷酸，抑制PI3K活化，负调控该过程。

结节性硬化复合物(Tuberous sclerosis complex，TSC)是肿瘤抑制因子，由结节性硬化复合物1(Tuberous sclerosis complex，TSC1)和结节性硬化复合物2(Tuberous sclerosis complex 2，TSC2)构成。哺乳动物细胞中，TSC2是GTPase激活蛋白，TSC1-TSC2复合物通过水解GTP使Rheb-GTP转变为Rheb-GDP而下调mTORC1活性。因此在TSC1-TSC2异常的细胞中，TSC作为mTOR抑制因子不能发挥正常功能，导致mTOR及其下游的效应分子过度活化，使得细胞可以不断生长。脑内Ras同系物(Ras homolog enriched in brain，Rheb)是具有小GTPase活性的蛋白质，Rheb-GTP是其活性状态，是mTORC1的上游调控分子，直接作用于mTORC1正向调节其活性。

Akt是PI3K的下游信号，在mTOR通路中起桥联作用。当PI3K的活化产物磷酸肌醇三磷酸与Akt结合后，Akt移动到细胞质及细胞核中进一步活化下游的TSC2，TSC2水解GTP使Rheb-GTP转变为Rheb-GDP，对Rheb的抑制解除，Rheb活化mTORC1并对其进行调控[12]。mTORC1持续活化使得Akt磷酸化水平下降，继而反馈抑制mTORC1(如图1)。

该通路主要作用通过调控基因转录等途径参与氨基酸及脂类等营养物质代谢，促进蛋白质、脂肪及核苷酸等大分子物质合成[13-15]，参与细胞生长；通过自噬调控细胞代谢[16]；既决定干细胞分化方向又影响成熟细胞功能[17-19]。

1.2.2LKB1/AMPK/TSC/mTOR信号通路 LKB1(Liver kinase B1，LKB1)基因是近年发现的一种抑癌基因，游离的LKB1主要分布于细胞核，其编码产物LKB1蛋白也是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，与配体形成复合物后，转移到细胞浆，通过活化AMP激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)抑制mTORC1活性。AMPK是一种能量敏感激酶，也是一种营养感受器，主要感受细胞内能量变化[20]。当细胞内ATP/ADP下降或AMP/ATP升高时，AMPK被活化，活化的AMPK可磷酸化TSC2，促进TSC1-TSC2复合物形成，从而抑制mTORC1的活性；当细胞内能量耗尽时，AMPK还可直接磷酸化Raptor而抑制mTORC1的组装，以减少细胞内合成代谢、停止细胞分裂增殖等高耗能反应[21](如图1)。

LKB1/AMPK/TSC/mTORC1途径主要功能是在缺氧、低能量及营养匮乏等应激状态下，通过激活AMPK及时启动负调控机制，抑制细胞内脂类合成，降低能量消耗；提高6-磷酸果糖激酶活性，增加糖酵解，促进能量产生，抑制细胞增殖，减少ATP消耗，保证细胞存活，该通路信号异常可引起糖酵解增强代谢紊乱，导致SLE发生。

2 mTOR信号通路与SLE发病关系

2.1mTOR信号通路在免疫调节中的作用

2.1.1参与免疫细胞增殖和分化 PI3K/Akt/mTOR信号通路磷酸化水平调控外周血中初始CD4+T淋巴细胞和胸腺细胞中Foxp3的表达，影响T细胞分化。经典的试验是由Haxhinasto等[22]完成的，他们提取小鼠脾脏及淋巴结中的调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)进行研究，结果显示PI3K/Akt/mTOR信号通路调节CD4+Foxp3+细胞分化，持续性表达的Akt可显著抑制CD4+T细胞向Treg分化，并且证实mTORC1对Foxp3表达起关键作用。Shrestha等[23]通过对狼疮小鼠模型分析发现，PTEN可维持Treg功能，限制促炎细胞如Th1、Th17及滤泡辅助T细胞(follicular helper T cell,Tfh)增殖，抑制免疫反应。Fernandez 等[24]发现狼疮患者外周血中CD8+记忆T细胞减少，应用mTOR抑制剂雷帕霉素治疗后CD8+记忆T细胞数量增加，该试验证实mTOR活化与SLE患者血中初始CD8+T细胞分化密切相关，可能参与SLE发病。

图1 mTOR信号通路活化示意图Fig.1 Activation of mTOR signaling pathway

2.1.2mTOR信号通路影响炎性细胞因子正常分泌 SLE的发病除了与自身抗体产生及免疫复合物沉积有关外，炎性细胞因子异常也发挥了关键作用。Koga等[25]发现，钙调蛋白激酶Ⅳ可增加Akt及mTORC1活性，通过激活mTOR信号通路促进IL-4和IL-17产生，刺激B细胞分化成浆细胞并产生自身抗体，促使狼疮发病。与Koga研究结果一致，Jones等[26]也发现，在有狼疮倾向小鼠的B细胞中，mTORC1过度激活，浆细胞产生增加，这提示mTORC1通过mTOR通路介导B细胞异常活化而产生大量抗体，导致狼疮发生。

2.2mTOR信号通路改变细胞自噬水平 自噬是细胞高度保守的代谢过程，胞浆代谢物能通过双膜自噬体包绕并运送至溶酶体降解。同时自噬也是细胞维持免疫自稳的重要机制。自噬调节异常与SLE的发病密切相关，其调节异常与SLE的发病密切相关。Kato等[27]发现，IL-21可以激活mTORC1和mTORC2，抑制自噬，阻断SLE患者及健康人外周血中初始CD4+T细胞向Treg分化，并抑制Treg的功能。应用雷帕霉素治疗4周后，细胞自噬再次出现，Treg功能恢复正常，这从质量角度印证了mTOR通过调控自噬参与SLE发病。

有研究表明SLE患者血清中瘦素水平较正常人升高[28]，并且Cassano等[29]发现，在人类CD4+CD25-T细胞中，瘦素作为细胞因子可激活mTOR信号通路，与Beclin-1相互作用，上调Bcl-2表达，抑制细胞自噬，使用雷帕霉素阻断mTOR通路可逆转瘦素对自噬的抑制作用，提示瘦素可通过激活mTOR通路参与自噬的下调，参与狼疮发病。

2.3mTOR信号通路与氧化应激 研究表明，氧化应激异常与SLE发病密切相关[30,31]。Lai等[32]设计并完成的随机双盲安慰剂对照前期试验，结果显示N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine，NAC)可以增加SLE患者外周血淋巴细胞中谷胱甘肽(Glutathione，GSH)含量，弥补抗氧化剂的不足，抑制CD4-/CD8-双阴T(CD4-/CD8-duble-negative T,DN T)细胞中mTORC1激活，促进Foxp3表达，使疾病活动指数和ds-DNA等指标下降，疾病得到缓解。这一结果从侧面印证了氧化应激参与SLE病理过程。

Perl等[33]发现，SLE患者T淋巴细胞的线粒体功能存在异常，这种改变导致活性氧产生增加、细胞内还原型GSH含量减少，造成T细胞坏死；此外，线粒体功能障碍还可导致mTOR过度激活，缺氧诱导因子1α(Hypoxia-inducible facter 1α，HIF1-α)活性增强，使得Th17细胞数量增加；通过促进Foxp3降解，抑制Treg分化，最终导致狼疮小鼠T细胞分化异常[34]。

2.4mTOR信号通路与物质代谢障碍 代谢组学研究显示，犬尿氨酸作为色氨酸氧化还原产物刺激SLE患者T淋巴细胞尤其是DN T细胞中mTORC1活化，调节磷酸戊糖途径，促进IL-4和IL-17产生[35]。除了氨基酸代谢，糖代谢也参与mTOR通路代谢调控。前文提到，HIF1-α是一种选择性表达于 Th17细胞中的转录因子，是调控糖酵解的重要关卡，通过mTOR信号途径参与Th17和Treg表达，若HIF1-α缺乏或糖酵解受抑制，则Th17细胞分化减弱而Treg分化增强。由此可见，物质代谢的失衡在SLE发病机制中也起着重要作用。

3 mTOR通路作为治疗靶点在SLE中的应用

3.1雷帕霉素及其类似物 雷帕霉素(Rapamycin,RAPA)是mTOR的变构抑制剂，能够与细胞内蛋白FKBP12形成 FRB结构域，抑制其活性，使细胞周期停滞在G1期，诱导细胞凋亡和自噬。近期一篇发表在柳叶刀上关于RAPA 的单组、开放性Ⅰ/Ⅱ期的临床试验证实了RAPA在SLE治疗中的安全性及疗效。研究结果显示，29名传统药物治疗抵抗或不耐受的狼疮活动期患者，应用RAPA治疗12个月后，其中16名患者SLEDAI评分和 BILAG疾病活动指数明显下降，并且未出现明显副作用[36]。同时发现，RAPA可以通过增加外周血中CD4+CD25+Foxp3+T细胞和CD8+记忆T细胞数量，抑制CD4+和DN T细胞产生IL-4和IL-17，使活动期SLE患者疾病得到缓解。RAPA作为mTOR选择性抑制剂主要针对mTORC1起作用。体外研究发现[37]，RAPA能抑制狼疮患者T淋巴细胞中mTORC1活性而增强mTORC2活性。由于文献较少，目前普遍认为RAPA对于mTORC2的激活可能是继发性的。

3.2N-乙酰半胱氨酸 前文提到，异常的氧化应激机制参与了SLE发病。NAC作为GSH的前体及抗氧化剂，作用于mTOR位点，在SLE治疗中的作用也逐渐得到更多关注。有研究报道，NAC可以抑制脂质过氧化，降低早期狼疮肾炎患者尿蛋白及血沉等指标，缓解疾病活动[38]。正是由于NAC的安全性、耐受性及疗效，其或许可以为SLE的辅助治疗提供新思路。

3.3二甲双胍 众所周知，二甲双胍通过促进糖酵解、抑制糖异生等作用降低血糖，是目前广泛应用的降糖药之一。经研究发现，二甲双胍可以激活AMPK，抑制mTORC1，发挥抗炎、调节脂类及糖类代谢的作用，在免疫调节的舞台上展示着老药新用的风采。Lee等[39]发现，二甲双胍可减少狼疮小鼠胸腺生发中心的数量及体积，抑制B细胞向浆细胞分化，同时还可通过抑制自身抗体表型表达减少抗ds-DNA等抗体产生。文献报道，二甲双胍也可减少mTORC1的激活、阻断ETC1，从而抑制氧化应激，预防狼疮倾向小鼠肾炎的发生[40]。二甲双胍除了缓解mTORC1相关的炎症反应外，还可以预防SLE患者出现高脂血症及动脉粥样硬化等代谢并发症[41]。因此，二甲双胍联合其他风湿病药物可能为SLE疾病管理提供潜在帮助(如表1)。

4 结语与展望

综上所述，mTOR信号通路通过调控基因转录、蛋白质合成等过程，参与细胞代谢、增殖及凋亡。近年研究发现，mTOR信号通路与免疫细胞增殖分化、炎性细胞因子分泌、自噬水平及氧化应激异常密切相关，在狼疮发病机制中发挥着重要作用。mTOR抑制剂在SLE临床试验中的效果及安全性已得到初步证实。进一步扩大试验人群以确定其疗效及耐受性，研发高选择性mTORC1或mTORC2阻滞剂，在改善病情的同时最大程度地降低毒副作用将是未来研究的重点。随着人们对免疫调节的进一步认识以及更多临床试验的完成，mTOR信号通路有望成为SLE精准治疗的新靶点。

表1 mTOR通路抑制剂作用靶点

Tab.1 Active target of mTOR inhibiters

DrugsMechanismMolecule targetRapamycinAutophagymTORC1N-acetylcysteineAntioxidantsGlutathioneMetforminAntioxidantsETC-1