張志康綜述，翁勤潔審校

0 引 言

免疫細(xì)胞是人體內(nèi)參與免疫反應(yīng)或應(yīng)答的相關(guān)細(xì)胞，包括淋巴細(xì)胞、樹突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等，這些免疫細(xì)胞的生物學(xué)功能激活或關(guān)閉構(gòu)成了人體的免疫系統(tǒng)。而細(xì)胞內(nèi)不同的生化反應(yīng)都是由一系列不同的蛋白所組成執(zhí)行，各個(gè)信號(hào)通路中的蛋白構(gòu)成上下游，從細(xì)胞受體接收外界信號(hào)到最后做出綜合性應(yīng)答的過程中發(fā)揮著信號(hào)級(jí)聯(lián)放大、分散和調(diào)節(jié)的作用。AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路近年來在免疫系統(tǒng)中的調(diào)控作用逐漸被人們所發(fā)掘［1-2］，本文將對(duì)AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路調(diào)控各類免疫細(xì)胞的功能作用進(jìn)行綜述。

1AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路

1.1 AKT的3種亞型蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）自1991年被發(fā)現(xiàn)以來［3］，一直被認(rèn)為是一種在細(xì)胞增殖、遷移、凋亡和代謝等方面發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用的絲氨酸、蘇氨酸激酶［4］。PKB/AKT激酶在哺乳動(dòng)物體內(nèi)有3種同分異構(gòu)體。所有3種同分異構(gòu)體均包含一個(gè)氨基末端的保守PH結(jié)構(gòu)域、中部與ATP結(jié)合的激酶結(jié)構(gòu)域以及羧基末端的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域［5］。目前研究發(fā)現(xiàn)，AKT表達(dá)量隨著小鼠生理狀態(tài)及病理進(jìn)程的改變而發(fā)生變化。并且不同亞型的AKT扮演著不同的角色，一個(gè)很重要的原因是AKT的3種異構(gòu)體分別表達(dá)在生物體內(nèi)的不同部位。AKT1在動(dòng)物體內(nèi)全身表達(dá)，而AKT2高度表達(dá)在胰島素響應(yīng)器官，例如：脂肪組織、肝和骨骼肌，而AKT3只在大腦中高度表達(dá)。敲除AKT1的小鼠能夠存活，但與對(duì)照組相比具有更高的新生致死率以及在體重上明顯小于正常小鼠，AKT1敲除的細(xì)胞具有更高的細(xì)胞凋亡率，這表明AKT1在細(xì)胞存活方面發(fā)揮重要作用［6］。全身敲除AKT2會(huì)導(dǎo)致小鼠患上嚴(yán)重的2型糖尿病，敲除AKT2的細(xì)胞在葡萄糖攝取上發(fā)生功能障礙［7］。AKT3敲除小鼠在體型上與正常小鼠沒有差異，但在腦的大小上卻比正常小鼠小20%，表明AKT3在小鼠出生后大腦發(fā)育方面發(fā)揮重要作用［8］。

1.2 mTOR激酶為了發(fā)現(xiàn)新的抗生素，科學(xué)家們實(shí)驗(yàn)過程中意外發(fā)現(xiàn)一種新型化合物，將其命名為雷帕霉素［9］。雷帕霉素被發(fā)現(xiàn)具有抑制酵母菌生長(zhǎng)的作用，并具有免疫抑制和抗癌活性［10］。在酵母菌中，雷帕霉素和一種抑免蛋白FK結(jié)合蛋白12（FKBP12）形成復(fù)合物［10］。雷帕霉素的作用靶點(diǎn)逐漸被發(fā)現(xiàn)是一種相對(duì)分子質(zhì)量為289 000的絲氨酸/蘇氨酸激酶。隨后的研究明確了哺乳動(dòng)物雷帕霉素作用靶點(diǎn)的定義為mTOR激酶（mammalian target of rapamycin，mTOR）也被稱為 FKBP-雷帕霉素-關(guān)聯(lián)蛋白（FRAP）或者雷帕米素-和FKBP12-關(guān)聯(lián)蛋白［11］。

mTOR信號(hào)通路下游有兩個(gè)不同的復(fù)合物：mTORC1 和 mTORC2［12］。mTORC1 復(fù)合物由 mTOR調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白R(shí)APTOR，哺乳動(dòng)物Sec13致命蛋白8（mam-malianlethalwithSEC13protein8，mLST8），脯氨酸富集的AKT底物PRAS40組成，包含mTOR相互作用蛋白DEP區(qū)域（DEPTOR）。mTORC2也包含mLST8和DEPTOR，并包含RAPTOR同類骨架蛋白R(shí)ICTOR以及mSIN1蛋白，mTOR能夠被多種環(huán)境因素所調(diào)控，例如：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生長(zhǎng)因子，能量和壓力。相比于mTORC2，mTORC1的調(diào)控機(jī)制目前被研究得更為透徹。

1.3 STAT家族轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（Signal transducers and activators of transcription，STATs）是一類轉(zhuǎn)錄因子家族，它們對(duì)于細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)具有至關(guān)重要的作用。與mTOR蛋白類似，STATs家族蛋白也能夠發(fā)揮環(huán)境刺激“傳感器”的作用，例如干擾素家族和白細(xì)胞介素家族細(xì)胞因子能夠激活STATs蛋白的活性［13］。在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，STATs家族有7位成員（STAT1、2、3、4、5A、5B、6），他們與超過30種細(xì)胞因子受體下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)［14］。細(xì)胞表面的受體與相應(yīng)的細(xì)胞因子結(jié)合后誘導(dǎo)受體發(fā)生寡聚化，吸引JAK激酶家族，JAK激酶磷酸化激活后進(jìn)一步磷酸化STAT蛋白，STAT被磷酸化后形成同源二聚體或異二聚體，移位進(jìn)細(xì)胞核，結(jié)合靶基因啟動(dòng)子區(qū)域，啟動(dòng)靶基因轉(zhuǎn)錄［15］。

1.4AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路mTORC1的直接上游蛋白是富集在大腦中的Ras同源蛋白（Ras homolog enriched in brain，RHEB）。RHEB是一種小型的 GTP 酶，直接調(diào)控 mTORC1 信號(hào)通路［16］。RHEB被GTP酶激活蛋白的活性調(diào)控，這種蛋白包含兩個(gè)復(fù)合物，結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物1和2。當(dāng)這個(gè)復(fù)合物被AKT或ERK1/2磷酸化后，他的GAP（G蛋白調(diào)控因子）活性被抑制，導(dǎo)致RHEB激活進(jìn)而導(dǎo)致mTORC1的激活。例如，胰島素或類胰島素的生長(zhǎng)因子會(huì)導(dǎo)致磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）的激活，進(jìn)而產(chǎn)生PIP3激活丙酮酸脫 氫 酶 激 酶 1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1），后者激活 AKT最終導(dǎo)致 mTORC1的激活［17］。

一些免疫相關(guān)分子和胞內(nèi)因子等也能激活mTOR。研究發(fā)現(xiàn)，CD28是一種強(qiáng)力的PI3K激動(dòng)劑，因此它也是一種在T細(xì)胞中mTORC1的強(qiáng)力激動(dòng)劑。此外，細(xì)胞程序性死亡受體1（programmed death 1，PD-1）配體能通過結(jié)合T細(xì)胞表面的PD-1抑制mTOR的活性［18］。IL-2和IL-4是通過PI3K激活mTOR的強(qiáng)力激動(dòng)劑［19］。在CD8+T細(xì)胞中，IL-12和 IFN-γ 能延長(zhǎng)mTOR的激活狀態(tài)［20］。并且，IL-1能通過刺激mTORC1促進(jìn)Th17的分化［21］。

2 多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS）中的免疫細(xì)胞

2.1 MSMS是一種慢性神經(jīng)炎癥性疾病，它的主要發(fā)病區(qū)域?yàn)榇竽X和脊髓，主要由自身免疫異常激活所導(dǎo)致，這種神經(jīng)組織病變引起的炎癥和隨后的組織損害可能會(huì)導(dǎo)致一系列的癥狀，包括肌肉無力、疲勞、視覺問題［22］，并最終可能導(dǎo)致殘疾。全球大約有250萬的多發(fā)性硬化癥患者，它是導(dǎo)致青年群體尤其是女性發(fā)生殘疾的一個(gè)主要病因［23］。多發(fā)性硬化癥的病理特點(diǎn)為神經(jīng)免疫系統(tǒng)的異常和臨床癥狀呈現(xiàn)密切的關(guān)系，機(jī)體自身的免疫細(xì)胞穿過血腦屏障發(fā)揮致炎作用，分泌炎性因子對(duì)自身神經(jīng)系統(tǒng)的軸突髓鞘蛋白進(jìn)行攻擊，導(dǎo)致髓鞘脫落，致使神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)受到破環(huán)，最終導(dǎo)致身體殘疾［24］。T細(xì)胞在前期致病過程中扮演著重要的角色，并且多發(fā)性硬化癥被認(rèn)為是一種自發(fā)性的免疫性疾病，以淋巴細(xì)胞的自發(fā)激活并攻擊中樞神經(jīng)系統(tǒng)為特點(diǎn)，然而該疾病的具體發(fā)病機(jī)制仍沒有被完全闡明［25］。實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（experimental allergic encephalomyelitis，EAE）是研究MS的理想動(dòng)物模型，在臨床神經(jīng)免疫學(xué)的研究中具有重要意義。

對(duì)于多發(fā)性硬化癥是從外周還是中樞誘發(fā)現(xiàn)在還沒有定論，在一些通過外周造模的疾病模型中，自體反應(yīng)T細(xì)胞通過分子模擬被激活，具有與外界刺激抗原相同多肽片段的自身抗原激活T細(xì)胞表面受體從而使不同類型的T細(xì)胞遷移入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并伴隨著B細(xì)胞和單核細(xì)胞的激活［26］。

2.2 小鼠EAE模型EAE是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘炎癥疾病，常在嚙齒動(dòng)物上造模用來研究人類的中樞脫髓鞘疾病，例如：MS和急性播散性腦脊髓炎。EAE通常也作為研究T細(xì)胞介導(dǎo)自身免疫性疾病的模型。通過向小鼠體內(nèi)注射中樞神經(jīng)系統(tǒng)蛋白例如：髓鞘堿性蛋白，或者是這種蛋白的完全弗氏佐劑乳化多肽。這種佐劑能夠引起小鼠對(duì)于蛋白或多肽的特異炎癥反應(yīng)。在一些實(shí)驗(yàn)中，小鼠還通過注射百日咳毒素來破壞血腦屏障使得小鼠巨噬細(xì)胞，CD4+、CD8+T細(xì)胞，B細(xì)胞等免疫細(xì)胞浸潤(rùn)到中樞破壞髓鞘誘導(dǎo)EAE的發(fā)生［27］。雖然EAE和MS之間存在一些共性，但EAE這種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型和人類疾病MS之間還是存在許多不同。EAE除了導(dǎo)致動(dòng)物殘疾或死亡外還伴隨著嚴(yán)重的神經(jīng)炎性，并且EAE和MS的發(fā)病時(shí)間也存在明顯的差異［28］。

2.3AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路對(duì)MS中免疫細(xì)胞的調(diào)控作用

2.3.1 AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路對(duì)巨噬細(xì)胞極化類型的調(diào)控IL-4和細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）直接與巨噬細(xì)胞表面的受體結(jié)合后對(duì)AKT/mTOR/STATs通路中的多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)蛋白起到調(diào)控作用，最終通過影響巨噬細(xì)胞極化基因的轉(zhuǎn)錄［29］。巨噬細(xì)胞的激活和極化通常被分為兩種類型：經(jīng)典型極化（M1）和選擇性極化（M2）。M1型巨噬細(xì)胞主要被LPS或IFN-γ激活，LPS誘導(dǎo)M1型巨噬細(xì)胞極化的過程中，Toll-樣受體4會(huì)通過BCAP調(diào)節(jié)蛋白激活PI3K，隨之AKT和mTORC1被激活［30］。此外，MEK/ERK通路和IκB激酶β信號(hào)通路也能在用LPS刺激后抑制TSC復(fù)合物的活性，從而激活mTOC1［31］。最終信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白主要通過STAT1激活M1型巨噬細(xì)胞極化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，此外還有核因子κB和干擾素調(diào)節(jié)因子等M1極化的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，如IRF5能夠促進(jìn)Th1和Th17細(xì)胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)［32］，而炎性因子腫瘤壞死因子α、IL-1β、IL-6等炎性因子的上調(diào)則發(fā)揮促炎作用［33］。M2型巨噬細(xì)胞主要被IL-4或IL-13激活，在用IL-4刺激后，IL-4R的配體會(huì)激活Jak1和Jak3，從而導(dǎo)致Stat6的磷酸化和激活，并且造成調(diào)節(jié)蛋白胰島素受體底物2（insulin receptor substrate 2，IRS2）的激活。IRS2進(jìn)而使PI3K激活，后者磷酸化位于細(xì)胞膜的PIP2產(chǎn)生PIP3。PIP3會(huì)使AKT和mTOR2聚集于細(xì)胞質(zhì)膜，從而使mTOR2磷酸化并激活A(yù)KT［34］。最終，這些信號(hào)蛋白主要通過STAT3/STAT6激活M2型巨噬細(xì)胞極化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，分泌IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β等抑炎因子發(fā)揮抑制炎癥、組織修復(fù)的功能。

研究表明，AKT蛋白激酶能促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化，因?yàn)锳KT抑制劑能降低巨噬細(xì)胞M2型極化相關(guān)基因的表達(dá)水平。而AKT對(duì)M1型巨噬細(xì)胞的極化研究還不是很清楚，一些研究表明AKT和它的上游調(diào)控蛋白PI3K是巨噬細(xì)胞M1極化的負(fù)調(diào)控因子，而另一些研究則發(fā)現(xiàn)AKT對(duì)M1極化起到正調(diào)控［35］。哺乳動(dòng)物體內(nèi)基因組編碼3種不同AKT蛋白，在巨噬細(xì)胞中表達(dá)的有AKT1和AKT2。研究人員在特異性敲除AKT1后發(fā)現(xiàn)M1型巨噬細(xì)胞活性增強(qiáng)，而特異性敲除AKT2后發(fā)現(xiàn)M1型巨噬細(xì)胞活性降低［36］。由于AKT抑制劑的特異性不夠具備說服力，因此該實(shí)驗(yàn)結(jié)果還需要用特異性敲除AKT1和AKT2的巨噬細(xì)胞模型進(jìn)一步驗(yàn)證。

研究表明，巨噬細(xì)胞M1型極化增加會(huì)加重EAE癥狀，而M2型巨噬細(xì)胞則起到減輕EAE癥狀的作用。并且通過向EAE小鼠體內(nèi)回輸激活的M2型巨噬細(xì)胞可以有效減輕小鼠的EAE癥狀［37］。因此，通過干預(yù)AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路介導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化可能可以作為一條治療多發(fā)性硬化癥的新型治療手段。

2.3.2 AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路對(duì)輔助性T淋巴細(xì)胞和Treg細(xì)胞的調(diào)控研究發(fā)現(xiàn)，敲除mTOR的CD4+T細(xì)胞在給予相應(yīng)的刺激后仍不能分化成下游輔助性T淋巴細(xì)胞［38］。但在刺激后，敲除mTOR的T細(xì)胞卻能分化成Foxp3+的調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞。這種mTOR敲除后Th細(xì)胞分化功能的喪失與轉(zhuǎn)錄因子STAT4，STAT6和STAT3在刺激因子IL-12，IL-4，IL-6誘導(dǎo)下發(fā)生下調(diào)有關(guān)。并且研究發(fā)現(xiàn)，PI3K-mTOR信號(hào)通路還能調(diào)控機(jī)體內(nèi)淋巴細(xì)胞的遷移［39］。通過選擇性敲除T細(xì)胞里mTOC1的上游調(diào)控蛋白R(shí)heb，研究發(fā)現(xiàn)Th1和Th2的分化受到明顯的抑制，并且特異性敲除T細(xì)胞Rheb的EAE造模小鼠發(fā)生明顯癥狀緩解，而此時(shí)Th2的分化則不受影響。反之在選擇性敲除T細(xì)胞中的mTORC2后，發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞失去分化成Th2細(xì)胞的能力而不影響Th1，Th17細(xì)胞的分化，并且敲除小鼠進(jìn)行EAE造模后癥狀較模型組加重［40］。

2.3.3 AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路對(duì)B細(xì)胞的調(diào)控研究發(fā)現(xiàn)，特異性敲除小鼠B細(xì)胞中mTORC1共激活因子Raptor會(huì)造成幼稚B未分化成熟狀態(tài)的滯留［41］。而特異性敲除mTORC2共激活因子Rictor則會(huì)造成成熟B細(xì)胞的代謝與功能發(fā)生紊亂［42］。B淋巴細(xì)胞在自身免疫缺陷性疾病中發(fā)揮的作用十分復(fù)雜。B細(xì)胞在一定程度調(diào)控CD4+T細(xì)胞以及Treg細(xì)胞的增殖及代謝，并且用利妥昔單抗抑制B細(xì)胞能有效治療MS［43］。但是也有研究表明特異性敲除B細(xì)胞中的IL-10會(huì)引起造模小鼠EAE病程延長(zhǎng)，而具有正常B細(xì)胞的EAE造模小鼠則在發(fā)病后能迅速恢復(fù)到正常狀態(tài)。并且研究表明用Toll樣受體-9激動(dòng)劑刺激B細(xì)胞前體細(xì)胞后，小鼠體內(nèi)成熟B細(xì)胞分化增多，并且能夠有效減輕EAE發(fā)病癥狀，其可能的作用機(jī)制一方面與TLR-9刺激B細(xì)胞分泌IL-10有關(guān)，另一方面與B細(xì)胞限制效應(yīng)T細(xì)胞向中樞遷移有關(guān)［44］。

3 結(jié) 語

AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路與細(xì)胞環(huán)境，營(yíng)養(yǎng)能量狀態(tài)等密切相關(guān)［45］，AKT/mTOR/STATs也根據(jù)不同的細(xì)胞類型分別在許多重要的信號(hào)通路中發(fā)揮調(diào)控作用，例如：NF-kB，STAT3，HIF1α 和 PPARγ信號(hào)通路。AKT/mTOR/STATs信號(hào)通路廣泛地調(diào)控機(jī)體內(nèi)各類免疫細(xì)胞：巨噬細(xì)胞、Th細(xì)胞、Treg細(xì)胞、B細(xì)胞等，并且它在各類免疫細(xì)胞中具體的作用機(jī)制還遠(yuǎn)沒有被完全理清。進(jìn)一步深入研究AKT/mTOR/STATs在機(jī)體內(nèi)免疫系統(tǒng)中的作用機(jī)制將能為治療諸如免疫缺陷性疾病如MS提供新的機(jī)會(huì)和思路。