mTOR 信号通路与子痫前期发病的相关性

赵钰林，王永红

子痫前期（preeclampsia，PE）是一种由多因素引起的妊娠期特发性疾病，通常以妊娠20 周后的高血压和蛋白尿为特征，并可导致多系统功能障碍。PE是导致全世界孕产妇和新生儿死亡的主要原因之一[1]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，包含mTOR 复合物1（mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）和mTOR 复合物2（mTORC2），是磷脂酰肌醇3 激酶（inositol lipid 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信号通路的中心节点[2]，是PI3K/Akt 的下游介质，调节了细胞的生长、增殖、存活和代谢功能[3]。Fruman 等[4]研究表明，PI3K/Akt 通过参与mTORC1 依赖的信号通路进一步促进细胞增殖。PI3K 酶催化磷脂酰肌醇4,5-双磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2）生成磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸（phosphatidylinositol 3,4,5-bisphosphate，PIP3），使下游Akt 磷酸化，进而激活mTOR 信号通路[5-6]。PI3K/Akt/mTOR 信号通路在不同的细胞类型中发挥作用，将生长因子信号与能量和营养水平联系起来，控制蛋白质新陈代谢和细胞生长，在先天性和适应性免疫细胞的分化和功能中起重要的调节作用[7-8]。研究表明，在体外人胎盘缺氧模型中，PI3K 信号通路受到抑制[9]，PI3K 和mTOR的磷酸化水平在PE 对氧化应激的反应中下降[10]。已有研究表明，PI3K/Akt/mTOR 通路是一个潜在的癌症治疗靶点，可调节多种生理活动，如细胞增殖、自噬和凋亡。综述mTOR 信号通路与PE 发病的相关性，以期能为PE 诊治开拓新的视野。

1 mTOR 信号通路与滋养细胞侵袭受损

滋养层细胞是胎盘的主要组成部分，对胎盘形成和维持胎儿正常发育至关重要[11]。滋养层侵袭和螺旋动脉转化失败被认为是导致PE 最重要的原因之一[12]。滋养细胞对母体螺旋动脉的侵袭不足可能会影响胎盘血流量、滋养层细胞凋亡和促炎细胞因子的产生[13]。

肽类物质与某些因子可通过调节细胞侵袭、迁移、增殖、分化和存活的信号级联反应而发挥关键作用。研究表明，叉头框蛋白C2（forkhead box C2，FOXC2）和CD97 的过表达可显著增强正常滋养层细胞的黏附和侵袭能力，并通过下调PI3K/Akt/mTOR 信号通路，导致滋养层细胞侵袭减少，促进妊娠晚期PE 的发生[14]。Ling 等[15]研究表明，PE 增殖过程的调控肽（regulation of proliferation process in preeclampsia，ROPPIP）通过调节PI3K/Akt/mTOR 信号通路，促进滋养层细胞的迁移和增殖，抑制细胞凋亡，在PE 的治疗中具有潜在的应用前景。另有研究表明，敲除Nesfatin-1 基因可抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路，抑制滋养层细胞的增殖、迁移和侵袭能力，同时驱动氧化应激，引起PE 的发生、发展[16]。

许多酶和基因可通过表观遗传学机制诱导细胞自噬和凋亡。研究表明，受体酪氨酸激酶样孤儿受体1（receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 1，ROR1）在早发型PE 胎盘组织中表达明显降低，通过激活PI3K/Akt/mTOR 信号通路，降低滋养层细胞的活性和侵袭力参与PE 的发生、发展[10]。He 等[17]研究表明，类固醇受体共激活因子-3（steroid receptor coactivator-3，SRC-3）在绒毛外滋养细胞中高表达，在妊娠早期缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）的积聚可抑制SRC-3 表达，SRC-3 通过PI3K/Akt/mTOR 通路损害绒毛外滋养细胞的侵袭和迁移，导致子宫螺旋动脉重构不足和胎盘低灌注，引起PE 发生。有学者还发现，敲除DEAD-box RNA解旋酶46（DEAD-box RNA helicase 46，DDX46）基因后滋养层细胞的磷酸化磷脂酰肌醇3 激酶（phosphorylation-inositol lipid 3-kinase，p-PI3K）和磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（phosphorylationmammalian target of rapamycin，p-mTOR）水平显著降低，迁移和侵袭能力降低，参与了PE 的发生、发展，可能成为治疗PE 的靶点[18]。Chu 等[19]研究表明，在体外低氧条件下，羊膜间充质干细胞可使zeste 基因增强子同源物2（enhancer of zeste homolog 2，EZH2）表达降低并导致mTOR 信号通路失活，促进滋养层细胞的增殖和自噬，调节胎盘功能，为PE 的治疗提供了新思路。

此外，许多RNA 通过调节细胞的多能性、发育和细胞生长参与PE 发病过程。Lai 等[20]研究表明，miR-183 的过表达可上调G 蛋白亚基γ7（G protein subunit gamma 7，GNG7）表达，使mTOR 信号通路失活，抑制滋养层细胞的增殖、侵袭和血管生成，并通过降低叉头盒蛋白1（forkhead box protein 1，FOXP1）的表达促进PE 进展。Liu 等[21]研究表明，长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）GASAL1 在PE患者胎盘中的表达明显下调，GASAL1 和丝氨酸/精氨酸剪接因子1（serine/arginine splicing factor 1，SRSF1）通过激活mTOR 信号通路抑制细胞增殖和侵袭，促进细胞凋亡，导致滋养层细胞功能异常、胎盘缺陷和PE 的发生。

以上研究表明，肽类物质、因子、酶、基因与RNA 均可通过mTOR 信号通路调控滋养层细胞侵袭、迁移和凋亡，引起PE 的发生。

2 mTOR 信号通路与血管内皮细胞功能障碍

系统性内皮功能障碍是PE 发病的基本机制。孕妇血管内皮细胞损伤是妊娠期高血压疾病的伴随病理特征[22-23]。氧化应激是导致血管内皮功能异常的重要原因之一。Lai 等[24]研究表明，在PE 大鼠胎盘组织和细胞滋养层细胞中，mTOR 信号通路最初处于失活状态。GNG7 沉默时可降低细胞滋养层细胞血清可溶性FMS 样酪氨酸激酶1（soluble fms-like tyrosine kinase 1，sFlt-1）和可溶性内毒素（soluble endoglin，sEng）的水平，并通过激活mTOR 信号通路，缓解血管内皮功能障碍和胎盘缺氧[24]。Huang 等[25]研究表明，PE 使胎盘PI3K/Akt/mTOR 通路失活，芒果苷处理后PI3K、Akt 和mTOR 的磷酸化水平均呈剂量依赖性地恢复，并通过激活PI3K/Akt/mTOR 通路上调核因子红细胞系2 相关因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，Nrf2）表达水平，从而减轻胎盘氧化应激引起的内皮细胞功能障碍。Xue 等[26]研究表明，在细胞试验中，肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）可抑制人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）的增殖和迁移，补体C4A 链衍生多肽（peptide derived from complement C4 A chain，PDCC4）通过激活PI3K/mTOR/HIF-1α 信号通路减轻PE 的内皮细胞损伤；在动物实验中，PDCC4 可减轻脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的大鼠高血压、胎盘和肾脏的组织病理学改变以及内皮细胞损伤标志物和炎性细胞因子的表达水平。

多种血管活性因子在促血管生成中有重要作用。Zhang 等[27]研究表明，层黏连蛋白A5（laminin α5，LAMA5）是胚胎发育所必需的，PE 胎盘组织中血管内皮细胞LAMA5 的表达水平明显低于正常胎盘组织，LAMA5 小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）抑制HUVECs 中血管内皮生长因子2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2）的表达，通过PI3K/Akt/mTOR 信号通路使其增殖、迁移和血管生成能力明显减弱，细胞凋亡率显著增加，参与PE 的发病。Yuan 等[28]研究表明，氧化应激导致SRC-3 表达下降，减弱HUVECs 中PI3K/Akt/mTOR 通路的激活，抑制PI3K 可减弱VEGFR2 的表达，增加血管细胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）的表达，破坏内皮细胞功能，参与PE 的发病过程。另有研究表明，PE 患者血浆中的可溶性Axl（soluble Axl，sAxl）水平显著高于正常孕妇，可剂量依赖性地破坏内皮细胞膜的完整性，升高的sAxl 通过下调p-Akt 和p-mTOR，抑制HUVECs 的增殖和内皮细胞管状结构形成，并促进细胞毒作用，参与PE 的病理生理过程[29]。

以上研究表明，调节PI3K/AKT/mTOR 通路可影响内皮细胞功能，在PE 的病理过程中起关键作用。

3 mTOR 信号通路与胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）

研究表明，胰岛素信号通过激活PI3K/Akt/mTOR通路在免疫细胞的分化、存活中发挥关键作用，高胰岛素血症可直接导致免疫细胞功能障碍，在PE 的发生、发展中发挥核心作用[30]。正常妊娠会刺激全身炎症活动，免疫系统的异常激活与过度炎症状态可导致PE 和IR[31]。在导致妊娠期高血压疾病的诸多因素中，IR 可使血脂代谢紊乱，加重炎性反应，引起血管内皮损伤，动脉壁脂质沉着，血管平滑肌细胞增生，导致小动脉管腔狭窄，外周阻力增加，进一步诱发PE 的发生及发展[32-33]。Han 等[34]研究表明，miR-483在PE 患者体内水平降低，通过胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）调节内皮祖细胞，导致PI3K 和Akt 蛋白表达降低，阻断胰岛素信号并触发IR。Li 等[35]研究表明，IR 的发生表现为mTOR信号过度激活、炎症因子水平上调和广泛的脂质渗透，1,25-二羟基维生素D3[1,25（OH）2D3]可通过抑制mTOR 信号的过度激活和炎症因子的上调来改善IR 水平。蜕膜调节性T 细胞（regulatory T cell，Treg细胞）在维持母体免疫耐受中起着关键作用，IR 可导致Treg 细胞分化抑制或Treg 细胞功能受损，mTOR 信号负向调节Treg 细胞的分化和扩展[36-37]。以上研究表明，胰岛素信号传导可调节PI3K/Akt/mTOR 通路并启动下游分子调节细胞代谢的信号级联反应，参与PE 的发生。

4 结语

PE 作为一种高度异质性的妊娠期特有疾病，病因机制复杂且涉及多种信号通路的调节异常，临床早期预防和治疗方法进展缓慢，迄今为止，适时终止妊娠仍然是其唯一有效的干预措施。近期研究结果集中于多种细胞因子表达水平异常通过mTOR 信号通路影响胎盘滋养层细胞的血管重铸过程、血管内皮细胞损伤以及胰岛素分泌异常导致的高胰岛素血症，进一步引起胎盘组织缺血和功能不足、子宫螺旋小动脉重铸受损，共同参与PE 发病。同时，mTOR 信号通路的异常也可能与组蛋白去乙酰化、去甲基化、miRNA 调控等表观遗传调控机制有关。未来需要对mTOR 信号通路进行更为深入的研究，也需要更多的临床研究来验证其临床应用价值，为PE 的临床早期诊断和治疗提供可靠的理论依据。