mTOR_p70S6K信号...路在胰腺癌中作用的研究进展_王昭.pdf

内蒙古医科大学学报2023 年 4 月第 45 卷第 2 期mTOR/p70S6K信号通路在胰腺癌中作用的研究进展（1.内蒙古医科大学，内蒙古呼和浩特 010059；2.内蒙古医科大学附属医院 肝胆胰脾外科，内蒙古呼和浩特010050）【摘要】胰腺癌是一种恶性程度很高的肿瘤，往往预后较差，其形成和发展的病理生理学分子机制尚不完全清楚。最新的研究表明，mTOR/p70S6K信号通路在胰腺癌的发生、发展进程中发挥了重要作用，例如TEOA可通过抑制mTOR/p70S6K信号通路从而诱导胰腺导管腺癌细胞的自噬性细胞死亡；ibr-7抑制TRIM32的过程可通过mTOR/p70S6K信号通路增加胰腺癌细胞对吉西他滨的敏感性；CENPM的表达增加可通过mTOR/p70S6K信号通路促进胰腺肿瘤的转移；胜田高良姜可通过调节癌细胞中AMPK和Akt/mTOR/p70S6K信号通路诱导胰腺癌细胞的生长抑制、凋亡和自噬；人阳性辅激活因子4可通过mTOR/p70S6K信号通路影响胰腺导管腺癌的病理进展和预后等。mTOR/p70S6K信号通路有望成为胰腺癌治疗的一个重要靶点。【关键词】mTOR/p70S6K；胰腺癌；吉西他滨；化疗中图分类号：R735文献标识码：A文章编号：2095-512X（2023）02-0217-05王昭1，张彤2*，张强2【Abstract】Pancreatic cancer is a highly malignant tumor with poor prognosis.However,the pathophysiology and mo-lecular mechanism of its formation and development are not fully understood.Recent studies have shown that mTOR/p70S6Ksignaling pathway plays an important role in the occurrence and development of pancreatic cancer.For example,teoa can in-duce autophagic cell death of pancreatic ductal adenocarcinoma cells by inhibiting mTOR/p70S6K signaling pathway;The in-hibition of trim32 by ibr-7 can increase the sensitivity of pancreatic cancer cells to gemcitabine through mTOR/p70S6K sig-naling pathway;The increased expression of cenpm can promote the metastasis of pancreatic tumors through mTOR/p70S6Ksignaling pathway;Alpinia Morita can induce growth inhibition,apoptosis and autophagy of pancreatic cancer cells by regu-lating AMPK and Akt/mTOR/P70S6K signaling pathways in cancer cells;Human positive coactivator 4 can affect the path-ological progression and prognosis of pancreatic ductal adenocarcinoma through mTOR/p70S6K signaling pathway.mTOR/p70S6K signaling pathway is expected to become an important target for the treatment of pancreatic cancer in the future.【Keywords】mTOR/P70S6K；Pancreatic cancer；Gemcitabine；ChemotherapyPROGRESS IN INVESTIGATING THE ROLE OF mTOR/p70S6KSIGNALING IN PANCREATIC CANCERWANG Zhao1,ZHANG Tong2*,ZHANG Qiang1(1.Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010059，China；2.Department of Hepatobiliary Pancreatic and Splenic Surgery，The Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010050，China)收稿日期：2022-08-29；修回日期：2023-03-13基金项目：内蒙古自治区自然科学基金项目（2022LHMS08018）；内蒙古自治区卫生健康科技计划项目（202201324）；内蒙古自治区高等学校科学研究项目（RZ2000001723）第一作者：王昭（1995），男，2020级在读硕士研究生。E-mail：*通信作者：张彤，男，硕士，主任医师，硕士研究生导师。研究方向：胰腺癌。E-mail： 217DOI:10.16343/ki.issn.2095-512x.2023.02.021Journal of Inner Mongolia Medical UniversityApr.2023Vol.45No.2胰腺癌是一种病死率很高的恶性肿瘤，被认为是全球第七大癌症死亡原因。大多数胰腺癌患者在确诊时即为晚期，甚至存在远处器官的转移，而目前临床上能够用于胰腺癌的治疗方案极为有限，因此胰腺癌患者的预后往往较差1。尽管近几年胰腺癌的新型疗法取得了一定的进展，例如采用手术与化疗结合的方式来改善患者的预后，但胰腺癌患者的5年生存率仍然低于10%2。因此开发更为有效、毒性更小的治疗方案势在必行。吸烟、阳性家族史、遗传学、糖尿病、肥胖、饮食、饮酒以及缺乏体力活动等因素被认为是诱发胰腺癌的危险因素3。而最近关于胰腺癌的研究主要集中于其发生发展的潜在机制3。遗憾的是，胰腺肿瘤形成和发展的病理生理学分子机制尚不完全清楚。因此，我们迫切地需要提高对胰腺癌的认识。已有研究表明，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路的激活可通过多种机制促进肿瘤的生长，包括促进生长因子受体信号传导、血管生成、糖酵解代谢、脂质代谢、癌细胞迁移和抑制自噬等4。因此mTOR有望成为一个十分重要的癌症治疗靶点。事实上，许多作用机制不尽相同的mTOR通路抑制剂已经被开发出来并用于各种临床试验，部分药物已被批准用于癌症的临床治疗，例如雷帕霉素类似物4。在这篇综述中，我们总结了mTOR/p70核糖体蛋白S6激酶（p70 ribosomal protein S6 kinase，p70 S6K）信号通路在胰腺癌中作用的最新研究进展，并进一步展望了mTOR/p70S6K信号通路用于胰腺癌治疗的可能性。1TEOA通过使ROS依赖的mTOR/p70S6K信号通路失活而诱导胰腺导管腺癌细胞的自噬性细胞死亡传统草药是抗肿瘤药物的重要来源5。2a，3a，24三羟URS-12烯28油乙酰胺（2a，3a，24-thrihydroxyurs-12-en-28-oicacid，TEOA）是一种传统的中草药，具有抗炎和抗癌活性。有研究表明，TEOA通过激活ROS介导的p38/MAPK通路，抑制了弥漫性大 B 细胞淋巴瘤细胞的增殖并诱导了DNA损伤。TEOA对胰腺癌细胞同样也能发挥重要作用6。同时发现，TEOA能够以时间和剂量依赖性的方式显著抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移，因此TEOA 的作用为胰腺癌的治疗提供了新的可能性6。自噬是一种分解代谢过程，在维持细胞代谢和更新中发挥着核心作用。在癌细胞中，自噬可作为一种适应性应激反应来维持肿瘤细胞的生存，但过度的自噬激活也可能损伤癌细胞。同时，TEOA可通过降低mTOR及其下游蛋白质（包括p70S6K、S6和4EBP1）的磷酸化，增加自噬通量的水平6。更重要的是，通过药理学或遗传阻断自噬的激活能够恢复TEOA的细胞毒性，而雷帕霉素或EBSS诱导的饥饿激活自噬可以增加TEOA的细胞毒性6。而进一步的实验表明，TEOA通过使mTOR/p70S6K/S6信号通路失活，诱导了胰腺导管腺癌（pancreatic ductaladenocarcinoma，PDAC）细胞中ACD的发生6。此外，N乙酰半胱氨酸（NAC）可通过改善 ROS 介导的mTOR信号通路的失活来阻止胰腺癌细胞自噬的进程并恢复细胞的活力6。综上所述，自噬的过度激活与TEOA的协同作用，诱导了PDAC细胞的死亡，而抑制自噬则可以部分消除TEOA的细胞毒性，即TEOA 能够抑制 mTOR 及其下游靶蛋白 p70S6K/S6的激活，从而增加自噬通量，而自噬的过度激活则诱导了PDAC细胞的死亡，因此抑制mTOR/p70S6K/S6信号通路可能是一种很有前景的胰腺癌治疗靶点。2ibr-7抑制TRIM32通过mTOR/p70S6K途径使胰腺癌细胞对吉西他滨敏感由于大多数 PDAC 患者在诊断时就已经是晚期，全身化疗和靶向治疗被视为PDAC患者的重要治疗策略。尽管众多研究人员已经付出了巨大的努力来探索治疗PDAC的有效药物，但仍只有少数方案在临床研究中取得了预期的结果7。据推测，MEK/ERK 和 AKT/mTOR 通路的过度激活是大约90%PDAC患者对癌症药物不敏感的原因810。近几十年来，吉西他滨被用作胰腺癌的一线化疗药物，而临床试验中很少有药物与吉西他滨联合使用时显示出协同效应。依鲁替尼衍生物7（ibrutinib-7，ibr-7）是伊布替尼的一种新型衍生物，在胰腺癌细胞中显示出优于伊布替尼的抗肿瘤活性11。ibr-7通过诱导线粒体介导的细胞凋亡并抑制 mTOR/p70S6K 信 号 通 路，最 终 显 著 抑 制 了 BxPC-3、SW1990、CFPAC-1和AsPC-1细胞的增殖11。此外，ibr-7和吉西他滨的联合治疗分别导致了BxPC-3和SW1990细胞中42.1%和37.4%的细胞凋亡11。进一步的研究表明，ibr-7能够通过有效抑制三结构域蛋白 32（tripartite motif containing 32，TRIM32）使胰腺癌细胞对吉西他滨敏感，这与胰腺癌细胞的增殖和侵袭性呈正相关11。Zhang B等人发现ibr-7的单独 218内蒙古医科大学学报2023 年 4 月第 45 卷第 2 期使用或与吉西他滨联合使用均可通过抑制mTOR/p70S6K通路从而在体外和体内均表现出强大的抗PDAC 活性，同时伴有 TRIM32 的显著下调11。此外，TRIM32 的敲除降低了胰腺癌细胞中 mTOR/p70S6K的活性，表明TRIM32和mTOR/p70S6K通路之间存在正反馈环，这决定了PDAC细胞的恶性特性，最终影响了吉西他滨的药物敏感性11。综上所述，ibr-7通过抑制TRIM32的活性使得胰腺癌细胞对吉西他滨敏感，这一过程同样需要mTOR/p70S6K信号通路介导，因此为胰腺癌提供了一个新的治疗靶点。3CENPM上调通过mTOR/p70S6K信号通路促进胰腺癌转移着丝粒是DNA着丝粒区的表面结构，可以在每个细胞周期的有丝分裂中观察到，其功能是确保染色体的正确分离3。着丝粒蛋白M（centromere pro-tein M，CENPM）在增殖细胞中高度表达，如活化的淋巴细胞和肿瘤细胞12。有研究认为，CENPM可能引起了膀胱癌的进展与复发13。研究结果表明，抑制CENPM的表达可显著抑制胰腺癌细胞的增殖，导致细胞周期停滞在G1期，阻碍胰腺癌细胞的迁移和侵袭3。而Western Blot 的结果表明，在CENPM表达水平较低的细胞中，p-p70S6K和p-mTOR的表达也均降低3。这表明mTOR/p70S6K信号通路可能是 CENPM 发挥作用的潜在机制。即 CENPM 可能通过与激酶结构域相互作用来调节激酶的活性，并在mTOR和p70S6K的磷酸化中发挥重要作用。然而，具体的分子机制仍不清楚。综上，CENPM的下调抑制了胰腺癌细胞的增殖，改变了细胞周期，并通过抑制 mTOR/p70S6K 通路的磷酸化限制了胰腺癌细胞的迁移和侵袭。这同样表明抑制mTOR/p70S6K通路可能是胰腺癌的一个新的治疗靶点。4胜田高良姜通过调节癌细胞中 AMPK 和 Akt/mTOR/p70S6K信号通路诱导了胰腺癌细胞的生长抑制、凋亡和自噬近年来，中药由于其良好的治疗效果（特别是与西药结合）、轻微的不良反应、低成本效益和广泛的来源，逐渐成为癌症研究和治疗的热点。利用现代科学技术研究中药活性成分在癌细胞和人类癌症动物模型中的作用及其相关分子机制，是发现和开发新型抗癌药物和癌症治疗剂的关键和可行策略。胜田高良姜（alpinia katsumadai hayata，AKH）长期以来在中国和韩国被广泛使用。AKH在 中华人民共和国药典 中被记载为味道辛辣，性质“温暖”，并归于胃和脾脏经络14。并且AKH被认为可以益气、散寒、止痛、除湿和止吐14。AKH通常用于治疗内梗阻、腹胀、打嗝和干呕逆流，以及增加食欲14。现代药理学研究表明，AKH具有抗菌、抗氧化、抗炎和平喘活性14。先前的研究也证明，AKH的活性成分可以诱导癌细胞的凋亡和自噬14。细胞凋亡和自噬在癌症和癌症的治疗过程中发挥着关键作用14。中药中的一些活性成分已被证明可通过诱导细胞凋亡和自噬进而对肿瘤细胞发挥效果14。值得注意的是，通过Hoechst 33342/PI染色分析，AKH诱导了典型的凋亡形态学特征，例如Panc-28和A549细胞中的染色质凝聚、核收缩和凋亡小体形成。通过用膜联蛋白V-FITC/PI双染色法对流式细胞术进行定量分析，AKH还以浓度依赖性方式显著增加了Panc-28和A549细胞的凋亡率14。此外，AKH以浓度依赖性方式显著增加了Panc-28和A549细胞中凋亡相关蛋白的表达，如裂解PARP、半胱天冬酶8、裂解半胱天冬酶3和半胱天冬酶914。另外，用AKH（150250 g/mL）处理48 h显著诱导自噬，表现为弥漫性绿斑增加、LC3-II的形成和转化以及Beclin-1的表达增加，呈浓度依赖性14。已经证明在人类乳腺癌细胞中，冬凌草甲素诱导的凋亡被3MA（一种自噬特异性抑制剂）减弱，表明冬凌草甲素诱导的自噬参与了凋亡的上调15。另一项研究表明，用3MA和Baf-A1（另一种自噬特异性抑制剂）治疗可增强红景天苷诱导的HT-29结肠癌细胞凋亡，表明红景天苷介导的自噬可能会负性调节凋亡，以保护癌细胞免受程序性细胞死亡16。研究表明，3MA 和 Baf-A1 显著降低了 AKH对细胞生长抑制、凋亡和自噬诱导的影响，以及Panc-28和A549细胞中凋亡和自噬相关蛋白的表达，包括裂解PARP、pro和裂解caspase-3和Beclin-114。Akt/mTOR/p70S6K 是自噬的主要途径之一，激活Akt/mTOR/p70S6K可以抑制自噬14。mTOR通过负性控制自噬发挥核心作用，AMPK 的磷酸化抑制mTOR信号通路，从而激活自噬14。AMPK还可以通过影响p53、Bax、Bak和半胱天冬酶级联的激活来调节凋亡和自噬17。研究发现14，AKH 显著增加了Panc-28和A549细胞中p-AMPK的水平，并降低了p-Akt 及其下游靶蛋白、p-mTOR 和 p-70S6K 的 219Journal of Inner Mongolia Medical UniversityApr.2023Vol.45No.2水平。综上所述，AMPK和Akt/mTOR/p70S6K信号通路在AKH诱导的癌细胞生长抑制、凋亡和自噬中发挥了关键作用。此外，AKH不仅促进细胞凋亡，还可激活自噬。AKH通过增加p-AMPK的水平，降低p-Akt、p-mTOR 和 p-70S6K 的水平来抑制 Akt/mTOR/p70S6K信号通路的激活，从而激活自噬。总之，AKH通过调节Panc-28胰腺癌和A549肺癌细胞的AMPK和Akt/mTOR/p70S6K信号通路，显著诱导细胞凋亡和自噬。5人阳性辅激活因子4通过mTOR/P70S6K信号通路影响胰腺导管腺癌的进展和预后人阳性辅激活子4（human positive coactivator 4，PC4）首次被鉴定为位于染色体5p13上的转录辅激活子，编码127个氨基酸的蛋白质18，参与了各种细胞过程的调节，包括DNA转录、DNA复制、DNA修复和染色质组织等19。与对照细胞中mTOR/p70S6K通路中关键成分的表达水平相比，PC4敲除降低了磷酸化 mTOR、p70S6K 和 4EBP1 的水平，表明 PC4可以激活 mTOR 信号通路19。使用 mTOR 激活剂MHY1485进一步验证mTOR/p70s6k信号通路是否与PC4在AsPC-1和CFPAC-1细胞中的致癌功能有关的实验研究表明，PC4敲除细胞中磷酸化mTOR、p70S6K和4EBP1以及CDK4、CDK6、细胞周期蛋白D和细胞周期蛋白 E 水平的降低被 MHY1485 逆转19。同时CCK-8分析表明，shPC4+MHY1485组中AsPC-1 和 CFPAC-1 细胞的活力显著高于 shPC4组19。总之，mTOR/p70S6K信号通路的异位激活可以缓解PC4对mTOR/p70S6K信号通路下调和细胞活力降低的影响，PC4可通过激活mTOR/p70S6K通路促进PDAC中的细胞增殖。值得注意的是，PDAC患者癌组织中的PC4蛋白水平高于邻近组织中的PC4蛋白水平，PC4蛋白高表达的PDAC患者的总生存期相对较短，且PC4敲除抑制细胞增殖和肿瘤生长，表明 PC4 在 PDAC 中作为癌基因发挥作用19。此外，PC4可通过激活mTOR/p70S6K信号通路并诱导细胞周期停滞在 G1/S 过渡期来发挥其致癌功能19。6展望mTOR是PIKK超家族的成员，是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。mTOR 调节蛋白质合成、细胞生长、增殖和凋亡20。p70S6K是mTOR通路下游的一个关键因子，直接激活mTOR并促进蛋白质合成21，22。p70S6K通过mTOR磷酸化为p-p70S6K，p-p70S6K的翻译活性约为p70S6K的100倍23。许多研究证实，mTOR/p70S6K信号通路在细胞存活、生长和增殖中起着重要作用，在乳腺癌、前列腺癌和宫颈癌等多种肿瘤中被显著激活，已成为癌症治疗的新靶点21，22，24，25。由于PDAC发病率和病死率的增加以及早期检测的困难，目前用于治疗和诊断该疾病的策略面临许多障碍26。因此，非常需要阐明PDAC进展的潜在机制，并确定新的治疗靶点，以改善PDAC患者的预后。随着相关研究的进一步深入，相信mTOR/p70S6K信号通路有望成为胰腺癌治疗的一个新靶点。参考文献1Allemani C，Matsuda T，Carlo V，et al.Global surveillanceof trends in cancer survival 2000-14（CONCORD-3）：analysisof individual records for 37 513 025 patients diagnosed with oneof 18 cancers from 322 population-based registries in 71 coun-triesJ.Lancet，2018，391（10125）：1023-10752Neoptolemos JP，Kleeff J，Michl P，et 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