mTOR信号通路在皮肤恶性肿瘤中的研究进展

许功军　沈珍　兰燕琴　许经纶

【摘要】 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，在细胞生长、增殖、分化、细胞周期调控等多个方面起到重要作用。近年来研究发现mTOR在皮肤恶性肿瘤（基底细胞癌、鳞状细胞癌、黑色素瘤、皮肤淋巴瘤、隆突性皮肤纤维肉瘤、血管肉瘤等）中异常表达，并通过影响肿瘤细胞增殖、凋亡、侵袭转移和血管生成等，广泛参与肿瘤的发生、进展和转移过程。mTOR的异常表达有望为皮肤恶性肿瘤的诊断和治疗提供新的方法。

【关键词】 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 信号通路 皮肤恶性肿瘤

[Abstract] Mammalian target of rapamycin （mTOR） is a serine/threonine protein kinase that is centrally involved in the control of cell growth proliferation differentiation and cell cycle regulation. Recent studies indicate that mTOR is aberrantly expressed in cutaneous malignant tumors （basal cell carcinoma， squamous cell carcinoma， melanoma， cutaneous lymphoma， dermatofibrosarcoma protuberant， angiosarcoma， etc.）， which is associated with cell proliferation， apoptosis， invasion， metastasis， and angiogenesis. mTOR is widely participated in the regulating tumor initiation， progression and metastasis， and its abnormal expression is expected to provide a new method for diagnosis and therapy of cutaneous malignant tumors.

[Key words] Mammalian target of rapamycin Signaling pathway Cutaneous malignancy

First-author’s address： Jinhua Fifth Hospital， Jinhua 321000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.19.043

雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin，TOR）于1991年在芽殖酵母中被鑒定出来，与酵母TOR结构和功能相应的哺乳动物的TOR称为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）。mTOR是一种相对分子量289 000的非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，定位于1p36.2染色体，属于磷酸肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）超家族成员，进化上保守。mTOR是细胞生长、增殖、脂质合成和蛋白质翻译的调节剂，通过两种不同的信号复合物发挥作用：mTOR复合体1（mTOR complex 1，mTORC1）和mTOR复合体2（mTOR complex 2，mTORC2）[1]。mTOR及其信号通路的异常表达和活化常常发现于一些恶性肿瘤中，并已被证明与多种肿瘤的发生密切相关，如肝癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、肺癌、食管鳞癌等，是肿瘤靶向治疗的一个热点[2]。目前已发现mTOR信号通路参与各种皮肤肿瘤的发生与发展，现作一综述。

1 mTOR与基底细胞癌

SOX9是Hh/GLI信号通路的一种调节转录因子，由GLI转录调控。Kim等[3]研究发现，紫外线照射Ptch1+/-/SKH-1无毛小鼠诱发的BCC中，与非肿瘤区域相比，SOX9水平显著升高;SOX9与mTOR启动子结合，并诱导其转录活性;敲除SOX9及抑制SMO会降低mTOR的表达和下游靶向因子的磷酸化，最终降低BCC细胞的增殖能力，Hh和mTOR信号通路之间存在驱动BCC生长的机制;同时研究发现雷帕霉素抑制了Ptch1+/-/SKH-1小鼠紫外线诱导的BCC的生长，显著降低了肿瘤负荷。这些表明Hh信号通过SOX9在mTOR上交汇，并显示SOX9-mTOR轴是SMO下游的靶蛋白，可增强BCC患者的肿瘤清除。

氧合不足与肿瘤的发展、生长、转移和对治疗反应不佳密切相关。mTORC1通过缺氧诱导转录因子1α（HIF1α）增强HIF的蛋白质水平，从而增强HIF靶基因的表达[4]，还通过HIF1a依赖的和独立机制介导血管内皮生长因子（VEGF-A）的表达[5]。在营养缺乏条件下LKB1/AMPK轴被激活，下调mTOR信号传导。Byekova等[6]研究发现LKB1在紫外线诱导的小鼠BCC中表达上调，但p-4E-BP1、p-S6K和p-S6蛋白水平增加，表明小鼠BCC中mTOCCR信号是增强的，故在BCC中激活的LKB1/AMPK通路不能下调mTOR信号。

2 mTOR与鳞状细胞癌

E-钙黏蛋白（E-cadherin，Ecad）是一种细胞-细胞黏附糖蛋白，Ecad下调与大多数上皮源性的恶性肿瘤发生相关。Brouxhon等[7]研究发现，sEcad通过基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-9的激活进而激活下游PI3K/Akt/mTOR信号传导，促进CSCC细胞的生长、运动和侵袭。AP1家族成员ATF3的激活是CSCC发展的一个重要途径。Katrin等[8]研究发现，mTOR抑制剂西罗莫司可下调人角质形成细胞中CNI和UV诱导的ATF3表达，但对CNI刺激的SCC细胞系的ATF3表达没有影响。LY3023414是一种新型、强效、可口服生物利用的PI3K-AKT-mTOR抑制剂。Zou等[9]研究发现，LY3023414能在A431细胞中诱导G0/1-S阻滞，抑制SCC细胞增殖，同时能增加CC细胞的凋亡。进一步体内试验证实LY3023414可抑制严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠中A431细胞异种移植的SCC生长，但对正常人皮肤细胞（黑素细胞、角质细胞和成纤维细胞）既无细胞毒性，也无促凋亡作用。这些都进一步证实mTOR信号通路参与了CSCC的发生及进展。

在阴茎癌（PSCC）发展过程中存在两条致病途径，一条与HPV感染有关的途径和另一条与HPV无关的途径。Ferrandiz-Pulido等[10]研究发现，与邻近正常组织相比，PSCC组织中pmTOR、p4E-BP1、eIF4E和peIF4E的表达显著增加，相反，pERK在二者组织之间的表达没有差异，提示mTOR信号通路在PSCC的发生中被激活。Chaux等[11]评估PSCC中mTOR信号通路相关生物标志物（PTEN、磷酸化AKT、磷酸化mTOR和磷酸化S6）的免疫组化表达，发现PSCC中mTOR途径的激活与HPV感染无关，同时PSCC中mTOR途径的激活主要是通过PTEN失活和p-S6激活引起。Azizi等[12]对57例侵袭性PSCC组织进行免疫组化染色，检测3种mTOR信号通路蛋白：PTEN、AKT和S6，发现PI3K-AKT-mTOR信号通路上调和PSCC的HPV共感染与PSCC发病有关。同时Zięba等[13]证实了91%的外阴鳞状细胞癌（VSCC）组织中均存在mTOR，在癌前病变中mTOR染色阳性率较低，在原发性和复发性VSCC组织中较高，提示mTOR表达增加与VSCC的进展相关。

3 mTOR与恶性黑素瘤

恶性黑色素瘤（malignant melanoma，MM）细胞的一个重要特征是它具有迁移和侵袭能力，从而获得高度的侵袭性。Zhang等[14]通过免疫印迹试验发现，在敲除LKB1的MM的A375细胞中，基质金属蛋白酶-2、p-Akt和p-mTOR的表达水平明显增加，这表明缺失LKB1的MM的A375细胞能通过PI3K/Akt/mTOR信号通路上调基质金属蛋白酶-2的表达，从而增加细胞的侵袭性。

kindlin是FERM（fourpointone、ezrin、radixin、moesin）结构域蛋白，包含三个进化上保守的成员（kindlin1、2和3），其中由FERMT2基因编码的kindlin2分布最广。文献[15]研究发现，kindlin2的高表达促进了p-mTOR表达，而kindlin2的低表达减弱了p-mTOR表达;mTOR通路抑制剂雷帕霉素能抑制kindlin2诱导的MM迁移、侵袭和血管形成，同时还能抑制kindlin2高表达诱导的p-mTOR和血管内皮细胞生长因子分泌，所以mTOR途径能被Kindlin2激活，进而促进血管内皮细胞依赖性血管生成和MM进展。

Yang等[16]研究发现，用钠离子通道抑制剂河豚毒素（TTX）和雷帕霉素处理后，WM266细胞中Na+电流被TTX显著抑制，但没有被雷帕霉素抑制，TTX和雷帕霉素都抑制Ca2+电流内流，与TTX相比，雷帕霉素显著抑制Ca2+电流，提示mTOR信号通路介导了钠/钙交换，并证实钠离子通道的失活抑制了介导Na+/Ca2+交换的mTOR信号通路;同时TTX显著促进MM的WM266细胞凋亡，而雷帕霉素诱导早、晚和全程的细胞凋亡，提示mTOR介导的Na+/Ca2+交换失活诱导了MM细胞凋亡。

羟氯喹是一种自噬抑制剂，Xie等[17]研究发现，羟氯喹能阻止mTOR抑制剂引起自噬量增加，mTOR抑制剂和自噬抑制剂在MM细胞中表现出协同细胞毒性，能使MM细胞死亡，表明mTOR信号通路介导的自噬也在MM的发病中起一定作用。

与正常细胞相比，癌细胞显示出活性氧水平的增加，导致氧化应激的升高，并随后激活有利于其存活的生长信号通路，由于对高活性氧的依赖使癌细胞对氧化应激的进一步增加更敏感，尤其是在MM中[18]。NexrutineR能使MM细胞中氧化应激标记物水平升高，该氧化应激标记物能被N-乙酰半胱氨酸（N-acetyl cysteine，NAC）所清除。Hambright等[19]研究发现，NexrutineR抑制了Akt磷酸化，进而抑制了mTORC1下游靶蛋白p70S6K（Thr）的磷酸化，并进一步证实NexrutineR在MM細胞中以活性氧依赖的方式抑制了PI3K/AKT/mTOR信号。同时文献[20]研究发现，通过敲除或抑制人MM中iNOS，体内mTOR信号途径的激活被下调，同时iNOS介导TSC2的S-亚硝基化，进而调节TSC2/TSC1二聚化和mTOR激活的GTPase的活性，参与MM的发生。

4 mTOR与皮肤淋巴瘤

皮肤T细胞淋巴瘤（cutaneous T cell lymphoma，CTCL）中常见的是蕈样肉芽肿（mycosis fungoides，MF），CCL21（C-C motif chemokine ligand 21）与MF的入侵和进展有关，Hong等[21]研究发现，MF细胞系MyCL细胞中CCL21介导的迁移依赖于mTOR激活和转移相关性肺腺癌转录子（Metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）表达。阻止MALAT1表达并不影响mTOR介导的CCL21激活，但是雷帕霉素阻止了CCL21介导的MALAT1表达，提示mTOR信号途径通过CCL21参与了MF细胞的迁移。

Sezary综合征（Sezary syndrome，SS）是CTCL的白血病变异体，文献[22]研究发现，皮肤来源的SS细胞比循环系统来源的SS细胞具有更高的增殖指数，并显示更高的mTOR激活水平，SDF-1和CCL21趋化因子通过激活mTORC1途径，促进SS细胞增殖，同时SS患者中存在多个PI3K/AKT/mTORC1途径成员的基因组拷贝数变化，进一步证实了mTOR信号途径参与了SS肿瘤的发生。

Li等[23]对18例皮下脂膜炎样T细胞淋巴瘤（subcutaneous panniculitis-like T-cell lymphoma，SPTCL）病例进行基因测序发现，有8例（44%）在编码PI3K/AKT/mTOR信号通路成分的基因中发现了反复突变，免疫组化染色显示，与没有突变的SPTCL肿瘤相比，具有PI3K/AKT/mTOR突变的SPTCL肿瘤显示出更高的AKT1和4E-BP1磷酸化水平，表明这些基因突变可能参与SPTCL肿瘤中PI3K信号的激活。

Kawada等[24]研究發现，EBV阳性和阴性NK/T细胞系均显示Akt/mTOR信号途径的激活，并且能用mTOR抑制剂抑制NK/T细胞系中mTOR信号的激活，mTOR抑制剂在NK/T细胞系中诱导G1细胞周期停滞，并抑制细胞增殖，表明mTOR信号通路也参与了NK/T细胞淋巴瘤的发生。

5 mTOR与隆突性皮肤纤维肉瘤

隆突性皮肤纤维肉瘤（dermatofibrosarcoma protuberans，DFSP）是一种罕见的向成纤维细胞或成肌纤维母细胞分化的皮肤软组织肿瘤。Park等[25]对44例DFSP和92例皮肤纤维瘤进行临床病理和免疫组化分析，Akt、mTOR和ERK在DFSP中表达比在皮肤纤维瘤中表达强，Akt、mTOR和ERK蛋白可能参与DFSP的发生，并促其进展。向纤维肉瘤（FS）分化成分是DFSP的低分化形式。DFSP和FS成分之间的致癌机制差异尚不清楚。有研究检测了65例DFSP标本，通过免疫组化染色并经Western印迹证实，发现大多数Akt-mTOR途径蛋白（p-Akt、p-mTOR、p-4EBP1和p-S6RP）的磷酸化之间存在显著正相关，PDGFRβ与普通的DFSP成分和FS-DFSP成分的Akt-mTOR途径蛋白的磷酸化密切相关，但在FS成分中这些相关性较弱，表明Akt-mTOR途径和PDGFR的激活与DFSP向FS的发展有关[26]。

6 mTOR与血管肉瘤

mTOR信号通路在血管肉瘤（angiosarcoma，AS）中的作用存在争议。Lahat等[27]研究发现，p-AKT、p-4EBP1、eIF4E在血管肉瘤组织中阳性表达，提示Akt/mTOR途径在人类血管肉瘤中表达上调。Italiano等[28]研究发现，mTORC1的下游靶点pS6K和p-4EBP1在人血管肉瘤中呈阳性过表达，提示血管肉瘤中PIK3CA/Akt/mTOR信号通路频繁激活。但Du等[29]通过对婴儿血管瘤标本和血管肉瘤标本免疫组化染色发现，mTORC-S6K信号通路在血管肿瘤中被激活，血管瘤内皮细胞中p-S6K低于正常内皮细胞，而p-S6水平较正常内皮细胞高;并评估了mTORC1和mTORC2的另外两个下游靶蛋白4EBP1和PKCa的激活状态。血管瘤内皮细胞中的p4EBP1水平没有变化，血管肉瘤细胞中的p-EBBP1水平略有下降，提示4EBP1在血管肿瘤细胞中没有发挥主要作用，同时血管肿瘤细胞中观察到S657（mTORC2磷酸化位点）PKCa磷酸化增加。

以上回顾了mTOR信号通路的传导机制以及它与皮肤基底细胞癌、鳞状细胞癌、恶性黑色素瘤、皮肤淋巴瘤、隆突性皮肤纤维肉瘤、血管肉瘤的关系。mTOR信号通路受到人们越来越多的关注，多项研究提示在这些皮肤恶性肿瘤中存在mTOR信号通路的异常，但其中的许多机制仍不清楚，非常复杂，存在相互矛盾及信号通路间串扰的情况。随着对mTOR信号通路研究的进一步深入，必将为皮肤恶性肿瘤的发病机制提供新的认识，为治疗提供更多可靠的依据，有力的推动皮肤肿瘤分子靶向治疗的应用。

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（收稿日期：2020-08-31） （本文編辑：张爽）