王藝穎 陸 璐 肖順華 劉 貝

江蘇衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院藥學(xué)院，江蘇省南京市 211800

動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是發(fā)生在大、中型動(dòng)脈的一種病因復(fù)雜的慢性血管疾病，近年來(lái)已成為導(dǎo)致人類死亡的主要病因，嚴(yán)重威脅人類健康。AS的形成與發(fā)展機(jī)制非常復(fù)雜，其以血管內(nèi)皮細(xì)胞受損為始動(dòng)因素，血液中的低密度脂蛋白膽固醇滲入血管內(nèi)膜，促使趨化因子和黏附分子表達(dá)增加，調(diào)節(jié)單核細(xì)胞在血管壁的黏附、滾動(dòng)、跨內(nèi)皮遷移，導(dǎo)致內(nèi)膜單核細(xì)胞浸潤(rùn)，分化成巨噬細(xì)胞吞噬脂蛋白成為泡沫細(xì)胞，啟動(dòng)AS的早期病變——形成脂肪條紋[1]；隨著疾病進(jìn)展，內(nèi)皮細(xì)胞、吞噬細(xì)胞釋放一系列生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子等刺激平滑肌細(xì)胞從中膜遷移至內(nèi)膜，使動(dòng)脈壁變厚并發(fā)生纖維化，形成纖維帽；在AS后期，血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，纖維帽逐漸變薄，慢慢演變?yōu)椴环€(wěn)定斑塊，發(fā)生破裂出血、形成繼發(fā)性血栓，引發(fā)腦卒中、急性心肌梗死等一系列不良心血管事件[2]。從以上病理過(guò)程中不難看出，AS 形成與發(fā)展機(jī)制非常復(fù)雜，近年來(lái)研究表明，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target for rapamycin，mTOR)在AS 的進(jìn)程中起到關(guān)鍵作用。

1 mTOR概述

1.1 mTOR分子結(jié)構(gòu)及信號(hào)通路 mTOR是磷脂酰肌醇3-激酶家族中的一員，在哺乳動(dòng)物中可以與其他蛋白形成兩種復(fù)合物 mTORC1(mTOR Complex 1) 或 mTORC2(mTOR Complex 2)。mTORC1主要是一種對(duì)雷帕霉素(rapamycin)敏感的復(fù)合物， Raptor作為其骨架蛋白，負(fù)責(zé)促進(jìn)底物與mTORC1的結(jié)合，調(diào)節(jié)mTORC1的亞細(xì)胞定位。mTORC1 主要通過(guò)磷酸化其下游效應(yīng)器蛋白核糖體 S6 激酶(ribosomal protein S6 kinase，S6K)和真核翻譯起始因子4E 結(jié)合蛋白-1(eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1，4EBP-1)來(lái)調(diào)控蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、自噬等生物學(xué)過(guò)程[3]。

mTORC2的支架蛋白是雷帕霉素不敏感蛋白(Rapamycin-insensitivecompanion of mTOR，Rictor)，其參與了對(duì)rapamycin耐受的mTORC2復(fù)合物的組裝。與 mTORC1 信號(hào)通路不同， mTORC2 下游效應(yīng)器主要是蛋白激酶 AGC 家族成員，包括：蛋白激酶 C(Protein kinase C，PKC)、蛋白激酶 B及血清和糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白激酶 1。mTORC2 可以激活 PKCα、PKCδ、PKCζ 等 PKC 家族成員，調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重塑。 此外， mTORC2 磷酸化胰島素/磷脂酰肌醇3-激酶信號(hào)的關(guān)鍵靶分子蛋白激酶 B Ser473 位點(diǎn)，調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖[4]。

1.2 mTOR抑制劑 mTOR抑制劑目前主要有兩類, 一類是大環(huán)內(nèi)酯類抗生素rapamycin，又名西羅莫司(sirolimus)及其衍生物依維莫司(everolimus)，其與胞內(nèi)受體FKBP12形成活性復(fù)合物，干擾Raptor和mTOR的結(jié)合，阻斷mTORC1信號(hào)通路，使細(xì)胞延滯在G1周期。由于rapamycin及其類似物具有抗增殖和免疫抑制的功能，近年來(lái)它被廣泛用于冠狀動(dòng)脈洗脫支架的涂層藥物、預(yù)防移植的排斥反應(yīng)及抗腫瘤治療。然而，研究表明rapamycin 長(zhǎng)時(shí)間處理可以抑制mTORC2激酶活性[5]。另一類是mTOR激酶抑制劑(Torin 1和Torin 2)，通過(guò)在mTOR催化位點(diǎn)上競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合ATP，從而同時(shí)抑制mTORC1和mTORC2的活性。Torin被廣泛應(yīng)用于抗腫瘤治療[6]。

2 mTOR與AS

研究表明，mTOR信號(hào)通路通過(guò)影響血管壁炎癥反應(yīng)、內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂、平滑肌細(xì)胞增殖與遷移、細(xì)胞自噬、斑塊內(nèi)血管新生、脂代謝紊亂等調(diào)控AS的發(fā)生與發(fā)展，下文將闡述mTOR與以上機(jī)制在AS中的關(guān)系。

2.1 mTOR與血管壁炎癥反應(yīng) AS是一種由多種炎癥因子和炎癥介質(zhì)共同參與的慢性炎癥性疾病。抑制mTORC1參與調(diào)控趨化因子、炎性細(xì)胞因子等，阻滯單核細(xì)胞向血管內(nèi)膜的遷移，從而影響AS的發(fā)生發(fā)展[7-8]。單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)是由單核細(xì)胞、EC等分泌的趨化因子，可促進(jìn)單核細(xì)胞黏附至血管壁，參與炎癥反應(yīng)。Everolimus處理高脂喂養(yǎng)的LDLR-/-小鼠中白介素-1a、白介素5及粒細(xì)胞—單核細(xì)胞集落刺激因子表達(dá)量降低，小鼠AS斑塊面積減少。激活mTOR可以發(fā)揮抗炎作用，限制活性氧自由基的毒性效應(yīng)，阻止細(xì)胞受損[7]。研究報(bào)道長(zhǎng)鏈非編碼 RNA 通過(guò)激活 mTOR 信號(hào)通路，上調(diào)MCP-1、白介素-6、血管細(xì)胞黏附分子 1的表達(dá)，促進(jìn) AS的發(fā)生與發(fā)展[8]。在大動(dòng)脈炎患者組織樣本中檢出血管內(nèi)皮細(xì)胞mTORC1和mTORC2活性上升[9]。由此可見，抑制mTOR通過(guò)減少一系列炎癥介質(zhì)的表達(dá)，延緩巨噬細(xì)胞在斑塊處的積聚，有效降低斑塊面積，防止AS的發(fā)生。

2.2 mTOR與內(nèi)皮細(xì)胞功能 內(nèi)皮損傷間隙增大導(dǎo)致脂質(zhì)沉積至血管壁，促進(jìn)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和平滑肌細(xì)胞增殖遷移，因此內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂是AS發(fā)生發(fā)展的始動(dòng)環(huán)節(jié)。Peng等[10]發(fā)現(xiàn)抑制mTOR通過(guò)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子干擾素調(diào)節(jié)因子-1的表達(dá)從而增加EC凋亡，阻滯內(nèi)皮細(xì)胞增殖，抑制血管新生。抑制mTORC1延遲內(nèi)皮修復(fù)，誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞凋亡?；颊咧萌雜irolimus涂層支架后，涂層藥物在抑制平滑肌細(xì)胞增殖的同時(shí)也抑制了內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移與修復(fù)，導(dǎo)致血管內(nèi)皮化延遲[11]。microRNA-126通過(guò)抑制PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞自噬，減緩氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷[12]。上述結(jié)果提示抑制mTOR阻滯內(nèi)皮細(xì)胞增殖與修復(fù)，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能，起到抑制AS發(fā)生的作用。

2.3 mTOR與平滑肌細(xì)胞增殖 血管壁平滑肌細(xì)胞增殖和遷移使動(dòng)脈壁增厚，促進(jìn)動(dòng)脈斑塊形成，是AS中晚期發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。Rapamycin作為冠狀動(dòng)脈洗脫支架的主要藥物，可通過(guò)阻滯平滑肌細(xì)胞的增殖以預(yù)防冠狀動(dòng)脈再狹窄。細(xì)胞周期主要受到細(xì)胞周期激酶調(diào)控，而細(xì)胞周期抑制劑p27蛋白可以抑制細(xì)胞周期激酶的活性，使細(xì)胞周期停滯在G1/S期，阻止細(xì)胞增殖與生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，mTOR抑制劑通過(guò)減少細(xì)胞周期激酶的活性或增加p27Kip1表達(dá)，將平滑肌細(xì)胞延滯在G1周期，抑制平滑肌細(xì)胞增殖，降低AS斑塊面積[13]。在人動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中，sirolimus降低人動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖的同時(shí)可減少細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中透明質(zhì)酸的成分，從而抑制內(nèi)膜增生和炎癥反應(yīng)的發(fā)生與發(fā)展。而mTOR激活促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖并遷移至內(nèi)膜下層，加速炎癥反應(yīng)的發(fā)生，有利于斑塊形成。AMPK激活通過(guò)抑制mTOR活性減緩平滑肌細(xì)胞增殖[14]。綜上所述，mTOR信號(hào)通路的激活可以促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移，增加斑塊面積，加速As的發(fā)展進(jìn)程。

2.4 mTOR與自噬 自噬是細(xì)胞通過(guò)溶酶體降解細(xì)胞內(nèi)受損或衰老的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器，以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的細(xì)胞現(xiàn)象。自噬除了選擇性清除斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞，還與抗炎、促進(jìn)脂質(zhì)降解、抑制泡沫細(xì)胞形成等抗AS機(jī)制有關(guān)。ULK1是自噬泡形成所必需的一種蛋白，抑制mTOR誘導(dǎo)ULK1激酶的活化并促進(jìn)自噬體的形成，增加自噬發(fā)生。微管相關(guān)蛋白輕鏈3 (microtubule associated protein light chain 3，LC3) 參與了自噬體膜的形成，是自噬的經(jīng)典標(biāo)志分子。P62是一種泛素結(jié)合蛋白，參與蛋白質(zhì)泛素化，當(dāng)自噬功能受阻時(shí)，P62會(huì)在細(xì)胞中累積，因此其含量與自噬活性呈負(fù)相關(guān)。Wang等[15]發(fā)現(xiàn)抑制巨噬細(xì)胞mTOR可明顯上調(diào)LC3的表達(dá)，下調(diào)p62的含量，引發(fā)自噬小體的形成，從而加速溶酶體降解脂質(zhì)，抑制泡沫細(xì)胞的形成。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，給兔置入everolimus支架，可以通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞發(fā)生自噬，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞發(fā)生死亡，從而減少斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞含量。與mTOR抑制劑結(jié)果一致，用mTOR慢病毒感染小鼠，結(jié)果表明小鼠全身性敲降mTOR增加LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的比例，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞自噬，從而下調(diào)AS斑塊面積和斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞數(shù)量，使斑塊穩(wěn)定[16]。除了巨噬細(xì)胞自噬外，抑制PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路通過(guò)增加自噬效應(yīng)蛋白Beclin1、下調(diào)p62的表達(dá)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生自噬[17]，因此，抑制mTOR信號(hào)通路通過(guò)調(diào)控細(xì)胞自噬，在減緩 AS 的進(jìn)展中發(fā)揮重要的作用。

2.5 mTOR與血管新生 AS病變過(guò)程中為緩解斑塊內(nèi)部的缺氧狀態(tài)，新生血管逐漸出現(xiàn)，斑塊內(nèi)血管新生導(dǎo)致AS中晚期單核細(xì)胞積聚，運(yùn)輸脂質(zhì)和炎性細(xì)胞至斑塊高危區(qū)，較薄的新生血管通常脆弱容易破裂，導(dǎo)致斑塊出血。斑塊內(nèi)出血激活巨噬細(xì)胞，加速泡沫細(xì)胞形成。因此新生血管的形成是導(dǎo)致粥樣斑塊破裂及臨床重癥的高危因素。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子是一種重要的促血管生成因子，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，參與血管生成。而斑塊內(nèi)缺氧區(qū)分泌缺氧誘導(dǎo)因子-1α進(jìn)一步增加促血管生成因子的分泌，在血管生成中共同發(fā)揮重要作用。Wang 等發(fā)現(xiàn)SIRT1通過(guò)抑制mTORC1下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α的積聚，減少新生血管的形成[18]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Rictor缺失同樣抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的小鼠血管生成[19]。此外，mTORC2失活以不依賴于蛋白激酶B/mTORC1的方式下調(diào)黏著斑激酶的活性，從而抑制血管生成和基質(zhì)黏附[20]。因此，抑制mTORC1或mTORC2均可以減少新生血管的形成，從而穩(wěn)定AS斑塊，延緩AS中晚期的發(fā)展。

2.6 mTOR與脂質(zhì)積聚 血管壁脂質(zhì)攝取增多或清除障礙都會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)在動(dòng)脈內(nèi)膜積聚，降低血漿低密度脂蛋白水平，加速細(xì)胞中脂質(zhì)清除都會(huì)起到保護(hù)AS的作用。研究表明，rapamycin通過(guò)下調(diào)低密度脂蛋白受體或清道夫受體，上調(diào)膽固醇流出基因，從而抑制巨噬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的脂質(zhì)積聚。 抑制mTORC1通過(guò)激活脂肪酶、產(chǎn)生膽汁酸等方式增加循環(huán)血液中脂蛋白含量，減少脂質(zhì)沉積。 此外， mTORC1激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3，增加過(guò)氧化物酶體增殖激活受體 γ的表達(dá)與活性，上調(diào)脂肪酸和膽固醇合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，正向調(diào)控脂質(zhì)合成[21]。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，rapamycin 處理降低高脂喂養(yǎng)的 ApoE-/-小鼠主動(dòng)脈脂質(zhì)含量。 然而也有與上述研究相反的結(jié)果， Alves-Bezerra 等報(bào)道 rapamycin 對(duì) 膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白等脂質(zhì)合成基因不敏感，且 rapamycin 與高脂血癥的發(fā)生呈正相關(guān)[22]。因此， mTOR調(diào)控斑塊內(nèi)脂質(zhì)積聚的機(jī)制還需更深一步探討。

2.7 mTOR抑制劑與AS 綜上所述，抑制mTOR可以通過(guò)減輕血管炎癥反應(yīng)、保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞功能、阻滯平滑肌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞自噬、減少新生血管形成、抑制脂質(zhì)積聚等一系列機(jī)制防止AS的發(fā)生與發(fā)展，因此，mTOR抑制劑的正確應(yīng)用將會(huì)對(duì)AS的防治提供新思路。然而臨床上在使用rapamycin及其衍生物時(shí)發(fā)現(xiàn)，患者除出現(xiàn)上文提到的血管內(nèi)皮化延遲，血栓之外[11]，還會(huì)產(chǎn)生糖尿病、血脂異常、高血壓等并發(fā)癥[23]，后者又會(huì)誘導(dǎo)炎癥和內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，從而加重AS 的發(fā)生與發(fā)展。為了控制使用mTOR抑制劑產(chǎn)生的并發(fā)癥，提倡實(shí)施藥物聯(lián)合治療——將mTOR抑制劑與降脂藥他汀類藥物、AMP依賴的蛋白激酶激活劑二甲雙胍或前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9型抑制劑聯(lián)合用藥從而減輕糖尿病、血脂異常等不良反應(yīng)[24]。

降糖藥二甲雙胍通過(guò)AMP依賴的蛋白激酶激活劑抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3的活性，阻滯單核細(xì)胞的黏附，減輕巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)。此外，它還可以降低糖尿病患者血漿中低密度脂蛋白水平，提示其具有部分抗AS 的功效，為了更好地掌握病情，糖尿病患者在接受 mTOR抑制劑治療時(shí)應(yīng)密切監(jiān)控血糖。他汀類藥物和前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9型抑制劑作為臨床上的降脂藥，前者通過(guò)激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶從而抑制mTOR，后者可以減少小鼠肝內(nèi)低密度脂蛋白受體，降低低密度脂蛋白膽固醇水平，為防止AS的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。他汀類藥物還具有免疫抑制功能，可以降低移植的排斥率，提高生存率[25]。

3 小結(jié)與展望

大量研究證明，mTOR在AS的病理過(guò)程中扮演重要角色。由于mTOR復(fù)合物較復(fù)雜，且mTOR抑制劑有一定臨床應(yīng)用，因此大量研究采用mTOR抑制劑及其衍生物去探究mTOR對(duì)AS疾病模型的影響。目前研究結(jié)果證明抑制mTOR具有一定抵抗AS的作用，但是同時(shí)會(huì)產(chǎn)生糖尿病、血脂異常等并發(fā)癥，這些都是AS的危險(xiǎn)因素。為了控制使用mTOR抑制劑產(chǎn)生的副作用，提倡實(shí)施藥物聯(lián)合治療，將mTOR抑制劑與他汀類藥物、二甲雙胍或前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9型抑制劑聯(lián)合使用，但是藥物使用的指征、時(shí)間間隔、頻率等都還需要后續(xù)研究來(lái)制定詳細(xì)的臨床用藥指南，這應(yīng)該是今后mTOR與AS的研究焦點(diǎn)。