PI3K/AKT 信號通路與流感病毒感染相關性研究

方正遠，岳冬輝

（長春中醫藥大學基礎醫學院，長春 130117）

流行性感冒是以流感病毒為致病因素的一種急性呼吸道傳染病，流感的炎癥反應可能與相關信號通路的激活與抑制有關。流感病毒感染人體后，可通過PI3K/AKT 信號通路中的部分蛋白或關鍵下游分子來進行流感病毒的有效復制。本研究基于PI3K/AKT 信號通路與流感病毒感染的相關性展開論述。

1 PI3K/AKT 信號通路簡述

1.1 PI3K 磷脂酰肌醇-3（PI3K）是廣泛存在于各種類型細胞中的激酶家族，PI3K 家族分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類三個亞類，結構與功能各異，其中最常見的為I 類PI3K，而I 類PI3K 又分為IA 和IB 兩類。IA 類PI3K 由調節亞基和催化亞基組成，IB 類PI3K 只由一個調節亞基p111 和p110-γ 組成。其具有調控細胞增殖、分化、侵襲、存活、運輸及葡萄糖代謝等多種生物學功能。

1.2 AKT 絲氨酸/蘇氨酸激酶AKT（又可稱為蛋白激酶B 或PKB），人類的AKT 家族中存在三種基因Akt1、Akt2、Akt3，這三種AKT 擁有三種結構域，參與膜脂產物的相互作用。AKT 能夠參與到多種細胞生長過程中：AKT 激活自身底物AS160，促進轉運蛋白GLUT4 轉座和肌細胞對葡萄糖的吸收，也通過磷酸化GSK3β 而抑制活性，同樣促進葡萄糖的代謝；通過磷酸化TSC1/2，阻止對Rheb 蛋白的負調控，進而激活蛋白翻譯，促進細胞的生長；AKT 可通過多種途徑磷酸化下游靶蛋白從而發揮抑制細胞凋亡的作用，AKT激活IκB 激酶，使IκB 降解，將核轉錄因子NF-κB 從細胞質中釋放并進行核轉位，激活靶基因促進細胞存活。1.3 PI3K/AKT 信號通路 PI3K 和AKT 兩個關鍵分子的相互作用便形成了PI3K/AKT 信號通路。PI3K 可以將關鍵代謝物PIP2 磷酸化為磷脂酰肌醇-3,4,5-二磷酸（PIP3），而通路關鍵基因脂質磷酸酶（PTEN）則可以將PIP3 去磷酸化變為PIP2，從而終止信號傳遞，所以PIP2 和PIP3 的互相轉化為該信號通路核心步驟之一。對PIP3 的調控作用為PI3K 下游效應的主要體現，在信號通路中，PIP3 可以招募PDK1 和AKT 蛋白到質膜上，使PDK1 磷酸化AKT 蛋白中的蘇氨酸，將AKT 活化，從而激活下游調控通路，所以PIP3 促進AKT 活化為核心步驟之二。

PI3K/AKT 信號通路的主要功能為維持細胞穩態并保證細胞生長。AKT 可以磷酸化促凋亡蛋白BAD使BAD 失去與Bcl-2 家族的結合能力從而發揮抗凋亡能力[1]，也可以磷酸化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（Caspase-9）減弱其活性并實現抗細胞凋亡[2]。AKT也可以通過影響相關轉錄因子來調節細胞凋亡，FoxO轉錄因子家族在細胞凋亡過程中具有重要地位，而AKT 可以磷酸化FoxO 家族中的三個叉頭轉錄因子FoxO1,FoxO3,FoxO4，使FoxO 轉移至細胞漿并喪失轉錄因子活性，失去調控細胞的能力，促進細胞增殖[3]。p53 是一個調節DNA 損傷導致的細胞凋亡的重要轉錄因子[4]，其下游基因mdm2 也是AKT 的下游底物，AKT 可以磷酸化mdm2 使p53 失去活性，進而降低p53 轉錄相關促凋亡基因的功能[5]。P53 家族成員p73 同樣參與誘導促凋亡基因的表達，它可以與共激活因子YAP 結合并增強下游靶基因的轉錄[6]，AKT 可以磷酸化共激活因子YAP 使其從p73 脫落，導致p73失去轉錄活性進而下調了促凋亡基因的表達。

2 PI3K/AKT 信號通路對流感病毒的作用

2.1 PI3K/AKT 信號通路下游關鍵分子與流感病毒相關性 PI3K/AKT 信號通路包括各種具有維持細胞穩態并促其生長的關鍵下游信號分子，所以研究下游信號分子是探索該信號通路與流感病毒綜合作用的關鍵。

mTOR 是PI3K/AKT 信號通路中重要下游分子之一，它可以調控細胞生長和增殖，與信號傳導和細胞狀態密切相關[7]。mTOR 基因可降低流感毒感染的細胞活力，其基因下調可增強細胞凋亡，該基因表達的下調還可以減少細胞中的病毒滴度，說明mTOR 可以維持流感病毒感染的細胞活力，可以負調控流感病毒感染的細胞凋亡，通過維持細胞活力和降低細胞凋亡以保證流感病毒的有效復制[8]。

GSK-3β 是PI3K/AKT 信號通路調控下的另一個具有調控細胞凋亡作用的下游分子。GSK-3β 可以抑制腫瘤壞死因子和死亡受體引起的細胞凋亡，而對DNA損傷等原因造成的細胞凋亡有促進作用[9]。GSK-3β 基因表達的下調可以降低流感病毒感染的細胞活力，增強流感病毒導致的細胞凋亡，降低細胞中的流感病毒滴度，說明GSK-3β 對細胞凋亡具有負調控作用，其通過維持宿主細胞活力以促進流感病毒復制[8]。

內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）是受到PI3K/AKT 通路調控的分子，流感病毒感染人體后，活化的PI3K/AKT 使eNOS 磷酸化，促使其產生內源性一氧化氮，肺組織中的一氧化氮能夠破壞肺組織內皮細胞，引發肺水腫。另外eNOS 也可以激活多種炎癥因子釋放，如白細胞介素1β（IL-1β），白細胞介素6（IL-6），腫瘤壞死因子α（TNF-α）等，產生炎癥因子風暴致使肺組織發生病變[10]。

2.2 PI3K/AKT 信號通路在流感病毒增殖中的綜合作用 PI3K/AKT 信號通路通過多種因素導致的復合作用來影響流感病毒的復制，流感病毒的NS1 蛋白可以激活被感染細胞中的PI3K，與調節亞基p85β 結合并通過AKT 來促使細胞存活，從而達到延長病毒復制的目的[11]。AKT 激活后可以直接磷酸化Caspase-9 和糖原合成激酶3β（GSK-3β），降低細胞凋亡速度，促使流感病毒復制[12]。PI3K/AKT 信號通路也可以通過細胞凋亡信號調節激酶1（ASK1）來對JNK 信號通路進行負調控，抑制JNK 信號通路相關依賴的細胞凋亡[13]。流感病毒的雙鏈RNA 可以激活PI3K，激活轉錄因子IFR-3，使IFR-3 發生二聚化并轉位入核，啟動下游目的基因的轉錄和表達[14]。

3 中醫藥調控PI3K/AKT 信號通路研究

目前中醫藥通過調控PI3K/AKT 信號通路研究流感的相關作用機制的文獻較少，通過梳理國內外有關文獻，可以發現中醫藥能夠通過調控PI3K/AKT 信號通路達到治療流感和新型冠狀病毒肺炎的目的，能夠為中醫藥預防和治療新發傳染性疾病提供新思路。研究表明，疏風宣肺方和解表清里方可以顯著下調信號通路中AKT、Fas、FasL和Caspase-9的mRNA轉錄水平，降低AKT、Fas、FasL 的蛋白表達水平，從而發揮抗流感病毒作用[15]。清肺通絡膏能夠抑制PI3K/AKT 信號通路的激活，下調NF-κB 的表達水平，降低各種炎癥因子的釋放，減小炎性反應，減輕流感病毒感染所致的大鼠肺病理損傷[16]。升陽益胃湯中的有效活性成分槲皮素、漢黃芩素等作用于多個靶點，經PI3K/AKT信號通路參與抗炎、免疫調節、抑制細胞凋亡、抑制病毒復制、抑制炎癥因子風暴、抗纖維化等過程進而達到對新型冠狀病毒肺炎的治療作用[17]。通過網絡藥理學和分子對接技術可預測出柴胡達原飲可能通過對AKT1 等靶向基因進行干預，起到對新型冠狀病毒的抑制作用[18]。清肺排毒湯能夠通過調控PI3K/AKT 等若干與疾病關系密切的信號通路，起到平衡免疫、消除炎癥的作用[19]。

4 小結

PI3K/AKT 信號通路是參與流感病毒感染過程的重要通路，在機體免疫反應中具有重要地位。流感病毒可以通過影響該信號通路下游關鍵分子的轉錄和表達，達到促進自身復制和增殖的目的，進而造成機體病理損傷。目前中醫藥通過PI3K/AKT 信號通路影響流感病毒有效復制的機制尚未完全明確，因此需要進一步進行實驗明確中醫藥通過該信號通路對于流感病毒的分子機制，為進行中醫藥防治流感病毒感染所引起的疾病提供有效實驗依據。