mTOR通路對癲癇的影響及中醫藥干預作用研究進展

馬玉娟，何乾超，高玉廣，蔡 倫

(1.廣西中醫藥大學,廣西 南寧 530001;2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院,廣西 南寧 530023)

癲癇是神經系統常見的疾病之一，有研究顯示[1]癲癇患病率約為0.5%～1.0%；病死率為(1.6～4.1)/10萬。以往研究認為[2]，癲癇是神經元的異常放電引起的，然而癲癇發病機制復雜，至今對于其機制仍無定論。最近的研究[3]越來越趨向于細胞信號通路，這些信號通路能夠觸發神經元的損傷和發生癲癇的下游機制。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路是研究方向之一，在癲癇發作的進程中，生長因子、氨基酸等影響因子刺激mTOR過度活化，導致異常神經元細胞的增殖分化、離子通道或神經遞質受體表達的變化、異常直徑形態與軸突生長、異常自噬、異常神經元極化與連接以及神經元超興奮性等，最終引起癲癇的發生。

1 mTOR信號通路的概述及作用

mTOR是重要的真核細胞信號傳導途徑，是生長，增殖和生存的主調節劑。研究發現[4]雷帕霉素具有免疫抑制和抗腫瘤特性，并且具有兩種復合物，即mTORC1和mTORC2。在復雜的mTORC1機制中，其中調控mTORC1可分為激活和抑制兩類。精氨酸、亮氨酸、生長因子、絲氨酸/蘇氨酸激酶(Protein kinase B,PKB,又稱AKT)、能量等能夠激活mTORC1；DNA損傷、壓力因子、腺苷磷酸(Adenosine monophosphate,AMP)等可以導致mTORC1失活；經過復雜的中間環節，mTORC1被激活后，促進核糖體的激活、多肽翻譯和合成以及嘧啶、核苷酸合成，進而增加蛋白質合成、抑制蛋白質降解途徑、減少自噬[3]。mTORC2的激活物質是生長因子，mTORC2能夠激活AKT，AKT作為磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)信號通路下游的一個重要靶點蛋白，在調控細胞的增殖和代謝起著重要的作用；mTORC2還可以調節蛋白激酶C(PKC)，PKC在細胞骨架重組中起著非常重要的作用。mTORC2可以結合許多不同的PKC亞型；mTORC2的另一個靶蛋白是血清和糖皮質激素調節激酶(Serum-and glucocorticoid-inducible kinases,SGK)，其對于離子轉運非常重要?？傊琺TORC2的作用很多如抑制細胞凋亡(提高了細胞的存活率)、調節細胞骨架重組、調節離子傳輸等[5]。mTOR信號傳導途徑通過調控上述復雜蛋白質，發揮細胞增殖和分化、調節突觸的可塑性、蛋白質合成和代謝以及改善細胞骨架結構而起到抗癲癇的作用。

2 mTOR信號通路與抗癲癇的關系

mTOR信號通路介導途徑復雜，包括細胞凋亡、細胞自噬、調控膠質細胞以及突觸可塑性等，這些途徑均有可能影響神經元興奮性，減少神經元的損傷，降低癲癇的發生頻率。

2.1 mTOR通過減少細胞凋亡發揮抗癲癇作用 細胞凋亡是細胞的自我毀滅和自我死亡，是細胞固有的自殺過程。癲癇發作后常伴有神經細胞凋亡，以海馬區神經元細胞凋亡為主。已有研究證明[6]mTOR途徑與細胞凋亡有關。母體表達基因3通過激活自發性復發性癲癇中的PI3K/AKT/mTOR信號通路，增強了細胞活力，減少了海馬神經元的凋亡率。在髓樣細胞2上表達的觸發受體的上調可減輕海馬神經元損傷，并通過激活mTOR的上游信號PI3K/Akt抑制癲癇中神經元凋亡，減低了癲癇的復發[7]。mTOR是調節癲癇相關神經細胞死亡和癲癇發生的重要細胞功能和機制的中心環節[8]。

2.2 mTOR通過促進細胞自噬發揮抗癲癇作用 自噬是細胞自身在自噬相關基因的調控下，利用溶酶體降解自身受損的細胞器、細胞質以及大分子物質的過程。癲癇發生后細胞自噬能力下降，然而自噬或溶酶體機制障礙也有可能促發癲癇，mTOR通過抑制UNC-51樣激酶(UNC-51-like kinase 1,ULK1)，mTOR通過磷酸化ULK1(ULK1在巨大的自噬中啟動自噬體的產生和成熟非常重要)來實現功能，mTOR實際上抑制這個過程的發生，mTORC1也通過磷酸化來抑制轉錄因子EB(TEFB)，TEFB是溶酶體生物發生的主要調節因子，也是許多自噬蛋白主要的調節因子。在結節性硬化患者皮質塊莖標本中發現空泡化的巨細胞，其中多個細胞器功能障礙，線粒體明顯增加，通過抑制mTOR可以誘導線粒體自噬，進而誘發癲癇的產生[9]。觀察癲癇持續狀態后海馬中自噬相關因子表達的動態變化，結果表示，增加p-PRAS40表達可以激活mTOR途徑，從而降低細胞自噬水平[10]。mTOR磷酸化ULK1，可使自噬能力下降，在結節性硬化復合物1(TSC1)缺失與磷酸酶和肌腱蛋白同源物(PTEN)缺失小鼠模型中，小鼠皮層和海馬體的ULK1磷酸化增加，自噬減少。mTOR抑制劑雷帕霉素可降低ULK1磷酸化，從而激活自噬[11]。

2.3 mTOR通過調節突觸可塑性發揮抗癲癇作用 突觸可塑性是突觸之間信息傳遞的可變性，其中包含突觸結構的可塑性以及突觸功能的可塑性，mTOR復雜調控蛋白中谷氨酸受體介導的一系列級聯反應與其有相關性。mTOR能夠增加長時程增強相關蛋白的表達，其上游信號PI3K也能結合α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸(α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid,AMPA)受體，引導AMPA受體在膜上的分布[12]。在大鼠TSC1條件性缺失模型中導致海馬神經元mTOR活化，導致樹突狀肥大和軸突束增大以及增強了谷氨酸能的功能，增加了突觸數量，影響了突觸電流的變化，從而會對癲癇產生一定的影響[13]。

2.4 mTOR介導膠質細胞發揮抗癲癇作用 神經膠質細胞的增生可通過破壞正常平衡的興奮性和抑制性神經元回路來誘導癲癇發作，星形膠質細胞增生亦是癲癇損傷所引起常見的病理表現。mTOR通路參與了星形膠質細胞中誘導型NO合酶的表達，可降低誘導型NO合酶mRNA的穩定性[14]。mTOR也能夠影響星形膠質細胞去除細胞外谷氨酸的能力，加劇癲癇發作。顳葉癲癇模型中，去除反應性星形膠質細胞中的mTOR可以減少整個病程中癲癇發作的頻率[15]。細胞外興奮性谷氨酸的緩沖不足，星形膠質細胞谷氨酸轉運的缺陷可能導致神經元興奮性。研究發現[16]，雷帕霉素不僅可以預防癲癇發作的產生，而且還可逆轉神經膠質細胞TSC1基因有條件失活小鼠中星形膠質谷氨酸轉運蛋白1的表達，從而逆轉了神經膠質增生和星形膠質細胞谷氨酸轉運蛋白的細胞和分子異常。毛果蕓香堿誘導的SE導致神經元和小膠質細胞的mTOR活化，雷帕霉素的后續治療可減輕小膠質細胞增生，并對認知能力產生有益影響[17]。

3 中醫藥調節mTOR信號通路在抗癲癇中的研究

近些年來諸多研究者開展了不少中藥抗癲癇的研究，發揮中醫藥多途徑、多環節、多靶點的抗癲癇的作用，中醫藥介導mTOR抗癲癇已取得一定的成效，具體如下。

3.1 中藥單體介導mTOR信號通路抗癲癇的研究 中藥單體是從中藥中提取的有效成分，近年來研究發現，多種中藥單體具有很好的抗癲癇作用。其中有白藜蘆醇、姜黃素、柴胡皂苷a、蓮心堿、黃芩苷等通過調控mTOR信號通路起到抗癲癇作用。白藜蘆醇通過降低谷氨酸誘導的興奮性毒性，抑制γ-氨基丁酸發揮了抗癲癇作用[18]。白藜蘆醇[19]通過促進mTOR與含有DEP結構域的mTOR相互作用蛋白之間的相互作用，并獨立于mTOR通路的上游PI3K/AKT抑制亮氨酸，來抑制mTORC1的活性，從而具有抗癲癇活性。張師自擬定癇丸加味中郁金有效成分姜黃素具有抗氧化以及保護神經元的作用[20]。同樣在大鼠外傷性癲癇模型中，癲癇的發生機制與p-mTOR異常表達相關，使用姜黃素的干預組p-mTORC1表達、癲癇發作次數、腦電圖波幅以及癲癇波均少于未使用姜黃素的模型組，從而可以說明姜黃素可能通過抑制mTORC1的激活達到抗癲癇的作用[21]。有研究發現，姜黃素可能通過上調mTOR蛋白或是通過上調mTOR上游信號分子PI3K/AKT，對海人酸致癇大鼠神經元發揮保護作用，從而減少大鼠海馬神經元的凋亡[22]。在戊四氮誘導的大鼠癲癇模型中，柴胡皂苷不僅降低了癲癇發作的持續時間，而且還下調了p-mTOR、p-70S6K等表達，從而抑制mTOR傳導途徑[23]。在毛果蕓香堿誘導癲癇的大鼠側腦室注射蓮心堿，其作用與左乙拉西坦相當，其大鼠癇性放電的頻率減低，腦電圖β波頻段明顯下降，癲癇發作率得到下降[24]。對于七氟烷誘發新生大鼠皮層癲癇樣腦電圖波，使用蓮心堿干預后，可使其海馬組織中p-AKT、pS6蛋白表達下調，pAMPK蛋白表達上調，蓮心堿可能是通過調節mTOR的上游信號分子，進而影響下游的mTOR通路，從而發揮腦保護作用[25]。在鋰-匹羅卡品誘導的大鼠動物實驗模型中，發現黃芩苷干預后其海馬組織中的p-AKT、p-mTOR、p-ULK1表達下調，從而抑制mTOR通路，使癲癇持續發作得到正常自噬[26]。

3.2 中藥復方介導mTOR信號通路抗癲癇的研究 隨著中藥復方運用于癲癇治療的報道逐漸增多，其作用機制也逐漸備受關注。陳惠軍等發現百合知母湯干預后，戊四氮誘導癲癇大鼠模型中一磷酸腺苷活化的蛋白激酶(Adenosine monophosphate-activated protein kinase,AMPK)、p-AMPK蛋白表達下調，mTOR、p-mTOR蛋白表達上調，激活mTOR通路，改善神經元代謝、修復海馬神經元損傷、改善癲癇癥狀[27]。研究發現，匹魯卡品誘導癲癇大鼠實驗模型中，加味柴胡疏肝湯組和加味柴胡疏肝湯加miR-204抑制物組的p-AKT、p-mTOR、p-P70S6K蛋白表達上調，磷酸化AKT/mTOR/P70S6K(P70核糖體蛋白S6激酶)通路，抑制癇樣放電，發揮神經保護的作用，減少癇性波，達到控制癲癇的目的[28]。在海人酸大鼠模型中，癲癇清顆?？山档秃ｑR組織及皮層中谷氨酸含量，由于谷氨酸可通過活化mTOR信號通路來磷酸化p70S6，從而減少癲癇發作次數和神經元細胞的損傷[29-30]。

4 結 語

隨著癲癇治療的發展以及現代微觀藥理學研究的進展，目前認為導致癲癇發生的機制與細胞死亡、細胞異常增殖、細胞自噬、突觸可塑性，神經元異常分化等有關，因此，癲癇的發生也涉及多種信號機制。mTOR這一傳導途徑通過細胞的生長增殖、細胞的凋亡自噬、突觸的可塑性等發揮抗癲癇作用。越來越多國內外研究人員關注中醫藥抗癲癇的機制，mTOR傳導途徑亦逐漸成為中醫藥治療癲癇重要的靶點。中藥單體及中藥復方的干預，通過mTOR信號通路可減少海馬神經元損傷、減少癲癇發作頻率、改善癲癇癥狀等作用。不僅是中藥單體和中藥復方的癲癇治療可以影響其信號通路中的蛋白水平，而且有研究顯示[31]難治性癲癇患者中使用穴位埋線治療對其血清蛋白亦有不同程度的影響。中醫治療癲癇有很多不同方法如針灸、推拿、埋線等，都值得去探索其中的治療機制。另外，中醫藥治療疾病并不能夠通過單一的信號通路就完全說明中醫藥機制。中醫藥成分復雜，同時越來越多參與mTOR途徑中的蛋白質將會被發現，中醫藥與mTOR通路抗癲癇的研究為治療癲癇提供新思路，使中醫有據可循，也促進了中醫藥發展。