mTOR抑制劑治療多發(fā)性硬化癥的研究進(jìn)展

姚 彬

（四川大學(xué) 華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，四川 成都610041）

1 多發(fā)性硬化

多發(fā)性硬化 （Multiple sclerosis，MS）是一種慢性自身免疫性疾病，累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，由神經(jīng)炎癥引起脫髓鞘和神經(jīng)退行性變，導(dǎo)致感覺、運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知和情感障礙等[1]。在大多數(shù)患者中，早期通常為間歇性MS（replasing-remitting MS），數(shù)年后約15%發(fā)展為繼發(fā)性進(jìn)展型MS（secondary progressive MS）[2]。繼發(fā)性進(jìn)展型MS的特征為由神經(jīng)退行性變引起的重度運(yùn)動(dòng)損害和痙攣等不可逆的臨床缺陷。炎癥和脫髓鞘直接引起軸突損傷，導(dǎo)致神經(jīng)退行性變[3]。

1.1 治療現(xiàn)狀

目前對(duì)MS的治療方案包括抗炎、免疫調(diào)節(jié)或免疫抑制治療，以及克拉屈濱 （cladribine），阿侖單抗 （alemtuzumab）和利妥昔單抗（rituximab）等新藥，對(duì)疾病早期階段具有一定療效，但對(duì)于進(jìn)展期MS患者則效果有限[4]。這些治療方案的局限性可能在于無法有效作用于MS中的某些炎性成分，而炎性成分在MS進(jìn)展期極為活躍，如小膠質(zhì)細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞（Dendritic cell，DC）[5]；此外，進(jìn)展期MS患者的血腦屏障下也存在區(qū)域化的炎性細(xì)胞，而大多數(shù)藥物不能有效通過血腦屏障，因此無法對(duì)這些細(xì)胞發(fā)揮作用[6]。介于上述原因，需要更早期和更為主動(dòng)的免疫調(diào)節(jié)或免疫抑制治療，從而對(duì)MS實(shí)現(xiàn)早期干預(yù)，延緩疾病進(jìn)展，這就需要發(fā)現(xiàn)能夠有效通過血腦屏障、并且對(duì)固有免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)均有作用的藥物。

1.2 研究進(jìn)展

實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎 （Experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）是廣泛應(yīng)用于T細(xì)胞介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘研究的動(dòng)物模型，能夠用于研究MS的疾病機(jī)制及治療手段。通過利用髓鞘抗原（如髓鞘堿性蛋白（myelin basic protein，MBP）、蛋白脂質(zhì)蛋白（proteolipid Protein，PLP）、 髓 鞘 少 突 膠 質(zhì) 細(xì) 胞 糖 蛋 白 （myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG））對(duì)動(dòng)物進(jìn)行免疫，或給予髓鞘反應(yīng)性T細(xì)胞，可以建立EAE動(dòng)物模型。EAE模型能夠呈現(xiàn)間歇性EAE和慢性EAE，分別模擬間歇性MS和原發(fā)性進(jìn)展型MS。慢性EAE模型與間歇性EAE模型的病理表現(xiàn)的主要區(qū)別在于：與間歇性EAE相比，慢性EAE模型出現(xiàn)持續(xù)加重的髓鞘丟失、軸突損傷等病變，以及趨化因子、細(xì)胞因子表達(dá)升高，對(duì)髓鞘抗原特異性的CD8+T細(xì)胞也更多[7]。

2 mTOR

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）是一種保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶，mTOR屬于磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）家族，在細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，目前已知以mTor為核心可形成兩種不同的蛋白復(fù)合體：mTORC1和mTORC2[8]。

mTORC1特有mTOR調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白 （regulatory-associated protein of mTOR，Raptor） 和 40kD的富含脯氨酸的 AKT底物 （proline-rich AKT substrate of 40 kda，PRAS40）[9]，mTORC1 可被激素、 細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子等通過不同受體激活，同時(shí)也受其上游的AMP激酶（AMP kinase，AMPK）-結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合體 2 （tuberous sclerosis complex 2，TSC2）信號(hào)調(diào)控，mTORC1主要通過調(diào)節(jié)其下游的4E結(jié)合蛋白1（4EBP1）和核糖體 S6 蛋白激酶 1（ribosomal S6 protein kinase 1，p70S6K）調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的調(diào)控[10]；mTORC2特有雷帕霉素非敏感性蛋白伴侶 （rapamycin-insensitive companion of mTOR，rictor）和應(yīng)激活化的蛋白激酶相互作用蛋白1（stress-activated protein kinase-interacting protein 1，Sin1）[11]， 主要介導(dǎo) AKT 的 473 位絲氨酸磷酸化[12]，從而調(diào)控細(xì)胞對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的攝取[13]、細(xì)胞骨架形成[14],等過程。

mTOR對(duì)細(xì)胞代謝的調(diào)控能夠直接影響T細(xì)胞的增殖、分化和功能[15]，雷帕霉素等mTOR抑制劑則能夠顯著抑制T細(xì)胞的增殖[16]。

3 mTOR抑制劑在EAE中的神經(jīng)保護(hù)作用

通過抑制mTOR，能夠抑制CD4+效應(yīng)T細(xì)胞分化，促進(jìn)Treg細(xì)胞生成，并且直接作用于中樞膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生抗炎作用，這些作用對(duì)于MS的治療具有重要意義。

早在1977年，Martel等[17]就發(fā)現(xiàn)mTOR的強(qiáng)力抑制劑雷帕霉素（rapamycin）能夠完全阻遏EAE的進(jìn)展，這可能與雷帕霉素對(duì)外周免疫系統(tǒng)的作用有關(guān)。在用小鼠脊髓和結(jié)核分枝桿菌勻漿進(jìn)行免疫的EAE模型中，雷帕霉素單用或與1,25-二羥基維生素D3合用均顯著降低了病變的嚴(yán)重程度[18]。在慢性EAE小鼠模型中，雷帕霉素能夠延緩臨床癥狀的發(fā)生[19]，同時(shí)處理組小鼠的T細(xì)胞對(duì)于MOG35-55的反應(yīng)性降低[20]。

此外，雷帕霉素還能夠抑制間歇性EAE的發(fā)生和進(jìn)展，這可能是通過抑制效應(yīng)T細(xì)胞的作用以及增加Treg細(xì)胞的比例而實(shí)現(xiàn)的[21]。在另一項(xiàng)研究中，在間歇性EAE小鼠出現(xiàn)臨床癥狀后，通過口服給予雷帕霉素3mg/kg共28天，治療組小鼠的癥狀和組織病理學(xué)改變明顯較對(duì)照組輕，其脾臟Treg細(xì)胞比例上升，而脾臟CD8+T細(xì)胞則減少[22]。

Delgoffe等[23]特異性敲除T細(xì)胞中的Rheb，發(fā)現(xiàn)mTORC1參與Th1和Th17的分化，另外，利用MOG35-55免疫的T-Theb-/-小鼠的病變較對(duì)照組更輕，其脊髓白細(xì)胞浸潤以及Th1和Th17克隆擴(kuò)增減少[23]，這些發(fā)現(xiàn)表明mTORC1的選擇性敲除促進(jìn)Th2分化。而特異性敲除mTORC2的T細(xì)胞仍具有分化為Th1和Th17的能力，但不能分化為Th2細(xì)胞[23]。Procaccini等[24]在EGFP-Foxp3小鼠中的研究發(fā)現(xiàn)，在給予小鼠自身抗原免疫前12h，用雷帕霉素處理EGFP-Foxp3小鼠能夠通過促進(jìn)Treg細(xì)胞增殖從而改善小鼠的臨床癥狀。

上述研究表明，mTOR在EAE的發(fā)生、維持和進(jìn)展中起著重要作用，而mTOR抑制劑雷帕霉素則能夠延緩和改善相應(yīng)癥狀。

雷帕霉素對(duì)于EAE的治療作用可能是由于其能夠穿過血腦屏障，并且作用于中樞膠質(zhì)細(xì)胞而起到的抗炎作用。然而，雷帕霉素對(duì)于反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性卻沒有顯著影響[25]，研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素處理小鼠的胼胝體脫髓鞘情況有明顯改善，這可能是小膠質(zhì)細(xì)胞炎性反應(yīng)減輕和雷帕霉素作用的結(jié)果[20]。這種髓鞘保護(hù)作用可能與EAE動(dòng)物癥狀改善有關(guān)。

神經(jīng)病理性痛是MS患者常見的也是最難治的癥狀，而雷帕霉素能夠減輕這一癥狀[26]。雷帕霉素能夠提高感覺閾值，從而減少M(fèi)S中的觸誘發(fā)痛[20]。

4 小結(jié)

總之，mTOR不僅在細(xì)胞增殖和存活中發(fā)揮重要作用，而且能夠通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)過程從而影響神經(jīng)炎癥的病理發(fā)生。在外周淋巴細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞中的研究顯示，mTOR抑制劑可能成為伴有炎癥的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的候選藥物。然而，mTOR在髓鞘形成和神經(jīng)功能調(diào)控中所起到的決定性作用則會(huì)限制mTOR抑制劑的應(yīng)用，如何確定使用mTOR抑制劑的恰當(dāng)時(shí)機(jī)從而避免其對(duì)損傷后髓鞘和軸突再生的影響，這將成為應(yīng)用mTOR抑制劑治療多發(fā)性硬化癥等神經(jīng)退行性變疾病的一大挑戰(zhàn)。

［1］Noseworthy JH,Lucchinetti C,Rodriguez M,et al.Multiple sclerosis[J].N Engl J Med,2000,343：938-952.

［2］Ghezzi A.Clinical characteristics of multiple sclerosis with early onset[J].Neurol Sci,2004,25(Suppl 4)：S336-S339.

［3］Fitzner D,Simons M.Chronic progressive multiple sclerosis：pathogenesis of neurodegeneration and therapeutic strategies[J].Curr Neuropharmacol,2010,8：305-315.

［4］Jones JL,Coles AJ.New treatment strategies in multiple sclerosis[J].Exp Neurol,2010,225：34-39.

［5］Lassmann H.Experimental models of multiple sclerosis[J].Rev Neurol(Paris),2007,163：651-655.

［6］Hochmeister S,Grundtner R,Bauer J,et al.Dysferlin is a new marker for leaky brain blood vessels in multiple sclerosis[J].J Neuropathol Exp Neurol,2006,65：855-865.

［7］Berard JL,Wolak K,Fournier S,et al.Characterization of relapsing-remitting and chronic forms of experimental autoimmune encephalomyelitis in C57BL/6 mice[J].Glia,2010,58：434-445.

［8］Guertin,D.A.,Sabatini,D.M.Defining the role of mTOR in cancer[J].Cancer Cell,2007,12：9-22.

［9］Dunlop EA,Tee AR.Mammalian target of rapamycin complex 1：Signalling inputs,substrates and feedback mechanisms[J].Cell Signal,2009,21：827-835.

［10］Ma XM,Blenis J.Molecular mechanisms of mTOR-mediated translational control[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2009,10：307-318.

［11］Weichhart T,S褷aemann MD.The PI3K/Akt/mTOR pathway in innate immune cells：Emerging therapeutic applications[J].Ann Rheum Dis,2008,67：70-74.

［12］Hresko RC,Mueckler M.mTOR.RICTOR is the Ser473 kinase for Akt/protein kinase B in 3T3-L1 adipocytes[J].J Biol Chem,2005,280：40406-40416.

［13］Sarbassov DD,Guertin DA,Ali SM,et al.Phosphorylation and regulation of Akt/PKB by the rictor-mTOR complex[J].Science,2005,307：1098-1101.

［14］Jacinto E,Loewith R,Schmidt A,et al.Mammalian TOR complex 2 controls the actin cytoskeleton and is rapamycin insensitive[J].Nat Cell Biol,2004,6：1122-1128.

［15］Powell JD,Delgoffe GM.The mammalian target of rapamycin：Linking T cell differentiation,function,and metabolism[J].Immunity,2010,33：301-311.

［16］Mondino A,Mueller DL.mTOR at the crossroads of T cell proliferation and tolerance[J].Semin Immunol,2007,19：162-172.

［17］Martel RR,Klicius J,Galet S.Inhibition of the immune response by rapamycin,a new antifungal antibiotic[J].Can J Physiol Pharmacol,1977,55：48-51.

［18］Branisteanu DD,Mathieu C,Bouillon R.Synergism between sirolimus and 1,25-dihydroxyvitamin D3 in vitro and in vivo[J].J Neuroimmunol,1997,79：138-147.

［19］Webster KE,Walters S,Kohler RE,et al.In vivo expansion of T reg cells with IL-2-mAb complexes：Induction of resistance to EAE and long-term acceptance of islet allografts without immunosuppression[J].J Exp Med,2009,206：751-760.

［20］Lisi L,Navarra P,Cirocchi R,et al.Rapamycin reduces clinical signs and neuropathic pain in a chronic model of experimental autoimmune encephalomyelitis[J].J Neuroimmunol,2012,243：43-51.

［21］Esposito M,Ruffini F,Bellone M,et al.Rapamycin inhibits relapsing experimental autoimmune encephalomyelitis by both effector and regulatory T cells modulation[J].J Neuroimmunol,2010,220：52-63.

［22］DoniaM,ManganoK,AmorosoA,etal.Treatmentwith rapamycin ameliorates clinical and histological signs of protracted relapsing experimental allergic encephalomyelitis in Dark Agouti rats and induces expansion of peripheral CD4+CD25+Foxp3+regulatory T cells[J].J Autoimmun,2009,33：135-140.

［23］Delgoffe GM,Pollizzi KN,Waickman AT,et al.The kinase mTOR regulates the differentiation of helper T cells through the selective activation of signaling by mTORC1 and mTORC2[J].Nat Immunol,2011,12：295-303.

［24］Procaccini C,De Rosa V,Galgani M,et al.An oscillatory switch in mTOR kinase activity sets regulatory T cell responsiveness[J].Immunity,2010,33：929-941.

［25］Lisi L,Navarra P,Feinstein DL,et al.The mTOR kinase inhibitor rapamycin decreases iNOS mRNA stability in astrocytes[J].J Neuroinflammation,2011,8：1.

［26］O’Connor AB,Schwid SR,Herrmann DN,et.Pain associated with multiple sclerosis：systematic review and proposed classification[J].Pain,2008,137：96-111.