mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响

隆艳艳，焦顺昌

1重庆市肿瘤研究所 肿瘤放射治疗科，重庆 400030；2解放军总医院 肿瘤内科，北京 100853

mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响

隆艳艳1，焦顺昌2

1重庆市肿瘤研究所 肿瘤放射治疗科，重庆 400030；2解放军总医院 肿瘤内科，北京 100853

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)抑制剂因其免疫抑制作用和抗肿瘤作用，目前已广泛应用于移植后抗排斥反应及多种恶性肿瘤的治疗中。然而，在临床中发现其可导致肾小球肾炎、间质性肺炎、慢性炎症性贫血等炎症相关不良反应。有研究报道，细胞因子作为炎症介质的重要组成之一，其产生受mTOR抑制剂的影响，本文主要就mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响及可能作用机制进行综述，为改善mTOR抑制剂所致炎症相关药物不良反应提供研究思路。

mTOR抑制剂；药物不良反应；炎症；细胞因子

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)抑制剂目前已作为免疫抑制剂和抗肿瘤药物广泛应用于临床。然而，在临床使用过程中，有少部分患者出现了包括间质性肺炎、淋巴细胞性肺泡炎在内的肺毒性表现，以及肾小球肾炎、胃炎、慢性炎症性贫血等炎症相关不良反应，可见mTOR抑制剂有一定的促炎作用。炎症相关细胞因子与许多炎症相关疾病密切相关。如IL-1能促进内皮细胞黏附分子、肾小球系膜细胞COX-2、软骨细胞基质金属蛋白酶的表达，与类风湿关节炎、骨关节炎、炎性肠病等疾病的发生密切相关[1]。TNF-α和IL-1β表达的升高与感染性休克密切相关[2]。IL-6及其所在通路的激活与某些炎性疾病及炎症相关肿瘤有关，因此，抗IL-6或IL-6R的策略有望成为非常有前景的治疗手段[3]。现有研究表明，mTOR抑制剂会影响炎症相关细胞因子的产生，探索mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响及可能作用机制对改善mTOR抑制剂所致炎症相关不良反应有重要临床价值。本文主要就上述相关研究进展进行综述。

1 mTOR及其所在通路

对mTOR的认识，是源于对雷帕霉素(Rapamycin)作用靶点的探索。研究证实，mTOR作为一种非典型的丝、苏氨酸蛋白激酶，在调节细胞生长、增殖、细胞代谢、自噬等中起着重要作用[4]。它的功能失调，与自身免疫性疾病、恶性肿瘤、肥胖、衰老等密切相关[5]。

mTOR整合了上游来自多条信号通路的信息，包括多种生长因子、细胞因子、营养、压力[6]，是关键的枢纽分子。目前公认的上游信号通路有PI3K-Akt、Wnt-GSK以及AMPK(AMP-activated protein kinase)[4]。其中，PI3K-Akt通路是目前认为与细胞增殖、耐药最相关的通路之一，该通路的异常激活常在肿瘤以及化疗耐药中发现[7-11]，这也解释了为什么针对下游mTOR的抑制剂能起到抗肿瘤、逆转耐药的作用。另外，PI3K/Akt/mTOR信号轴也接收来自免疫微环境的信号，例如T细胞受体(T cell receptors，TCR)、共刺激分子CD28(cluster of differentiation 28)和白介素家族，从而起到相应的免疫调节功能[6]。

对mTOR下游靶分子的研究提示，mTOR通过与不同的适配子结合形成两种主要复合物 — mTORC1和mTORC2，其在上、下游效应分子以及功能上有所不同。目前对mTORC1的研究更为深入，其在蛋白合成、脂质代谢、细胞增殖中有着重要的作用[4,6,12]。40S核糖体6激酶1(S6 kinase 1，S6K1)和真核细胞翻译起始因子4E结合蛋白1(4E binding protein 1，4EBP1)是mTORC1下游最重要的两个效应分子。磷酸化的S6K1通过增强相关mRNA的翻译而促进细胞生长；而磷酸化的4EBP1解除eIF4E(eukaryotic initiation factor 4E)对下游的抑制作用，进而也促进mRNA的翻译[4,6]。这些mRNA涉及编码一系列细胞因子、细胞周期调控点蛋白、生长因子等。对于mTORC2的研究相对较少，目前多认为其与Akt的磷酸化有关[4]。

2 mTOR抑制剂及其效应

雷帕霉素作为最早发现和认识的mTOR抑制剂，主要通过与FK506结合蛋白(FK-binding protein12，FKBP12)结合形成复合物，此复合物与mTOR的FRB (FKBP12 rapamycinbinding，FRB)区域结合，进而抑制mTOR下游复合物的功能(目前观点认为是mTORC1而非mTORC2[4,13-14])，使得上游来的信号不能传递到下游效应分子，最终影响细胞生长、增殖、代谢等。除了雷帕霉素(又称西罗莫司)，常见的mTOR抑制剂还包括CCI-779(temsirolimus)、依维莫司(everolimus)、Deforolimus等雷帕霉素衍生物[14-15]。它们作用机制类似，但一般认为在化学结构、药物稳定性、药物代谢及不良反应上后者更有优势[14,16]。

mTOR抑制剂最初被当作抗真菌药使用，通过对其作用机制的不断深入认识，目前更多的是作为免疫抑制剂、抗肿瘤药物等用于临床。mTOR抑制剂能抑制T、B细胞的增殖，抑制DCs细胞的激活和分化，促进CD4+T细胞向Treg细胞分化，从而具有强大的免疫抑制作用[4]，且较常规的免疫抑制剂，如钙调磷酸酶类抑制剂环孢素A，其不良反应明显降低，所以已经常规用于肾移植患者术后[4]。很多肿瘤中均发现mTOR所在通路的异常激活，所以抑制mTOR，能有效地控制肿瘤的生长[10-11,14,17]。mTOR抑制剂通过抑制细胞周期调控点蛋白mRNA的转录和翻译，将细胞周期阻滞在G1期进而抑制肿瘤细胞的增殖[12,18]，但也有少部分报道其有促凋亡的细胞毒作用[19-20]，这可能取决于细胞类型。对于激素受体阳性，Her-2阴性的晚期乳腺癌，给予来曲唑或阿那曲唑等内分泌治疗失败后，给予依西美坦联合mTOR抑制剂依维莫司，患者仍能从中获益[21-22]。对Her-2阳性的晚期乳腺癌患者，赫赛汀(Her-2抑制剂)用药进展后，可以继续使用赫赛汀同时联合依维莫司[23]。以上是基于这些信号之间存在交叉对话，能激活PI3K/Akt/ mTOR通路[15,23-24]，该通路是目前公认的耐药相关通路[7-9]，遂加用mTOR抑制剂后，患者可从之前的内分泌或靶向治疗中获益。

3 mTOR抑制剂相关药物不良反应

基于临床前期研究和临床试验结果，mTOR抑制剂已获批应用于移植术后抗排斥反应和多种肿瘤治疗中，包括肾细胞癌、乳腺癌、胰腺神经内分泌肿瘤、伴结节性硬化的室管膜下巨细胞星形细胞、成人肾血管肌脂肪瘤和复合型结节硬化病[21]。然而，在临床使用时，有少部分患者出现了药物不良反应。如移植术后患者使用雷帕霉素/依维莫司出现肾小球肾炎、间质性肺炎、淋巴细胞性肺泡炎、慢性炎症相关性贫血[16,25-28]。依维莫司被美国FDA批准用于舒尼替尼(sunitinib)或索拉非尼(sorafenib)治疗失败的晚期肾细胞癌，这主要基于临床试验RECORD-1的结果[29-30]，它是一个国际多中心的、随机对照Ⅲ期临床研究，主要证实依维莫司对于既往VEGFR-TKIs治疗进展的转移性肾细胞癌的有效性和安全性，试验结果表明，该药物总体耐受性良好，但有罕见严重不良反应，其中包括非感染性肺炎。BOLERO-2临床试验结果[21-22]使得依维莫司可联合依西美坦用于非甾体类芳香化酶抑制剂治疗失败的绝经后激素受体阳性、HER2阴性的晚期乳腺癌患者，而接受依维莫司治疗的主要不良反应是口腔溃疡和肺间质纤维化。综上不难看出，mTOR抑制剂有一定的促炎作用。

4 mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响及相关作用机制

炎症是具有血管系统的活体组织对一系列损伤因子所发生的复杂的吞噬、清除等防御反应，它本身是机体抵御外界感染、抵御外界不良刺激的重要防御机制。然而，当炎症过度或调控不当时，会引起各种病理表现，如慢性肉芽肿性炎、间质性肺炎、纤维素性心包炎等。参与炎症反应过程涉及结缔组织、单核-巨噬细胞、中性粒细胞、细胞外基质，以及一系列炎症相关细胞因子等。后者在炎症的发生发展过程中起着重要和不可替代的作用，常见的有IL-1β、IL-2、IL-6、IL-10、IL-23、TNF-α、TGF-β和炎症趋化因子等。它们主要由单核-巨噬细胞系统(主要包括巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞)产生，但也可由其他细胞产生。如IL-2可由活化的T细胞产生，IL-8、IL-1还可以分别由成纤维细胞、内皮细胞产生。目前，mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响已有不少研究。

Weichhart等[27-28]报道，mTOR抑制剂雷帕霉素通过转录因子NF-κB上调树突状细胞分泌促炎细胞因子IL-6/12/23、IL-1β、TNF-α的表达，通过转录因子STAT3下调抗炎细胞因子IL-10的产生。另外，对于结核分枝杆菌诱导激活的人巨噬细胞，雷帕霉素显著增加其细胞因子IL-12、IL-23p40(p40)、IL-23p19(p19)mRNA的表达和IL-23蛋白的表达[31]。

但也有不同观点，有研究者认为，雷帕霉素抑制树突状细胞产生IL-12、TNF[32]。同样，Schmitz等[2]研究表明，雷帕霉素损害TLR诱导激活的巨噬细胞和树突状细胞产生IL-10、IL-6、TNF-α和IL-2，损害外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)产生IL-10，唯一例外的是，不管在巨噬细胞还是PBMC中，其IL-12p40的产生却是增加的。同时，研究还发现，mTOR抑制剂增加内毒素所致休克的死亡率，并认为这与药物抑制mTOR后反馈性增加生物活性IL-1β的表达有关。IL-1β是目前公认的最具促炎作用的细胞因子之一，主要由单核-巨噬细胞、内皮细胞产生。另有学者探索mTOR抑制剂对LPS刺激的单核细胞释放炎症趋化因子的影响，结果发现西罗莫司通过抑制NF-κB-p65和MAPK-p38信号通路下调MCP-1、RANTES、IL-8、MIP-1α、MIP-1β的表达[33]。

可以看出，以上mTOR抑制剂对细胞因子分泌影响的报道多集中于单核/巨噬细胞系统，它是机体固有免疫系统的重要组成之一，也是分泌细胞因子最主要的细胞类型，后续研究可以进一步扩大到其他细胞类型。除了针对特定的细胞群，笼统地探索mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响也有报道。有学者用脂多糖LPS诱发急性肺损伤小鼠模型，发现mTOR抑制剂雷帕霉素可显著降低其炎性细胞因子TNF-α、IL-6的产生，尽管对急性肺损伤严重程度和生存无明显改善[34]。同样，Uestuen等[35]也在体外模拟急性肺损伤模型，提前给予小鼠mTOR抑制剂依维莫司或PI3K/mTOR双靶点抑制剂NVP-BEZ235，再给予LPS或LPS/油酸诱发急性肺损伤，结果发现，给予上述抑制剂并没有加重小鼠肺部组织病理的严重程度，但在LPS/油酸诱导的肺损伤模型中两种抑制剂均减少促炎细胞因子TNF-α、IL-6的表达，而在LPS诱导的模型中，NVPBEZ235使促炎细胞因子在作用后24 h的表达升高，依维莫司却不影响促炎细胞因子的表达水平。作者认为不同条件诱导下，药物对细胞因子分泌的影响不同。

5 结语

随着mTOR抑制剂适应证的不断扩大，解决其炎症相关药物不良反应显得极为迫切和重要。深入了解mTOR抑制剂对炎症相关细胞因子分泌的影响及相关机制，有助于我们找到逆转炎症反应的突破口，以解决mTOR抑制剂的药物相关炎症不良反应。

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Effect of mTOR inhibitor on secretion of inflammation-related cytokines

LONG Yanyan1, JIAO Shunchang2
1Department of Radiotherapy, Chongqing Cancer Institute, Chongqing 400030, China;2Department of Medical Oncology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

JIAO Shunchang． Email: jiaosc@vip．sina．com

Inhibitors of mammalian target of rapamycin (mTOR) have been widely applied both as anti-rejection medicine after transplant surgery and anti-tumor agent in various cancer patients． However, it is found to have inflammation-related adverse effect in clinical practice, such as glomerulonephritis, interstitial pneumonia, chronic inflammatory anemia and so on． Cytokine is an important component of inflammatory mediators, whose secretion will be affected by mTOR inhibitors． This article reviews the effect of mTOR inhibitors on the secretion of inflammation-related cytokines and the possible mechanisms, in order to provide some tips for improving the inflammation-related adverse effect induced by mTOR inhibitors．

mTOR inhibitor; adverse drug reaction; inflammation; cytokine

R 73-3

A

2095-5227(2015)12-1252-04

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.12.025

时间：2015-10-26 11:11:24

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20151026.1111.002.html

2015-08-31

总后十二五重点项目(JZ9036328)

Supported by the Key Project of the General Logistics Department of PLA During the Twelfth Five-year Plan Period (JZ9036328)

隆艳艳，女，博士，医师。研究方向：肿瘤分子靶向治疗、肿瘤特异性免疫治疗。Email: lonky_007@163.com

焦顺昌，男，博士，主任医师，教授，主任。Email: jia osc@vip.sina.com