基于PI3K/Akt通路探索中醫藥治療肝癌機制的研究概述

惠友誼 薛敬東 翟延

原發性肝癌是目前我國病發率及致死率較高的惡性腫瘤之一，肝細胞癌是原發性肝癌的主要病理類型。肝癌的發病機制較為復雜，是一個多環節、多步驟的過程，各個階段都伴隨著腫瘤、表型的不同而變化。就如何早期防治肝癌的進展是目前研究的重點問題。中醫藥在治療肝癌方面具有抗腫瘤、提高免疫力、改善臨床癥狀等優勢[1]。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinases, Akt)信號在細胞生長和代謝中起著至關重要的作用，最終影響肝癌細胞的增殖、侵襲和轉移[2]。已有大量研究證實中醫藥具有確切抗腫瘤、抗炎、抗氧化等效果，其機制可能是與對PI3K/Akt信號通路的調控來影響細胞增殖、細胞凋亡、細胞自噬等肝癌發生的多個環節有關。本文通過檢索近年來相關文獻，就中醫藥基于PI3K/Akt通路治療肝癌的機制進行綜述。

1 抑制PI3K/Akt信號通路是防治肝癌的新方向

1.1 PI3K/Akt信號通路的生理作用

磷脂酰肌醇-3激酶(Phatidylinositol-3 Kinases，PI3Ks)是一個脂激酶家族，其特征是能夠使肌醇磷脂中的30-OH基團磷酸化，生成第二信使磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸[3]。Akt，又稱蛋白激酶B，是PI3K信號傳導最重要下游效應器之一，具有刺激細胞生長和代謝，抑制細胞凋亡等作用[4]。哺乳動物雷帕霉素靶標(mammalian target of rapamycin，mTOR)是由兩種不同的復合物mTORC1和mTORC2實現的PI3K/Akt信號通路的下游靶基因，其對細胞增殖、血管生成、代謝、分化和存活的影響至關重要[5]。PI3K/Akt信號通路發揮作用的機制為：G蛋白偶聯受體或受體酪氨酸激酶的激活促進I類PI3K的募集，這些PI3K將磷脂酰肌醇-(4,5)二磷酸磷酸化為磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸。磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸的積累允許Akt定位于質膜，并在mTORC2和3-磷脂酰肌醇依賴的蛋白激酶-1分別對絲氨酸473和蘇氨酸308進行磷酸化后激活[6]。

1.2 PI3K/Akt信號通路參與肝癌細胞的增殖

PI3K/Akt信號通路的激活通過促進肝癌細胞的增殖來促進肝癌的進展，亦可通過調控上皮間質轉化而促進肝癌細胞在惡性肝細胞及其他組織中的傳播，從而影響肝癌的復發和預后[7]。有證據表明PI3K/Akt信號通路參與了白介素-8介導的肝細胞癌中細胞的侵襲[8]。Yang等[9]研究發現精子相關抗原5的過表達通過與中心體蛋白CEP55相互作用觸發PI3K/Akt信號通路，顯著增強了肝癌細胞的增殖和遷移能力。

1.3 PI3K/Akt信號通路可抑制肝癌細胞凋亡和促進細胞周期進程

PI3K/Akt信號可以增加致癌轉錄因子C-myc和細胞周期調控蛋白CyclinD1的水平，從而促進肝癌細胞周期G1/S轉換和增殖[10]。Chen等[11]發現癲癇神經元Apelin的異位表達會激活PI3K/Akt通路并誘導PI3K p85、Akt的磷酸化,加速肝癌細胞周期，抑制細胞凋亡。有研究表明PI3K/Akt信號通路在苦豆子堿介導的肝癌細胞凋亡和G2/M細胞周期阻滯中起著至關重要的作用[12]。

1.4 PI3K/Akt信號通路可抑制肝癌細胞自噬

細胞自噬在正常的人體生理和疾病中都很重要，既能促進腫瘤細胞凋亡又能保護癌細胞。適當的調控細胞自噬機制對腫瘤細胞的雙向調節，可發揮抗腫瘤作用，對肝癌的治療具有重要意義。在肝細胞癌中，PI3K/Akt通路的可抑制甲胎蛋白介導的細胞自噬。研究發現，細胞因子信號傳導抑制因子5的過表達通過自噬抑制，促進肝細胞癌細胞遷移和侵襲[13]。

肝癌的發生發展是由于細胞的迅速增殖以及細胞凋亡的抑制，主要與酪氨酸激酶受體的激活相關。受體酪氨酸激酶的激活，刺激PI3K/Akt信號通路并作用于其下游效應器阻止細胞啟動凋亡程序、促進細胞的增殖和生長，導致肝癌的發生[14]。因此抑制PI3K/Akt信號通路是防治肝癌的新方向和新思路，也是目前研究的一大熱點。

2 抑制PI3K/Akt信號通路可以抑制肝癌細胞增殖

細胞增殖是是生物體生長、發育、繁殖和遺傳的基礎，是其重要的生命特征。惡性腫瘤是增殖失控綜合征的產物。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是促進腫瘤血管生成的主要基因物質，減少VEGF的表達是抗腫瘤增殖的主要途徑，細胞周期的阻滯亦是目前抑制肝癌細胞增殖的研究熱點。大量研究發現，中藥的干預可使PI3K/Akt被抑制，顯著減少了VEGF的表達，最終抑制肝癌細胞增殖，改善患者臨床療效指標。因此，抑制肝癌細胞增殖或生長是中醫藥基于PI3K/Akt通路發揮作用的最常見機制之一。

2.1 降低PI3K、Akt及其磷酸化水平可以抑制腫瘤細胞增殖

趙云等[15]研究發現青蒿琥酯處理細胞后，肝癌HepG2細胞的增殖受到顯著的抑制，同時發現磷酸化-PI3K(p-PI3K)和磷酸化Akt(p-Akt)的水平明顯降低；經研究證實黃芩素[16]可下調PI3K、Akt基因與蛋白表達水平，抑制肝癌細胞的活性，阻滯細胞繁殖；馮曉異等[17]用不同濃度三七總皂苷體外干預H22細胞后，采用CCK8比色法檢測到三七總皂苷高劑量組具有顯著的腫瘤抑制作用，并能降低Akt、p-Akt、mTOR、磷酸化mTOR(p-mTOR)的表達，說明三七總皂苷可通過抑制PI3K/Akt/mTOR通路抑制細胞增殖。

2.2 抑制PI3K/Akt/mTOR通路，可抑制腫瘤血管生成以減少肝癌細胞增殖

實驗研究發現[18]，桑黃多糖組及桑黃多糖+環磷酰胺組小鼠體質量、瘤體質量、VEGF、腫瘤壞死因子、白介素-6、PI3K、Akt及mTOR磷酸化水平均低于模型組，說明桑黃多糖可通過抑制PI3K/Akt/mTOR通路活性，聯合環磷酰胺抑制肝癌腹水荷瘤小鼠腫瘤細胞血管的再生，從而抑制細胞的增長與繁殖，增加減毒效果。

2.3 負調控PI3K/Akt通路，可改善患者的臨床療效指標，抑制肝癌細胞增殖

袁雪芳[19]在針對莪術通過PI3K/Akt通路抑制肝癌細胞增殖的實驗中發現與空白含藥血清對照組相比，生、醋莪術組Akt蛋白的磷酸化水平明顯下降，且相關臨床研究發現生、醋莪術組較空白對照組甲胎蛋白、甲胎蛋白異質體、白介素-17水平明顯降低[20]，說明莪術可通過抑制PI3K/Akt通路，在抑制肝癌細胞活性的同時改善患者的療效指標。

3 抑制PI3K/Akt信號通路可以誘導肝癌細胞凋亡

細胞凋亡是與細胞增殖相比起反作用的正常細胞生理現象，兩者共同保證機體細胞數量的動態平衡,細胞凋亡減少是細胞發生癌變的標志之一。凋亡基因中半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族和Bcl-2家族蛋白發揮著至關重要的作用。目前的研究發現，中醫藥通過對PI3K/Akt信號通路的抑制，可抑制其下游的抗凋亡基因Bcl-2的表達，促進Caspase-3、Bax的表達，從而誘導肝癌細胞的凋亡。另外，有效抑制腫瘤細胞侵襲和轉移和阻滯細胞周期亦可促進細胞凋亡。因此細胞凋亡也成為目前中醫藥基于PI3K/Akt通路治療肝癌的常見靶點。

3.1 抑制PI3K/Akt通路，可促進相關細胞凋亡基因的表達

實驗研究證實[21]人參皂苷Rg3和腫瘤抑素19肽單用及合用使p-Akt蛋白表達均下調，且聯合用藥比單獨用藥下調作用更明顯，且Caspase活性測定結果證實，Rg3和19肽兩者聯合用藥，通過正協同作用顯著上調Akt下游凋亡效應蛋白Caspase 3和Caspase 9活性，進而加速細胞凋亡。趙麗萍等[22]等發現，佛手柑內酯誘導人肝癌細胞HepG2和Hep3B細胞的凋亡與上調Caspase-3、Caspase-8蛋白表達量，下調Bcl-2、PI3K蛋白表達以及PI3K、Akt mRNA表達有關。補腎健脾方由四君子湯及六味地黃丸組方而成，武容等[23]通過實驗研究發現空白血清組及正常對照組比較，補腎健脾方含藥血清能夠顯著誘導HepG2細胞凋亡，同時可降低PI3K、P-Akt和Bcl-XL基因表達水平，并且增加Cleaved Caspase-9和Cleaved Caspase-3表達水平誘發肝癌細胞的凋亡，通過調節復雜分子網絡起到對肝癌的治療作用。

3.2 PI3K/Akt通路的抑制，可減少肝癌細胞的侵襲和轉移以促進細胞凋亡

孫新鋒等[24]發現丹皮酚干預可抑制Hep3B細胞基質金屬蛋白酶2和基質金屬蛋白酶9的表達，抑制細胞遷移，降低肝癌細胞生長和轉移的能力，促進細胞調亡，這與丹皮酚既能上調微小RNA-424-3p的表達，又可顯著抑制PI3K和Akt的磷酸化水平有關。研究表明黨參多糖能夠下調間質標記蛋白、上調上皮間質蛋白表達，從而抑制腫瘤細胞的侵襲和遷移能力，與其抑制p-PI3K和p-Akt/Akt的蛋白表達相關，并且黨參多糖在單用或與PI3K激活劑740Y-P聯用時表現出對HepG2細胞凋亡、侵襲和遷移能力的抑制作用[25]。

3.3 抑制PI3K/Akt信號通路，可阻滯細胞周期以促進細胞凋亡

積雪草酸為積雪草、夏枯草等植物中的主要有效成分。有實驗研究證實積雪草酸與p-Akt的表達呈負相關，使人肝癌細胞Huh7的細胞周期出現G1期延長和G2/M期縮短，S期未觀察到變化，并具有劑量依賴性[26]。說明積雪草酸可通過抑制PI3K/Akt的激活，來實現阻滯肝癌細胞周期，促進細胞凋亡的目的。真武湯為《傷寒論》中治療腎陽虧虛，水飲內停的經典方，實驗研究表明[2]真武湯可提高腫瘤細胞周期依賴性激酶阻滯基因1B的表達，尤其是通過提高腫瘤組織Pik3r1基因表達和抑制Akt磷酸化蛋白表達來抑制肝癌細胞周期從G1期進入S期，導致細胞凋亡。

4 抑制PI3K/Akt信號通路可以誘導肝癌細胞自噬

細胞自噬是指細胞在外界環境因素的影響下，利用溶酶體降解自身受損、變性或衰老的大分子物質以及細胞器的自我消化過程。自噬限制了慢性組織損傷、氧化應激和致癌信號傳導，進而抑制腫瘤的發生。中醫藥對PI3K/Akt/mTOR通路的抑制可增加自噬相關蛋白的高表達而誘導肝癌細胞自噬。實驗研究發現隨著白頭翁皂苷B4的濃度增加，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Beclin-1表達逐漸增高，進而誘導肝癌SMMC7721細胞發生自噬，這一過程的上游PI3K/Akt/mTOR信號通路中p-Akt、p-mTOR的表達水平與藥物濃度呈負相關[27]。

5 討論

本文通過整理分析總結相關文獻，發現單味中藥、中藥單體和中藥復方制劑可作用多個靶點抑制PI3K/Akt通路最終導致肝癌細胞的死亡，特別是在抑制細胞增殖、誘導細胞凋亡、誘導自噬等方面的作用確切，表明PI3K/Akt信號通路對肝癌細胞的增殖、凋亡、轉移等起關鍵作用。因此，抑制PI3K/Akt通路可防治肝癌的發生發展，是今后中醫藥治療肝癌的潛在作用靶點。

但目前針對中醫藥基于PI3K/Akt通路治療肝癌機制的研究還存在以下不足：(1)中藥和中藥復方抗肝癌成分復雜，作用靶點多，較難闡明是單一成分還是多成分影響PI3K/Akt通路起到治療作用，今后引入生物信息學及組學等先進技術可能在一定程度上闡明這一問題；(2)中藥復方在臨床上應用較多，但目前針對中藥復方基于PI3K/Akt信號通路治療肝癌的機制的實驗及臨床研究方面的文獻均比較局限，今后的實驗及臨床研究應多傾向于這一方面進行挖掘；(3)PI3K/Akt通路作為中醫藥防治肝癌的主要信號通路之一，其作用靶點并不局限于一種，如糖原合酶激酶-3β、核因子-κB、VEGF、叉頭框轉錄因子家族等皆為PI3K/Akt介導的下游生物學效應，就目前的研究來看，它們與中醫藥及肝癌之間的作用機制的研究并不充足。以上的不足還需不斷探索與證實，為中醫藥在肝癌的治療上提供更多的循證依據，發揮中醫藥在治療肝癌方面的優勢，提高肝癌患者帶瘤生存質量。