基于PI3K/Akt通路探索中医药治疗肝癌机制的研究概述

惠友谊 薛敬东 翟延

原发性肝癌是目前我国病发率及致死率较高的恶性肿瘤之一，肝细胞癌是原发性肝癌的主要病理类型。肝癌的发病机制较为复杂，是一个多环节、多步骤的过程，各个阶段都伴随着肿瘤、表型的不同而变化。就如何早期防治肝癌的进展是目前研究的重点问题。中医药在治疗肝癌方面具有抗肿瘤、提高免疫力、改善临床症状等优势[1]。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinases, Akt)信号在细胞生长和代谢中起着至关重要的作用，最终影响肝癌细胞的增殖、侵袭和转移[2]。已有大量研究证实中医药具有确切抗肿瘤、抗炎、抗氧化等效果，其机制可能是与对PI3K/Akt信号通路的调控来影响细胞增殖、细胞凋亡、细胞自噬等肝癌发生的多个环节有关。本文通过检索近年来相关文献，就中医药基于PI3K/Akt通路治疗肝癌的机制进行综述。

1 抑制PI3K/Akt信号通路是防治肝癌的新方向

1.1 PI3K/Akt信号通路的生理作用

磷脂酰肌醇-3激酶(Phatidylinositol-3 Kinases，PI3Ks)是一个脂激酶家族，其特征是能够使肌醇磷脂中的30-OH基团磷酸化，生成第二信使磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸[3]。Akt，又称蛋白激酶B，是PI3K信号传导最重要下游效应器之一，具有刺激细胞生长和代谢，抑制细胞凋亡等作用[4]。哺乳动物雷帕霉素靶标(mammalian target of rapamycin，mTOR)是由两种不同的复合物mTORC1和mTORC2实现的PI3K/Akt信号通路的下游靶基因，其对细胞增殖、血管生成、代谢、分化和存活的影响至关重要[5]。PI3K/Akt信号通路发挥作用的机制为：G蛋白偶联受体或受体酪氨酸激酶的激活促进I类PI3K的募集，这些PI3K将磷脂酰肌醇-(4,5)二磷酸磷酸化为磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸。磷脂酰肌醇(3,4,5)-三磷酸的积累允许Akt定位于质膜，并在mTORC2和3-磷脂酰肌醇依赖的蛋白激酶-1分别对丝氨酸473和苏氨酸308进行磷酸化后激活[6]。

1.2 PI3K/Akt信号通路参与肝癌细胞的增殖

PI3K/Akt信号通路的激活通过促进肝癌细胞的增殖来促进肝癌的进展，亦可通过调控上皮间质转化而促进肝癌细胞在恶性肝细胞及其他组织中的传播，从而影响肝癌的复发和预后[7]。有证据表明PI3K/Akt信号通路参与了白介素-8介导的肝细胞癌中细胞的侵袭[8]。Yang等[9]研究发现精子相关抗原5的过表达通过与中心体蛋白CEP55相互作用触发PI3K/Akt信号通路，显著增强了肝癌细胞的增殖和迁移能力。

1.3 PI3K/Akt信号通路可抑制肝癌细胞凋亡和促进细胞周期进程

PI3K/Akt信号可以增加致癌转录因子C-myc和细胞周期调控蛋白CyclinD1的水平，从而促进肝癌细胞周期G1/S转换和增殖[10]。Chen等[11]发现癫痫神经元Apelin的异位表达会激活PI3K/Akt通路并诱导PI3K p85、Akt的磷酸化,加速肝癌细胞周期，抑制细胞凋亡。有研究表明PI3K/Akt信号通路在苦豆子碱介导的肝癌细胞凋亡和G2/M细胞周期阻滞中起着至关重要的作用[12]。

1.4 PI3K/Akt信号通路可抑制肝癌细胞自噬

细胞自噬在正常的人体生理和疾病中都很重要，既能促进肿瘤细胞凋亡又能保护癌细胞。适当的调控细胞自噬机制对肿瘤细胞的双向调节，可发挥抗肿瘤作用，对肝癌的治疗具有重要意义。在肝细胞癌中，PI3K/Akt通路的可抑制甲胎蛋白介导的细胞自噬。研究发现，细胞因子信号传导抑制因子5的过表达通过自噬抑制，促进肝细胞癌细胞迁移和侵袭[13]。

肝癌的发生发展是由于细胞的迅速增殖以及细胞凋亡的抑制，主要与酪氨酸激酶受体的激活相关。受体酪氨酸激酶的激活，刺激PI3K/Akt信号通路并作用于其下游效应器阻止细胞启动凋亡程序、促进细胞的增殖和生长，导致肝癌的发生[14]。因此抑制PI3K/Akt信号通路是防治肝癌的新方向和新思路，也是目前研究的一大热点。

2 抑制PI3K/Akt信号通路可以抑制肝癌细胞增殖

细胞增殖是是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础，是其重要的生命特征。恶性肿瘤是增殖失控综合征的产物。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是促进肿瘤血管生成的主要基因物质，减少VEGF的表达是抗肿瘤增殖的主要途径，细胞周期的阻滞亦是目前抑制肝癌细胞增殖的研究热点。大量研究发现，中药的干预可使PI3K/Akt被抑制，显著减少了VEGF的表达，最终抑制肝癌细胞增殖，改善患者临床疗效指标。因此，抑制肝癌细胞增殖或生长是中医药基于PI3K/Akt通路发挥作用的最常见机制之一。

2.1 降低PI3K、Akt及其磷酸化水平可以抑制肿瘤细胞增殖

赵云等[15]研究发现青蒿琥酯处理细胞后，肝癌HepG2细胞的增殖受到显著的抑制，同时发现磷酸化-PI3K(p-PI3K)和磷酸化Akt(p-Akt)的水平明显降低；经研究证实黄芩素[16]可下调PI3K、Akt基因与蛋白表达水平，抑制肝癌细胞的活性，阻滞细胞繁殖；冯晓异等[17]用不同浓度三七总皂苷体外干预H22细胞后，采用CCK8比色法检测到三七总皂苷高剂量组具有显著的肿瘤抑制作用，并能降低Akt、p-Akt、mTOR、磷酸化mTOR(p-mTOR)的表达，说明三七总皂苷可通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路抑制细胞增殖。

2.2 抑制PI3K/Akt/mTOR通路，可抑制肿瘤血管生成以减少肝癌细胞增殖

实验研究发现[18]，桑黄多糖组及桑黄多糖+环磷酰胺组小鼠体质量、瘤体质量、VEGF、肿瘤坏死因子、白介素-6、PI3K、Akt及mTOR磷酸化水平均低于模型组，说明桑黄多糖可通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路活性，联合环磷酰胺抑制肝癌腹水荷瘤小鼠肿瘤细胞血管的再生，从而抑制细胞的增长与繁殖，增加减毒效果。

2.3 负调控PI3K/Akt通路，可改善患者的临床疗效指标，抑制肝癌细胞增殖

袁雪芳[19]在针对莪术通过PI3K/Akt通路抑制肝癌细胞增殖的实验中发现与空白含药血清对照组相比，生、醋莪术组Akt蛋白的磷酸化水平明显下降，且相关临床研究发现生、醋莪术组较空白对照组甲胎蛋白、甲胎蛋白异质体、白介素-17水平明显降低[20]，说明莪术可通过抑制PI3K/Akt通路，在抑制肝癌细胞活性的同时改善患者的疗效指标。

3 抑制PI3K/Akt信号通路可以诱导肝癌细胞凋亡

细胞凋亡是与细胞增殖相比起反作用的正常细胞生理现象，两者共同保证机体细胞数量的动态平衡,细胞凋亡减少是细胞发生癌变的标志之一。凋亡基因中半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族和Bcl-2家族蛋白发挥着至关重要的作用。目前的研究发现，中医药通过对PI3K/Akt信号通路的抑制，可抑制其下游的抗凋亡基因Bcl-2的表达，促进Caspase-3、Bax的表达，从而诱导肝癌细胞的凋亡。另外，有效抑制肿瘤细胞侵袭和转移和阻滞细胞周期亦可促进细胞凋亡。因此细胞凋亡也成为目前中医药基于PI3K/Akt通路治疗肝癌的常见靶点。

3.1 抑制PI3K/Akt通路，可促进相关细胞凋亡基因的表达

实验研究证实[21]人参皂苷Rg3和肿瘤抑素19肽单用及合用使p-Akt蛋白表达均下调，且联合用药比单独用药下调作用更明显，且Caspase活性测定结果证实，Rg3和19肽两者联合用药，通过正协同作用显著上调Akt下游凋亡效应蛋白Caspase 3和Caspase 9活性，进而加速细胞凋亡。赵丽萍等[22]等发现，佛手柑内酯诱导人肝癌细胞HepG2和Hep3B细胞的凋亡与上调Caspase-3、Caspase-8蛋白表达量，下调Bcl-2、PI3K蛋白表达以及PI3K、Akt mRNA表达有关。补肾健脾方由四君子汤及六味地黄丸组方而成，武容等[23]通过实验研究发现空白血清组及正常对照组比较，补肾健脾方含药血清能够显著诱导HepG2细胞凋亡，同时可降低PI3K、P-Akt和Bcl-XL基因表达水平，并且增加Cleaved Caspase-9和Cleaved Caspase-3表达水平诱发肝癌细胞的凋亡，通过调节复杂分子网络起到对肝癌的治疗作用。

3.2 PI3K/Akt通路的抑制，可减少肝癌细胞的侵袭和转移以促进细胞凋亡

孙新锋等[24]发现丹皮酚干预可抑制Hep3B细胞基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9的表达，抑制细胞迁移，降低肝癌细胞生长和转移的能力，促进细胞调亡，这与丹皮酚既能上调微小RNA-424-3p的表达，又可显著抑制PI3K和Akt的磷酸化水平有关。研究表明党参多糖能够下调间质标记蛋白、上调上皮间质蛋白表达，从而抑制肿瘤细胞的侵袭和迁移能力，与其抑制p-PI3K和p-Akt/Akt的蛋白表达相关，并且党参多糖在单用或与PI3K激活剂740Y-P联用时表现出对HepG2细胞凋亡、侵袭和迁移能力的抑制作用[25]。

3.3 抑制PI3K/Akt信号通路，可阻滞细胞周期以促进细胞凋亡

积雪草酸为积雪草、夏枯草等植物中的主要有效成分。有实验研究证实积雪草酸与p-Akt的表达呈负相关，使人肝癌细胞Huh7的细胞周期出现G1期延长和G2/M期缩短，S期未观察到变化，并具有剂量依赖性[26]。说明积雪草酸可通过抑制PI3K/Akt的激活，来实现阻滞肝癌细胞周期，促进细胞凋亡的目的。真武汤为《伤寒论》中治疗肾阳亏虚，水饮内停的经典方，实验研究表明[2]真武汤可提高肿瘤细胞周期依赖性激酶阻滞基因1B的表达，尤其是通过提高肿瘤组织Pik3r1基因表达和抑制Akt磷酸化蛋白表达来抑制肝癌细胞周期从G1期进入S期，导致细胞凋亡。

4 抑制PI3K/Akt信号通路可以诱导肝癌细胞自噬

细胞自噬是指细胞在外界环境因素的影响下，利用溶酶体降解自身受损、变性或衰老的大分子物质以及细胞器的自我消化过程。自噬限制了慢性组织损伤、氧化应激和致癌信号传导，进而抑制肿瘤的发生。中医药对PI3K/Akt/mTOR通路的抑制可增加自噬相关蛋白的高表达而诱导肝癌细胞自噬。实验研究发现随着白头翁皂苷B4的浓度增加，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Beclin-1表达逐渐增高，进而诱导肝癌SMMC7721细胞发生自噬，这一过程的上游PI3K/Akt/mTOR信号通路中p-Akt、p-mTOR的表达水平与药物浓度呈负相关[27]。

5 讨论

本文通过整理分析总结相关文献，发现单味中药、中药单体和中药复方制剂可作用多个靶点抑制PI3K/Akt通路最终导致肝癌细胞的死亡，特别是在抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、诱导自噬等方面的作用确切，表明PI3K/Akt信号通路对肝癌细胞的增殖、凋亡、转移等起关键作用。因此，抑制PI3K/Akt通路可防治肝癌的发生发展，是今后中医药治疗肝癌的潜在作用靶点。

但目前针对中医药基于PI3K/Akt通路治疗肝癌机制的研究还存在以下不足：(1)中药和中药复方抗肝癌成分复杂，作用靶点多，较难阐明是单一成分还是多成分影响PI3K/Akt通路起到治疗作用，今后引入生物信息学及组学等先进技术可能在一定程度上阐明这一问题；(2)中药复方在临床上应用较多，但目前针对中药复方基于PI3K/Akt信号通路治疗肝癌的机制的实验及临床研究方面的文献均比较局限，今后的实验及临床研究应多倾向于这一方面进行挖掘；(3)PI3K/Akt通路作为中医药防治肝癌的主要信号通路之一，其作用靶点并不局限于一种，如糖原合酶激酶-3β、核因子-κB、VEGF、叉头框转录因子家族等皆为PI3K/Akt介导的下游生物学效应，就目前的研究来看，它们与中医药及肝癌之间的作用机制的研究并不充足。以上的不足还需不断探索与证实，为中医药在肝癌的治疗上提供更多的循证依据，发挥中医药在治疗肝癌方面的优势，提高肝癌患者带瘤生存质量。