贾福运 高晟玮 马佳乐 秦云普 苏禹如 朱婷婷 高望

通过近年来胃癌领域研究的不断深入，诱发胃癌的分子信号通路已被熟知，其中以磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinases, PI3K)及其下游的蛋白激酶B (protein kinase B，PKB/Akt)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)组成的P13K/Akt/mTOR信号通路与胃癌关系密切[1]，当机体接收到外来传导刺激后可激活P13K，激活的P13K聚集到邻近的质膜上，将质膜上的底物4,5-磷脂酰肌醇二磷酸[phosphatidylinositol (4，5)bisphosphate，PIP2]磷酸化转变成第二信使3,4,5-磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)，PIP3作为第二信使，能将Akt从细胞质转变至细胞膜上，促使PDK1对Akt蛋白thr308端磷酸化，从而激活Akt[2]。活化后的Akt能阻滞二聚体复合物的产生进而激活下游的mTOR，因此，活化后的Akt、mTOR能通过下游多种途径干预癌细胞增殖、凋亡等[3]。本文基于PI3K/Akt/mTOR信号通路，寻求通过中医药干预细胞凋亡、细胞自噬、抗肿瘤血管生成、调节靶向基因治疗胃癌作用机制方面进行综述，旨在为临床提供理论参考。

1 诱导细胞凋亡

1.1 细胞凋亡与PI3K/Akt/mTOR信号通路的关系

细胞凋亡是被基因控制的细胞程序性死亡过程，在细胞内环境维持稳定中占据着重要作用,细胞凋亡异常是恶性转化过程中的重要因素之一，因此，促进细胞凋亡被看作是肿瘤治疗的有效靶点。其中B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartsate specific proteinase,Caspase))、抑癌基因p53(tumor suppressor gene,p53)是影响细胞凋亡的主要因素。Bcl-2家族蛋白是由抑制凋亡作用Bcl-2亚族蛋白、促进细胞凋亡Bax亚家和BH3亚家三部分亚族所组成；caspase在细胞凋亡中扮演启动者和执行者的作用，启动者包含caspase-8、9、10，执行者包含caspase-3、6、7等，其中caspase-3作为关键执行分子,在凋亡过程中起到终末剪切酶的作用,它是多种凋亡途径中常见的下游效应分子，在细胞凋亡的早期被激活，切割相应的底物，最终导致细胞凋亡[4]；p53属于抑癌基因家族，能参与细胞周期的阻滞，在细胞衰老及凋亡中处于核心调节分子，同时对DNA损伤诱导细胞凋亡中也起到关键作用，通过p53诱导细胞凋亡能除去易产生的癌细胞[5]。PI3K/Akt/mTOR通路是一条经典的抗凋亡明星信号通路，对多种相关细胞凋亡家族进行调控，可通过调节以下机制实现：(1)促进抗细胞凋亡蛋白的产生。Akt作为P13K的下游基因，Akt活化后可诱导促凋亡蛋白Bad磷酸化，促进Bad与Bcl-2或Bcl-xL的分离进而加速抗凋亡蛋白Bcl-2增加。(2)激活相关线粒体通路。激活后的Akt能在活化caspase-9前体的基础上进一步抑制影响线粒体的激活途径，从而干预细胞凋亡。(3)抑制凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor，AIF)和细胞色素C的释放，激活caspase家族。线粒体的通透性转变孔被刺激时会发生相应的改变，可增加AIF的释放，促使线粒体膜发生去极化，诱导细胞色素C的释放，促进procaspase-9及procaspase-3活化进而激活caspase-9、caspase-3蛋白，最终激活凋亡途径诱导细胞凋亡[6]。

1.2 中医药通过干预PI3K/Akt/mTOR信号通路促进细胞凋亡

郑晓珂等[7]选取人胃癌细胞SGC-7901作为研究对象，将细胞分为对照组及3个浓度(50、100、200 μmol/L)黄芩苷组，结果发现，黄芩苷组可呈剂量依赖性的抑制癌细胞活力，增加Bax表达、降低Cyclin D1、Cyclin A1及Bcl-2表达，抑制P13K、Akt磷酸化水平，将细胞周期被阻滞于G1期，表明黄芩苷能阻断P13K/Akt通路激活及抑制下游分子的表达，从而抑制胃癌细胞SGC-7901的生长。杨静等[8]研究发现，雷公藤红素可通过抑制胃癌MFC细胞内P13K、Akt、mTOR的蛋白水平表达，抑制其上下游蛋白信号的传导，上调癌细胞内BaX、下调Bcl-2蛋白表达水平，诱导G2/M期胃癌MFC细胞阻滞，从而导致癌细胞凋亡。李凤等[9]研究证实，将50只雄性大鼠分为正常组、胃癌组及不同浓度天南星水提取物组检测每组大鼠相关蛋白表达发现，经高浓度的天南星水提取物干预后胃癌大鼠增殖率显著下降，大鼠癌细胞中凋亡相关蛋白Bcl-2、PI3K、Akt表达被明显调控，同时具有浓度依赖性下调PKM2、mTOR相对表达，说明天南星水提取物可通过调节Bcl-2、PI3K、Akt蛋白表达促进大鼠癌细胞组织凋亡，不仅如此，该研究还证实天南星水提取物也可提升大鼠中胃动素、胃泌素水平，使胃癌大鼠胃功能得以改善。贺文煜等[10]对胃癌细胞SGC-7901细胞研究发现，对癌细胞单纯使用阿达帕尼会产生耐药性，而应用高良姜素可降低线粒体膜电位凋亡途径，且300mg/L高良姜与20mg/L阿帕替尼联合应用是最佳干预浓度，能明显上调p-p38蛋白表达，并抑制Bcl-2蛋白表达和诱导Bax表达，下调p-Akt的表达，从而抑制胃癌SGC-7901细胞凋亡。刘景华等[11]研究选用胃癌SGC-7901细胞发现，甘草次酸能通过上调Bax、cleaved Caspase-3蛋白表达水平，下调Bcl-2、p-PI3K、p-Akt、p-mTOR蛋白表达水平促使癌细胞停滞在G2/M期，阻滞细胞分裂进而引起细胞凋亡。刘俊等[12]研究采用浓度及作用时间不同的白藜芦醇作用于胃癌SGC-7901细胞发现，白藜芦醇能通过抑制PI3K/Akt信号通路活性，上调Bax和Caspase-3、下调Bcl-2、p-Akt蛋白水平，且随着时间及剂量的增加胃癌SGC-7901细胞存活率明显降低。李伟等[13]研究采用不同浓度的姜黄素对胃癌细胞BGC-823和MKN-28研究发现，姜黄素能下调p-Akt、p-mTOR、Bcl-2的表达，上调癌细胞中Bax、caspase-3和caspase-9凋亡蛋白表达，且与剂量成依赖性。游莉等[14]研究采用低、中、高浓度的红景天苷干预胃癌AGS细胞，CCK-8、Hoechst染色、流式细胞术和蛋白质免疫印迹法等多种检测法得出，红景天苷呈浓度依赖性地阻止胃癌AGS细胞增殖，使抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低，上调Bax、cleaved-Caspase-3、cleaved-Caspase-9等促凋亡蛋白的表达，降低p-P13K及p-Akt活性，表明红景天苷能显著降低癌细胞增殖，且能干预PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导细胞凋亡；同样，Rong等[15]研究也选用红景天苷干预胃癌AGS细胞及相同的检测法发现，红景天苷能显著促进细胞核固缩，提高Bax/Bcl-2比值，上调caspase蛋白表达，下调PI3K和Akt磷酸化水平，这些结果表明红景天苷主要通过线粒体途径诱导胃癌细胞凋亡，此外研究还发现红景天苷诱导的细胞凋亡在PI3K/Akt激动剂胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor-1,IGF-1)干预后显著受到抑制，更加证实红景天苷可通过抑制PI3K/Akt通路促进胃癌细胞AGS凋亡。

当前，中医药调控PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导细胞凋亡已成为治疗胃癌的新方法，研究主要多集中以调节Bcl-2家族蛋白、caspase为作用靶点进行研究，缺少对肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)受体超家族、p53等基因深入研究，PDCD4是当前研究领域新发现的与细胞周期及凋亡相关的调控因子[16], 其主要作用机制是通过蛋白转录及翻译过程来实现抑制胃癌细胞的生长, 但中医药对PDCD4研究颇少，应进一步研究中医药对多种基因的干预以提高中医诊治的全面性。

2 诱导细胞自噬

2.1 细胞自噬与PI3K/Akt/mTOR信号通路的关系

自噬是吞噬细胞蛋白质或细胞器，将其包裹成自噬小泡，送入溶酶体融中进行降解，从而帮助细胞代谢在合成、降解中得以循环利用[17]，自噬在肿瘤疾病发生发展中起着重要作用，其中LC3可作为细胞自噬过程中活性检测的标志蛋白，可分为LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ两种亚型，LC3-Ⅰ本身无生理活性，当自噬启动后LC3-Ⅰ会产生酶解作用，降解掉一部分多肽进而转变成有活性的LC3-Ⅱ，由此 LC3-II/LC3-I 比值可以反映细胞自噬水平[18]，其相关蛋白Beclin-1、p62等同样在早衰控制中发挥显著作用。PI3K/Akt/mTOR信号通路在调控细胞自噬的过程中发挥着重要作用，其中抑制I型P13K中能阻止下游Akt及mTOR的活性激活，下游的mTOR 是一种自有效的自噬抑制剂，当被抑制后能激活下游靶基因ULK1活性，进而促使自噬相关基因Atg复合体的产生，增加自噬蛋白 LC3-II/LC3-I比值，使LC3-II通过自噬相关蛋白Atg3及Atg7的调节下转移至细胞膜演变成自噬小体[19]。

2.2 中医药通过干预PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导细胞自噬

霍浩然等[20]研究发现，高剂量的川芎嗪组作用于胃癌SGC-7901细胞后能显著增加自噬溶酶体数量，通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路活性及下游相关蛋白表达，上调Cleaved Caspase-3、Cleaved Caspase-9蛋白表达，增加自噬蛋白 LC3-II/LC3-I比值，同时下调p-p13k、p-Akt、p-mTOR蛋白表达，从而促进胃癌SGC-7901细胞自噬。陈伟妍等[21]研究发现熊果酸能上调自噬相关蛋白ULK1、LC3B、促凋亡因子BAX的蛋白水平，下调抗凋亡因子Bcl-2、Ⅰ型PI3K、p-Akt、p-mTOR蛋白表达水平，从而诱导胃癌细胞MGC-803发生自噬起到抗肿瘤的作用。孙悦等[22]研究发现，经芹菜素干预后的胃癌SGC-7901细胞能出现自噬囊泡及自噬溶酶体，且加入自噬抑制剂氯喹或3-甲基腺苷后芹菜素仍可上调自噬蛋白LC3-II和Beclin-1，并且通过内质网应激途径诱导细胞凋亡, 下调胃癌SGC-7901细胞中p-Akt及其下游p-m TOR蛋白表达；Kim等[23]人也选用芹菜素作用于胃癌ASG细胞后发现，经芹菜素处理过的AGS癌细胞同样出现了自噬囊泡，并且在内质网应激途径诱导下，上调自噬相关蛋白LC3-II、beclin-1及p62表达，表明芹菜素能通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导癌细胞发生自噬。乔丹等[24]研究发现，被黄芩素处理后的胃癌MGC-803细胞内酸性溶解酶显著增加，使自噬蛋白LC3蛋白水平上升，上调P62蛋白水平，下调P13K和Akt的磷酸化水平，表明黄芩素可干预PI3K/Akt信号通路从而诱导MGC-803细胞产生自噬。陈圣敏等[25]研究选取橘红素作用于24小时、48小时的胃癌AGS细胞联合自噬抑制剂氯喹干预后发现，橘红素单独应用于胃癌AGS细胞后可提升自噬蛋白LC3Ⅱ和p62的表达、降低p-Akt、p-mTOR的蛋白表达，且与氯喹联合应用效果更加显著，并与时间和剂量呈正相关，表明橘红素能干预PI3K/Akt/mTOR信号通路从而抑制胃癌AGS细胞的自噬流，形成自噬体的堆积，诱导AGS细胞凋亡。但是ZHANG等[26]得出了相反的观点，研究选用甘草根中提取出的异甘草素作用于MKN28胃癌细胞后发现，经异甘草素干预后的自噬蛋白p62表达反而下调，本文认为这可能与实验的检测方法不同有关。Raha等[27]从中药骨碎补中提取出柚皮苷作用于胃癌AGS细胞发现，经柚皮苷处理过的胃癌AGS细胞在核周附近形成了自噬囊泡，且用雷帕霉素预处理柚皮苷后，AGS细胞中mTOR磷酸化水平显著降低，LC3B激活水平显著升高，通过时间依赖性处理柚皮苷后观察到mTOR磷酸化水平的降低与溶酶体功能激活有关。

上述研究均表明，中医药在干预PI3K/Akt/mTOR信号通路后LC3在胃癌组织中的表达呈正相关，亦有研究认为，LC3表达与肿瘤的增殖、转移呈负相关且低表达时预后较差[28]，本文认为今后需要进行大量归纳总结以明确结果的可靠性。当前关于中药单体在细胞自噬领域研究较深，但中药单体大多脱离了临床辨证的概念，这也是今后研究中需要考虑和改进的问题。

3 抗肿瘤血管生成

3.1 肿瘤血管生成与PI3K/Akt/mTOR信号通路的关系

肿瘤血管生成在癌细胞形成、增殖和转移中处于根基作用，相关研究发现，在调节肿瘤血管生成过程中包含多类活性物质，其中有成纤维细胞生长因子(fibroblast growth fator， FGF) 、血管内皮细胞生长因子( vascular endothelial growth factor，VEGF) 、血管生成素-2 ( angiopoietin- 2，Ang-2) 、环氧化酶( cyclooxygenase，COX)等[29]。VEGF是促进血管内皮生长最有效的细胞因子，其上游基因缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor1, HIF-1α)在诱导新生血管生成中占据主要地位，VEGF启动子包括HIF-1α结合位点，两者共同结合调控肿瘤血管生成。P13K中亚基(p110)被激活后能诱导VEGF表达从而使细胞内皮迁移[30]，且活化后的Akt及mTOR通路促进HIF-1α高表达和缺氧诱导因子的释放，进而激活VEGF促进血管形成[31]。

3.2 中医药通过干预PI3K/Akt/mTOR信号通路调控肿瘤血管生成

刘宁宁等[32]研究分别设置MKN45细胞组、幽门螺杆菌(helicobacter pylori，Hp)感染MKN45细胞组以及不同浓度的健脾解毒方组，然后按比例配比的方式将上清液与细胞培养混合成条件培养液观察健脾解毒方对血管新生的影响发现，Hp感染MKN45细胞上清液中的VEGF的蛋白明显上调，对第十染色体同源丢失性磷酸酶-张力蛋白基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)及Akt蛋白的表达无变化，但是对p-PTEN和p-Akt蛋白表达有促进作用，同样健脾解毒方作用于Hp感染的癌细胞MKN45上清液中VEGF的蛋白水平明显下调，PTEN和Akt亦无影响，但可下调p-PTEN和p-Akt蛋白表达，且成剂量依赖性，说明健脾解毒方可通过调控抑制P13K/Akt/mTOR信号通路进而调节Hp感染的人胃癌VEGF表达。冯磊等[33]研究发现，三七皂甙R1作用于AML小鼠癌细胞后能降低p-Akt、p-mTOR磷酸化水平抑制P13K/Akt信号通路激活，且能正向调节凋亡相关蛋白Caspase-3的表达，同时负向调节肿瘤血管VEGF表达。肖麟等[34]选取30只SD雄性大鼠造模后分成胃癌组、银杏酮组及正常组，发现银杏酮可干预p-Akt、p-mTOR蛋白表达水平，同时在大鼠癌细胞中VEGF下调水平明显优于其他组。ZHANG等[35]研究发现，人参皂苷Rd在缺氧情况下能抑制Akt/mTOR信号通路，呈剂量依赖性地抑制VEGF诱导下的人脐血管内皮细胞增殖。宋卓等[36]研究通过检测荷瘤小鼠肿瘤相关巨噬细胞介导下相关因子的表达水平得出相反观点，即扶正解毒方联合化疗组可显著调节P13K/Akt/mTOR信号通路中的下游因子p70S6K1，通过p70S6K1上调的HIF-1α唤起VEGF基因的转录，上调VEGF的表达，进而调控肿瘤血管生成并改善乏氧微环境，本文提出相反观点可能与研究人员选取胃癌细胞的时期不同有关。

“活血解毒”是中医药介入PI3K/Akt/mTOR信号通路治疗胃癌的主要方向之一，临床上常用具有此类作用的单体及复方来调控肿瘤血管生成。VEGF在调控肿瘤血管中的作用显著，但其表达及生成的调控机制尚未清晰，且大部分实验数据来自动物和体外研究，因此临床试验更是凤毛麟角，这应是未来研究领域所应关注的重点。

4 调节miRNA基因

4.1 miRNA基因与PI3K/Akt/mTOR信号通路的关系

miRNA是一类内源性非编码RNA，通过与mRNA的3'端非编码区 (3'-UTR) 结合, 促使mRNA降解而调节靶基因的表达，可在进化过程中保持高度保守，并通过不同的调控途径影响细胞增殖和凋亡[37]，miRNA的异常表达在胃癌等肿瘤的进展中起着不可或缺的作用[38],且已有研究表明miRNA为潜在的胃癌生物标记物[39]。研究发现[40]，miR-21在胃癌组织中呈低表达，能诱导肿瘤细胞凋亡，其机制是通过抑制关键靶点PTEN，促进P13K和Akt磷酸化从而激活PI3K/Akt信号通路。KE等[41]研究发现，miR-10a的上调能显著抑制p-Akt、p-mTOR及细胞色素C表达水平，下调caspase-3的表达和Bax/Bcl-2的比率。

4.2 中医药通过干预miRNA调控PI3K/Akt/mTOR信号通路

冯旻璐等[42]研究发现，木瓜总三萜能降低细胞HGC-27线粒体活性及细胞增殖活力，降低p-P13K、p-Akt、p-mTOR蛋白表达，且经miR-10a mRNA干预的细胞HGC-27可产生类似的作用，其机制与促进miR-10a mRNA表达，抑制P13K/Akt/mTOR通路有关。陈泽慧等[43]将胃癌前病变的大鼠分为模型组、维酶素组和消痞颗粒组，采用实时荧光定量和酶联免疫吸附法检测相关基因(miR-21、PTEN)和蛋白表达发现，消痞颗粒组与其他两组相比可明显通过下调胃黏膜组织miR-21，解除对PTEN基因的抑制，恢复其基因活性，抑制PIP3信号传导减少Akt活化从而干预P13K/Akt通路，有效逆转胃癌前细胞的生成。YANG L等[44]研究发现，红景天苷显著抑制癌SNU-216和MGC-803细胞中Bcl-2、p-PI3K和p-Akt蛋白表达水平，上调Bax、cleaved-caspase-3和cleaved-caspase-9的水平，而miR-99a抑制剂可消除红景天苷对通路的调节作用，增强的miR-99a可以通过直接调节PI3K/Akt途径的上游基因IGF1R的表达,从而产生IGF1R蛋白，在配体结合作用下调节miR-99a/IGF1R来抑制PI3K/Akt信号传导，抑制细胞的生长和迁移。

miRNA在治疗胃癌靶点中具有不可替代性，本文指出调节特定miRNA的表达来干预蛋白基因治疗胃癌细胞，然而，靶基因的表达受许多不同miRNA的调控，研究显示miR-28[45]、miR-592[46]、miR-582[47]、miR-361-5p[48]亦与P13K/Akt/mTOR信号通路密切相关，但当前中医药研究仍处于探索阶段，今后应加强对相关靶点的调控治疗胃癌。

5 展望

目前，现代医学对于胃癌的治疗以放化疗、手术、生物靶向治疗等综合疗法为主，治疗尚无特效药物，随着近年来对胃癌的研究逐渐增加，已经认识到P13K/Akt/mTOR信号通路与胃癌发生进展密切相关，中药单体及有效成分、复方均证实通过P13K/Akt/mTOR信号通路在诱导细胞凋亡、细胞自噬，抗肿瘤血管生成，调节靶向基因方面有确切疗效，且副作用相对较少。

现阶段对胃癌的发病机制尚未完全阐明，中医药通过干预P13K/Akt/mTOR信号通路治疗胃癌作用机制的研究仍需不断深入，现存在一些不足：(1)本文论述了通过中医药干预PI3K/Akt/mTOR信号通路进而诱导细胞凋亡、细胞自噬调节机制在胃癌发展过程中的作用，同时笔者观察近年来中医药在治疗胃癌过程中的现状研究，发现多集中在凋亡和调控单方面，缺少凋亡/自噬共同调控的优势；(2)在抗肿瘤血管生成方面，研究靶点多数集中在研究VEFG调节方面而对其他靶点的研究尚未深入，中医药多靶点共同干预的作用未能彰显；(3)治疗胃癌领域的中药单体及复方大多数具有苦寒之性，考虑苦寒性味对胃癌P13K/Akt/mTOR信号通路的干预可能与药性相关，那么其他性味是否也对此信号通路有所干预呢？(4)对于中药单体及有有效成分研究较多，中药复方、中成药、中医外治等与辨证论治观念联系密切的研究较少，这应是未来研究领域所应思考的点。