李 潔，劉如秀

（中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院，北京 100053）

冠心病是重大心血管疾病，具有發(fā)病率高、致死率高的特點?！吨袊难懿蟾?016》指出，因心血管病死亡的居民占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位[1]。因此，讓病人得到更有效的預(yù)防及治療，降低心血管疾病病死率，是共同關(guān)注的問題。

心臟是高耗能的器官，需要充足的血氧維持其正常的功能，心肌缺血使正常的氧供和氧耗之間失去平衡，引起心肌缺氧，致使高能磷酸化合物合成減少，細胞內(nèi)的乳酸堆積，細胞功能發(fā)生變化，發(fā)生心絞痛或心肌梗死，因此心肌缺血也是“代謝性疾病”[2-3]。干預(yù)心肌能量代謝，可以為冠心病治療提供新借鑒。

中醫(yī)藥治療冠心病是從整體治療，具有不良反應(yīng)小、價格低廉、標本兼治等優(yōu)勢，從多靶點、多途徑改善患者臨床癥狀，減少硝酸甘油等西藥的用量，預(yù)防經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（PCI）術(shù)后再狹窄，提高患者生存質(zhì)量。研究表明，諸多中藥可通過改善心肌細胞能量代謝改善心肌缺血[4]。

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是細胞營養(yǎng)感應(yīng)和生長的中心調(diào)控因子。有研究表明mTOR可以通過匯集來源于營養(yǎng)、生長因子、能量和環(huán)境脅迫對細胞的刺激信號，進而調(diào)控細胞存活與代謝以應(yīng)對環(huán)境變化[5]。因此該文綜述了mTOR信號通路在冠心病發(fā)生、發(fā)展過程中的作用以及中藥在其中發(fā)揮的調(diào)控作用。

1 mTOR構(gòu)造特性

mTOR由mTORC1、mTORC2組成。mTORC1包含mTOR、raptor和mLST8 3種組分。mTORC2由mTOR、rictor和 mLST8 蛋白構(gòu)成[6]。

mTOR的上游調(diào)節(jié)物是Rheb。Rheb是一個具有小GTPase（GAP）的活性蛋白。Rheb-GTP可以直接結(jié)合mTOR，是mTOR的正性調(diào)節(jié)因子，它的活性受其上游TSCl/TSC2復(fù)合物的調(diào)節(jié)。TSC1和TSC2是2個腫瘤抑制基因，其基因產(chǎn)物分別是腫瘤抑制因子TSC1和TSC2。TSC2與TSC1形成復(fù)合物進而對mTOR及其下游信號通路產(chǎn)生作用[7]。TSC2是GTPase激活蛋白，作用于Rheb-GTP，使GTP水解，呈現(xiàn)Rheb-GDP狀態(tài)，是mTOR信號通路的負性調(diào)節(jié)物質(zhì)。

mTORC1可以直接受胰島素、營養(yǎng)素、能量、生長因子、環(huán)境等因素的調(diào)節(jié)，對雷帕霉素很敏感。mTORC1下游有2個蛋白真核細胞翻譯啟始因子4E結(jié)合蛋白1（4E-BP1）與核糖體蛋白S6激酶（S6Ks）。mTORC1可以對其下游底物磷酸化，進而調(diào)控細胞的生長、蛋白質(zhì)的合成、能量代謝及自噬等諸多活動[8]。而mTORC2可依賴其結(jié)合蛋白Rictor，對雷帕霉素不敏感，可對AKT/PKB、SGK、PKC起作用，進而調(diào)控細胞的周期、能量代謝、細胞的存活、離子的轉(zhuǎn)運及細胞骨架構(gòu)建等生物活動[9]。

2 mTOR與其相應(yīng)靶分子

mTOR下游效應(yīng)器包括兩條信號通路，即4EBP1 和 S6Ks。

2.1 4E-BPs mTOR能磷酸化其下游靶蛋白4EBPs，eIF4E是真核細胞翻譯啟始復(fù)合體的亞單位之一，由于低磷酸化的4E-BPs與eIF4E具有較高的親和力，因此磷酸化的4E-BPs可與eIF4E分離，處于較高磷酸化狀態(tài)的4E-BP1則可釋放出eIF4E，使eIF4G與eIF4E相結(jié)合，啟動相關(guān)mRNA翻譯。Ryan J.O.Dowling團隊在Science撰文，提出mTORC1/4E-BP調(diào)節(jié)軸的概念，即能量代謝失調(diào)激活mTORC1進而調(diào)控4E-BP，造成下游的一系列分子功能改變。該調(diào)節(jié)軸的存在及其效應(yīng)得到其他學(xué)者的驗證。研究表明[5]，4E-BPs是mTORC1影響線粒體生物合成和功能主要的調(diào)節(jié)因子。在正常細胞中，抑制mTOR降低了ATP5O和TFAM的蛋白水平，并且影響了線粒體DNA含量、線粒體質(zhì)量和細胞ATP水平。而在4E-BP1/2缺乏的細胞中，mTOR對ATP5O和TFAM抑制作用不明顯，同時減弱了由于mTOR的抑制對線粒體生物合成及ATP水平的影響。

2.2 S6Ks mTOR通路下游的另一個靶蛋白是S6Ks。S6Ks蛋白在細胞中有2個基因編碼：S6K1和S6K2。諸多研究表明，S6K1可以通過促進相關(guān)mRNA的翻譯來影響細胞的生長和增殖。S6K1可以直接磷酸化翻譯機制的相關(guān)組件及關(guān)聯(lián)因子，如核糖體蛋白S6、eIF4B和PDCD4。有學(xué)者研究[5]發(fā)現(xiàn)，當mTOR被抑制后，可抑制檸檬酸鹽。而敲除S6K可以減弱其對檸檬酸鹽的抑制作用，從而影響了脂肪酸合成。另有研究表明，mTORC1可以通過S6K1進而激活SREBP1，而其中SREBP1可以促進細胞脂質(zhì)生成。研究表明，肥胖和糖尿病的小鼠模型中，過度激活mTOR可以增強脂合成代謝[10]。因此，S6Ks是mTOR影響細胞脂質(zhì)生成的主要調(diào)控因子。最新研究表明，mTORC1除了可以通過調(diào)控4EBPs依賴的翻譯來抑制線粒體相關(guān)mRNA的表達外，mTORC1還能通過抑制自噬來抑制線粒體的降解，從而協(xié)調(diào)翻譯和自噬程序。

3 mTOR信號通路與冠心病

mTOR途徑在心血管生理學(xué)和病理學(xué)中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。研究表明，mTOR參與調(diào)節(jié)胚胎心血管發(fā)育和維持心臟功能所必需的重要細胞過程。

越來越多的證據(jù)表明，mTOR調(diào)控對能量缺乏和缺血心肌細胞。在低等生物和哺乳動物細胞系中，mTORC1在能量剝奪期間被抑制。mTORC1抑制通過減少細胞能量消耗和激活自噬來保存能量狀態(tài)，從而促進細胞生存[11]。有研究證明mTORC1在心肌細胞能量剝奪和缺血期間通過抑制Rheb23被抑制。在能量缺失的心肌細胞中，通過抑制Atg7激活Rheb/mTORC1信號，進而激活自噬，在體外和體內(nèi)均促進心肌細胞死亡。這種效應(yīng)與ATP水平的消耗和錯誤折疊的蛋白質(zhì)積累有關(guān)。另一方面，抑制Rheb/mTORC1信號傳導(dǎo)途徑限制了心肌細胞在能量應(yīng)激過程中的死亡。結(jié)果表明Rheb是mTORC1在心肌細胞能量應(yīng)力過程中的主要調(diào)節(jié)劑，并且Rheb/mTORC1抑制是通過激活自噬促進存活的適應(yīng)性細胞應(yīng)答[12]。在能量剝奪過程中，自噬也通過mTORC1獨立進行調(diào)節(jié)，如AMPK依賴性的Ulk1磷酸化，磷酸化/激活通過GSK-3β的TIP60的激活，依次激活Ulk1108，并且通過Nox4產(chǎn)生ROS內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。缺血心臟中AMPK激活的抑制也導(dǎo)致自噬下降和缺血性損傷增加。

但mTOR信號通路在再灌注損傷中的作用仍然存在爭議。在再灌注期間，mTORC1在心臟中被快速激活。雷帕霉素在局部缺血前施用時通過激活JAK2/STAT3信號傳導(dǎo)途徑來減少離體和體內(nèi)缺血再灌注模型中的梗死面積[13]。另一方面，在再灌注階段之前給予雷帕霉素在局部缺血再灌注過程中沒有心臟保護作用[14]。這些結(jié)果表明，mTORC1可能在再灌注階段發(fā)揮一定的保護作用。mTORC1可能通過激活PGC-1α，調(diào)節(jié)mPTP的開放，促進線粒體生物合成，這可能有利于心臟缺血后的恢復(fù)。與mTORC1在再灌注損傷期間發(fā)揮保護作用的觀點一致，最近的研究發(fā)現(xiàn)心臟特異性mTOR過度表達可能減少體內(nèi)缺血再灌注后的慢性心臟重塑。盡管mTOR過度表達對缺血再灌注后急性缺血性損傷的作用未在體內(nèi)進行評估，但有研究發(fā)現(xiàn)在缺血再灌注的離體模型中，mTOR過度表達減少心肌壞死以及心肌炎癥，由于其在心肌缺血再灌注損傷中的作用仍然存在爭議，因此需要更多的研究來證明。

4 中醫(yī)藥干預(yù)mTOR信號通路調(diào)控心臟功能

中醫(yī)藥在防治冠心病方面具有獨特的優(yōu)勢，能夠從多角度、多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點干預(yù)冠心病的發(fā)生、發(fā)展。以mTOR信號通路為切入點，通過調(diào)節(jié)信號通路來干預(yù)心肌細胞的自噬及損傷，改善心肌缺血，為中醫(yī)藥防治冠心病提供新的思路。

白藜蘆醇是一種具有抗氧化活性的天然化學(xué)物質(zhì)，取自于中國傳統(tǒng)的中藥虎杖的根莖。其生物活性廣泛，在調(diào)節(jié)血脂、抗氧化、止咳平喘、對抗細菌以及抗腫瘤方面均發(fā)揮著重要作用，此外其還可以對心腦血管系統(tǒng)形成重要的保護作用，備受心腦疾病領(lǐng)域的關(guān)注。有研究表明，白藜蘆醇其機制可能通過激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶（AMPK）、進而抑制mTOR通路，上調(diào)自噬指標微管相關(guān)蛋白l輕鏈（LC3-Ⅱ）、自噬相關(guān)基因 5（ATG5）、Beclin-1的表達，促進自噬，抑制心肌缺血再灌注損傷，減少心梗的面積，從而保護糖尿病大鼠心肌細胞的生存[15]。

黃芪甲苷（黃芪苷IV）是最常見的中藥之一，具有多種生理和藥理功能，其中包括心肌缺血性損傷后的保護作用。研究表明，黃芪甲苷對心肌缺血損傷有明顯改善作用，不僅可降低心肌梗死的應(yīng)激程度并可加強心臟收縮力，保護心肌，糾正心衰，其機制可能通過激活PI3K/Akt/mTOR信號通路發(fā)揮作用[16]。

葛根被用作治療心血管疾病已有上千年的歷史。葛根素是一種異黃酮，常被認為是葛根的重要組成成分，在國內(nèi)臨床上廣泛用于治療心力衰竭、心肌缺血、心絞痛、心肌梗死和心律失常。有研究表明，葛根素可以通過AMPK/mTOR信號通路調(diào)控自噬，進而抑制心肌肥厚，保護心臟功能[17]。

小檗堿，一種常見的天然異喹啉類生物堿，擁有很強的抗菌作用，作為清熱解毒藥和抗菌藥應(yīng)用于臨床。目前研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿在治療糖尿病、代謝性疾病以及心血管疾病中具有廣泛的藥理作用，主要表現(xiàn)在對抗Ⅱ型糖尿病、抗肥胖癥、抗動脈粥樣硬化、抗心律失常、擴張血管降壓、對心臟的正向肌力作用、抗心肌缺血等。程闊菊[18]也在細胞及動物水平上證實小檗堿可以明顯改善心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展，而其機制可能與激活A(yù)MPKα2，負性調(diào)節(jié)mTOR/p70 S6K信號通路，進而改善心肌肥厚有關(guān)。

5 展望

綜上所述，mTOR在冠心病發(fā)病的多個環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要調(diào)控作用，其功能遠遠超出了它的能量傳感器和調(diào)節(jié)功能，使其在臨床各個學(xué)科中都受到了高度關(guān)注，尤其在冠心病中的重要性更是不言而喻。由于mTORC1可以調(diào)控營養(yǎng)物質(zhì)和能量感應(yīng)以及細胞生長，其在腫瘤以及肥胖和糖尿病等疾病中已有較深入的研究，但mTOR信號傳導(dǎo)的病理生理學(xué)的許多方面仍然不清楚。進一步解析mTOR信號通路、明確其在疾病中的作用機制，對尋找代謝性疾病治療的新靶點具有重要意義。

中醫(yī)藥在mTOR信號通路中的研究較少，基本集中于其對自噬的調(diào)控作用。但mTOR通路能夠通過調(diào)控RNA翻譯、線粒體基因轉(zhuǎn)錄或者磷酸化線粒體蛋白來調(diào)控線粒體功能，還參與糖酵解通量與線粒體呼吸平衡。mTOR是細胞能量感應(yīng)的調(diào)控因子，其在能量中所發(fā)揮的作用不可小覷。因此，在今后的研究中應(yīng)重視中藥對mTOR信號通路的調(diào)控作用，探尋其在能量代謝中所發(fā)揮的作用，開發(fā)出能夠在靶組織中激活或抑制mTOR活性的高選擇性、高特異性藥物應(yīng)用于臨床，最終實現(xiàn)基礎(chǔ)研究向臨床治療的轉(zhuǎn)化。