基于PI3K/AKT/mTOR 信號通路中藥治療帕金森病的實驗研究進展

陸連第，王義義

天津市海河醫院 天津 300000

帕金森病PD是老年人最常見一種神經退行性疾病，主要病理特征是黑質多巴胺能神經元進行性退變和α-突觸核蛋白（α-synuclein）胞內沉積，路易小體（Lewy）形成；生化改變是紋狀體區多巴胺遞質降低﹑多巴胺與乙酰膽堿遞質失平衡；臨床表現以震顫﹑肌強直﹑動作遲緩﹑姿勢平衡障礙的運動癥狀和睡眠障礙﹑嗅覺障礙﹑自主神經功能障礙﹑認知和精神障礙等非運動癥狀為顯著特征。流行病學調查研究顯示我國65歲以上人群患病率為1.7%[1]。隨著我國社會老年化，PD的發病率呈逐年上升趨勢。但發病機制尚未完全清楚，目前認為在環境因素﹑神經系統老化等因素共同作用下，與氧化應激（oxide- tive stress，OS）﹑線粒體功能障礙﹑蛋白酶功能障礙﹑炎性和（或）免疫反應﹑鈣穩態失衡﹑興奮性毒性﹑細胞凋亡有關。機體通過自噬將功能失調的細胞器﹑錯誤折疊的蛋白質﹑多余或不必要的細胞質內容物運送到溶酶體來進行降解，從而維持細胞的正常功能；越來越多的證據表明，自噬缺陷參與了PD的發病過程[2]。PI3K/AKT/mTOR通路是自噬調控的主要節點[3-4]。本文對目前中藥調控 PI3K/AKT/mTOR信號通路治療PD實驗研究進行綜述。

PI3K/AKT/mTOR信號通路

磷 脂 酰 肌 醇3-激 酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）是一種胞內磷脂酰肌醇激酶。蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）又稱AKT，是一種胞內絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶。PI3K被激活在質膜上產生第二信使 PIP3，PIP3與細胞內AKT結合，AKT從胞質轉移至細胞膜內側磷酸化從而激活。活化的 AKT可直接或間接磷酸化雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）從而激活mTOR[5-6]。mTOR信號通路在調控細胞生長增殖和蛋白質合成發揮關鍵作用，介導多種神經系統疾病的發生和發展[7]。mTOR被激活時，刺激下游p70S6K和4E結合蛋白1 （4E- bp1）的激活，形成p-p70S6K和磷酸化的4E- bp1，從而產生促進蛋白合成﹑增殖和生長，加速細胞代謝，抑制細胞自噬的功能[8]。mTOR的激活在調節神經元細胞突觸可塑性﹑記憶形成和保留方面發揮著重要功能[9-10]。另一方面抑制mTOR的激活可增強自噬過程，清除α-突觸核蛋白，保護神經元，治療PD疾病[11-12]。有相關研究表明，mTOR抑制劑雷帕霉素可以降低6-羥多巴胺對PC12細胞的毒性，增加1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶誘導的PD小鼠黑質致密部多巴胺能神經元的存活[13]。而過表達功能性mTOR可以使PD毒素誘導的神經元細胞死亡部分恢復[14]。因此通過精確調控mTOR信號通路，維持激活和自噬之間的平衡，mTOR調節劑可能是治療PD的新途徑。

目前，臨床上用于治療 PD 的藥物主要有左旋多巴﹑金剛烷胺﹑多巴胺受體激動 劑和抗膽堿能藥等。大多患者癥狀能夠得到緩解，但這些藥物不能減緩PD 的發展進程，無法阻止黑質多巴胺神經元進行性壞死凋亡，在治療過程中出現的很多不良反應[15]。因此，尋找更為有效的治療 PD 的藥物，具有重要的臨床意義。中藥具有多個作用靶點，毒副作用小，安全性能高的優勢。

中藥調控實驗研究

1 復方中藥

龔小鋼[16]研究發現中藥大補陰丸通過增強DJ-1過表達上調PI3K/AKT信號通路中AKT磷酸化酸化位點Thr308水平，下調PI3K/AKT信號通路下游底物GSKSp蛋白表達，從而保護線粒體功能，使得細胞存活率上升。趙彩燕等[17]研究發現帕病1號方顆粒提高6-OHDA誘導的PD大鼠模型高﹑低劑量組P-AKT和bcl-2 蛋白表達上升，Bax蛋白表達下降，使得Bcl-2/Bax比值上升，AKT通過磷酸化抑制Bax蛋白的活性，上調Bcl-2表達，發揮抗凋亡作用。因此中藥治療PD的重要靶點可能是調節P-AKT蛋白表達激活PI3K/AKT 信號轉導通路。龍金瑤[18]等研究發現由肉蓯蓉﹑赤芍﹑制黃精﹑牡丹皮﹑丹參等藥物組成的蓯蓉舒痙方能夠提高魚藤酮所致帕金森病模型大鼠紋狀AKT﹑P-AKT和mToR的表達，激活AKT/mToR通路，對大腦紋狀體多巴胺神經元損傷產生保護作用。胡聃等[19]研究證實復方地黃顆粒通過陰虛風動證6-OHDA模型帕金森病大鼠PI3K/AKT 信號通路的激活，下調促凋Bax蛋白含量表達，抑制紋狀體細胞凋亡，并呈劑量依賴關系。加味五虎追風散出自《晉男史傳恩家傳方》，主要用于祛風止痙，組方蟬蛻6g，天南 星6g，天麻12g，全蝎3g，僵蠶10g，大地棕根15 g。梁健芬等人[20-21]加味五虎追風散作用于魚藤酮誘導的帕金森病大鼠模型提高TH表達﹑線粒體RCR﹑ATP合成酶活力及LC3B蛋白表達，降低p-mTOR表達。加味五虎追風散灌胃作用于帕金森病大鼠降低Beclin l﹑Lc3B蛋白表達，升高p-mTOR表達。表明加味五虎追風散通過調節線粒體-ATP-mTOR信號通路，促進自噬，發揮多巴胺能神經元保護作用。

2 中藥單體

2.1 糖苷類 方艷[22]等研究紅景天苷（Sal）預處理MPP+誘導的PD-MN9D 細胞損傷模型，實驗結果表明Sal改善細胞活力降低，抑制MPP（+）誘導的凋亡，表現為劑量和時間依賴性，提高 DJ-1，p-AKT/AKT，p-GSK3β/GSK3β蛋白表達水平，抑制Cleavedcaspase3 蛋白表達。Sal預處理的PC12細胞中AKT的磷酸化增強，DJ-1是AKT的上游調控因子，Sal可能是通過DJ-1調控 AKT 等抗凋亡蛋白，在氧化應激和神經元保護的調控中發揮重要作用。Sal 能夠明顯減輕小鼠運動失調癥狀，改善行為學異常，降低小鼠中腦黑質TH和DAT神經元損傷，保護 DA 能神經元。研究發現表明[23]，Sal可能通過激活PI3K/AKT通路，抑制MPP（+）誘導的PC12細胞凋亡。

2.2 多糖類 枸杞多糖可以激活PI3k/AKT通路，抑制MPP+誘導的帕金森病模型細胞凋亡。李鵬[24]等用枸杞多糖處理體外培養的PC12細胞，p-AKT蛋白表達量增高，PI3k抑制劑LY294002加入后，細胞p-AKT蛋白表達量降低，枸杞多糖能夠激活PC12細胞PI3k/AKT通路。有研究表明黑質AKT磷酸化蛋白降低能夠導致PD患者多巴胺能神經元丟失[25]。枸杞多糖能夠提高AKT磷酸化蛋白表達量，降低MPP+誘導的PC12細胞凋亡率，其機制可能是通過激活PI3K/AKT通路，發揮多巴胺能神經元的保護作用。

2.3 多酚類物質

2.3.1 姜黃素 從姜黃的干燥根中提取的姜黃素具有抗炎﹑抗氧化﹑抗腫瘤﹑抗凋亡﹑調節自噬等藥理作用。姜黃素（Cur）干預魚藤酮（Ro）誘導的PC12細胞，抑制了魚藤酮對PC12細胞增殖活力的影響和細胞凋亡，姜黃素促進IGF-1﹑磷酸化的AKT（p-AKT）﹑磷酸化的FoxO3a（p-FoxO3a）表達升高，通過激活IGF-1/AKT/FoxO3a通路和PI3K/AKT/Bcl-2信號通路，抑制多巴胺能神經元細胞的凋亡[26-27]。

2.3.2 白藜蘆醇 從葡萄﹑花生﹑桑椹屬植物和瑞香中提取的白藜蘆醇具有抗炎﹑抗氧化﹑調節自噬﹑抗驚厥﹑抗缺血和抗腫瘤作用。白藜蘆醇通過激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶（AKT）/糖原合成酶激酶3信號通路，改善6-OHDA誘導的小鼠帕金森病[28]。李等[29]設計的吡哆醇-白藜蘆醇復合物作為單胺氧化酶B抑制劑，部分化合物細胞毒性低，抗氧化活性好，血腦屏障通透性高。

2.4 類黃酮

2.4.1 淫羊藿苷 Chen 等[30]，淫羊藿苷顯著誘導多巴胺能mes23.5細胞中AKT和ERK的磷酸化，且呈時間依賴性。而且采用LY294002或PD98059共處理可消除這些效應。LY294002通過阻斷PI3K/AKT信號通路降低帕金森病小鼠紋狀體多巴胺（DA）含量及黑質酪氨酸羥酶免疫反應陽性（TH-IR）神經元數目，說明淫羊藿苷可能通過PI3K/AKT和MEK/ERK通路發揮PD小鼠多巴胺能神經元保護功能。

2.4.2 黃芩素 Zhang等[31]應用黃芩素預處理6-羥多巴胺（6-OHDA）誘導的細胞，抑制了細胞凋亡。造模后再給予黃芩素，卻不能恢復損傷細胞。黃芩素在PC12細胞中增加了轉錄因子nf-e2相關因子2 （Nrf2）/血液加氧酶1（HO-1）蛋白的表達，降低了Keap1表達，并呈現時間和濃度依賴性。黃芩素預處理可上調PKCα和AKT蛋白的磷酸化，且這種細胞保護作用可以被PKC﹑PI3K和AKT的選擇性抑制劑阻斷。因此黃芩素通過激活Keap1/Nrf2/HO-1抑制6-ohda誘導的PC12細胞氧化損傷，并參與PKCα和PI3K/AKT信號通路發揮神經保護作用，預防帕金森病。謝利霞等采用不同濃度的黃芩素干預PC12神經細胞中過表達α-syn的帕金森病細胞模型，降低α-syn的表達水平，激活LC3以及降低P62的水平，促進形成自 噬 小 體，并呈現濃度依賴性（ LC3為細胞自噬標志蛋白，P62是細胞的自噬底物）。因此黃芩素通過抑制mTOR通路，激活自噬促進了細胞因子清除α-syn的作用[32]。黃芩素（100mg/kg，灌胃給藥6周）改善了魚藤酮誘導的小鼠行為缺陷﹑多巴胺能神經元丟失﹑自噬功能障礙和線粒體功能障礙[33]。黃芩素（280 mg/kg，灌胃1周）能顯著改善MPTP誘導的帕金森病模型小鼠的異常行為，縮短總爬桿時間，延長旋轉潛伏期，增加垂直運動[34]。

2.4.3 EUE 杜仲皮（Eucommia ulmoides Ohv. Bark.EUE）具有補肝腎，強筋骨，安胎﹑降低血壓等功效。Kwon S H等[35-36]研究采用EUE處理PDSH-SY5Y細胞模型，顯著降低了6-ohda誘導的細胞毒性和死亡，抑制ROS生成以及線粒體功能障礙，抑制JNK﹑PI3K/AKT和GSK-3β的磷酸化，并且阻斷NF-κB核易位情況。EUE通過激活JNK﹑PI3K/AKT﹑GSK-3β和NF-κB信號通路減輕氧化應激發揮PDSH-SY5Y細胞模型凋亡的保護作用。

2.5 生物堿 鉤藤堿Chen等[37-38]研究表明鉤藤的提取物去氫鉤藤堿具有促進自噬作用，其中羥吲哚生物堿去氫鉤藤堿B是Beclin-1依賴性自噬誘導劑，可通過AKT/ mTOR途徑促進α-突觸核蛋白的自噬清除。去氫鉤藤堿通過下調PI3K/AKT/mTOR信號通路和RPS6KB1/P70S6K，上調MAP2K2/MEK2信號通路，抑制mTOR激活，誘導細胞自噬，消除N2A細胞中α-synuclein過表達。柯諾辛（去氫鉤藤堿）10 mg/kg灌胃12周可改善魚藤酮致帕金森病小鼠的運動障礙，與雷帕霉素（10mg /kg）相比效果無顯著差異[39]。

2.6 二萜內酯類 雷公藤內醋醇（Triptolide，TP）是從中藥雷公藤中提取出來的單體成分，研究報道TP具有抗炎﹑抗氧化應激以及免疫調節等作用。Geng等[40]研究發現TP能夠抑制脂多糖處理后的PC12細胞表達COX-2，抑制PGE2生成，下調NF-κB表達，并呈劑量依賴性，顯著抑制PC12中p38﹑ERK1/2 （p42/p44）和AKT的磷酸化，發揮神經保護作用。

2.7 類固醇類 葛科立[41]研究發現人參皂苷 Rg1預處理能夠激活 PI3K/AKT/ERK信號通路，上調mes23.5模型細胞TH﹑Bc-l 2﹑AKT 表達，抑制細胞凋亡，降低6-OHDA 對MES23 .5（雜交瘤性多巴胺能神經細胞株）細胞損傷。

2.8 類胡蘿卜素 番紅花苷是藏紅花中發現的一種類胡蘿卜素，具有抗凋亡﹑抗炎和抗氧化活性的作用，LI X[42]等研究發現藏紅花素顯著改善了魚藤酮（ROT）誘導PD模型大鼠的行為。在細胞水平上，顯著激活PI3K/AKT通路，顯著提高富含磷酸化脯氨酸的AKT底物40kDa （p-PRAS40）﹑mTOR和p-p70S6K水平。降低了糖原合成酶激酶3β （GSK-3β）﹑FoxO3a和下游caspase-9表達；增加酪氨酸羥化酶（TH）和多巴胺（DA）水平，并且促使α-synuclein水平下降。藏紅花素能夠提高microRNA-7 （miRNA-7）和miRNA-221的表達，促進AKT/mTOR通路的激活，在rot誘導的PD中發揮神經保護作用。

綜上所述，帕金森病是中樞神經系統常見的退行性疾病，病理特征是黑質多巴胺神經元變性減少，路易小體形成。目前帕金森治療是對癥補充多巴胺，對于多巴胺能神經元的進行性減少，并沒有特效保護方法。中藥具有多途徑多靶點副作用小的特點。目前研究發現中藥抗氧化﹑抗炎﹑抗凋亡和調整細胞自噬的作用對多巴胺神經元有保護作用，中藥復方和中藥單體能夠通過調控PI3K/AKT/mTOR通路調節自噬﹑促進α-syn清除﹑抑制多巴胺神經元的凋亡，因此中藥在PD治療中具有廣闊的前景。