基于PI3K/AKT/mTOR 信号通路中药治疗帕金森病的实验研究进展

陆连第，王义义

天津市海河医院 天津 300000

帕金森病PD是老年人最常见一种神经退行性疾病，主要病理特征是黑质多巴胺能神经元进行性退变和α-突触核蛋白（α-synuclein）胞内沉积，路易小体（Lewy）形成；生化改变是纹状体区多巴胺递质降低﹑多巴胺与乙酰胆碱递质失平衡；临床表现以震颤﹑肌强直﹑动作迟缓﹑姿势平衡障碍的运动症状和睡眠障碍﹑嗅觉障碍﹑自主神经功能障碍﹑认知和精神障碍等非运动症状为显著特征。流行病学调查研究显示我国65岁以上人群患病率为1.7%[1]。随着我国社会老年化，PD的发病率呈逐年上升趋势。但发病机制尚未完全清楚，目前认为在环境因素﹑神经系统老化等因素共同作用下，与氧化应激（oxide- tive stress，OS）﹑线粒体功能障碍﹑蛋白酶功能障碍﹑炎性和（或）免疫反应﹑钙稳态失衡﹑兴奋性毒性﹑细胞凋亡有关。机体通过自噬将功能失调的细胞器﹑错误折叠的蛋白质﹑多余或不必要的细胞质内容物运送到溶酶体来进行降解，从而维持细胞的正常功能；越来越多的证据表明，自噬缺陷参与了PD的发病过程[2]。PI3K/AKT/mTOR通路是自噬调控的主要节点[3-4]。本文对目前中药调控 PI3K/AKT/mTOR信号通路治疗PD实验研究进行综述。

PI3K/AKT/mTOR信号通路

磷 脂 酰 肌 醇3-激 酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）是一种胞内磷脂酰肌醇激酶。蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）又称AKT，是一种胞内丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶。PI3K被激活在质膜上产生第二信使 PIP3，PIP3与细胞内AKT结合，AKT从胞质转移至细胞膜内侧磷酸化从而激活。活化的 AKT可直接或间接磷酸化雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）从而激活mTOR[5-6]。mTOR信号通路在调控细胞生长增殖和蛋白质合成发挥关键作用，介导多种神经系统疾病的发生和发展[7]。mTOR被激活时，刺激下游p70S6K和4E结合蛋白1 （4E- bp1）的激活，形成p-p70S6K和磷酸化的4E- bp1，从而产生促进蛋白合成﹑增殖和生长，加速细胞代谢，抑制细胞自噬的功能[8]。mTOR的激活在调节神经元细胞突触可塑性﹑记忆形成和保留方面发挥着重要功能[9-10]。另一方面抑制mTOR的激活可增强自噬过程，清除α-突触核蛋白，保护神经元，治疗PD疾病[11-12]。有相关研究表明，mTOR抑制剂雷帕霉素可以降低6-羟多巴胺对PC12细胞的毒性，增加1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶诱导的PD小鼠黑质致密部多巴胺能神经元的存活[13]。而过表达功能性mTOR可以使PD毒素诱导的神经元细胞死亡部分恢复[14]。因此通过精确调控mTOR信号通路，维持激活和自噬之间的平衡，mTOR调节剂可能是治疗PD的新途径。

目前，临床上用于治疗 PD 的药物主要有左旋多巴﹑金刚烷胺﹑多巴胺受体激动 剂和抗胆碱能药等。大多患者症状能够得到缓解，但这些药物不能减缓PD 的发展进程，无法阻止黑质多巴胺神经元进行性坏死凋亡，在治疗过程中出现的很多不良反应[15]。因此，寻找更为有效的治疗 PD 的药物，具有重要的临床意义。中药具有多个作用靶点，毒副作用小，安全性能高的优势。

中药调控实验研究

1 复方中药

龚小钢[16]研究发现中药大补阴丸通过增强DJ-1过表达上调PI3K/AKT信号通路中AKT磷酸化酸化位点Thr308水平，下调PI3K/AKT信号通路下游底物GSKSp蛋白表达，从而保护线粒体功能，使得细胞存活率上升。赵彩燕等[17]研究发现帕病1号方颗粒提高6-OHDA诱导的PD大鼠模型高﹑低剂量组P-AKT和bcl-2 蛋白表达上升，Bax蛋白表达下降，使得Bcl-2/Bax比值上升，AKT通过磷酸化抑制Bax蛋白的活性，上调Bcl-2表达，发挥抗凋亡作用。因此中药治疗PD的重要靶点可能是调节P-AKT蛋白表达激活PI3K/AKT 信号转导通路。龙金瑶[18]等研究发现由肉苁蓉﹑赤芍﹑制黄精﹑牡丹皮﹑丹参等药物组成的苁蓉舒痉方能够提高鱼藤酮所致帕金森病模型大鼠纹状AKT﹑P-AKT和mToR的表达，激活AKT/mToR通路，对大脑纹状体多巴胺神经元损伤产生保护作用。胡聃等[19]研究证实复方地黄颗粒通过阴虚风动证6-OHDA模型帕金森病大鼠PI3K/AKT 信号通路的激活，下调促凋Bax蛋白含量表达，抑制纹状体细胞凋亡，并呈剂量依赖关系。加味五虎追风散出自《晋男史传恩家传方》，主要用于祛风止痉，组方蝉蜕6g，天南 星6g，天麻12g，全蝎3g，僵蚕10g，大地棕根15 g。梁健芬等人[20-21]加味五虎追风散作用于鱼藤酮诱导的帕金森病大鼠模型提高TH表达﹑线粒体RCR﹑ATP合成酶活力及LC3B蛋白表达，降低p-mTOR表达。加味五虎追风散灌胃作用于帕金森病大鼠降低Beclin l﹑Lc3B蛋白表达，升高p-mTOR表达。表明加味五虎追风散通过调节线粒体-ATP-mTOR信号通路，促进自噬，发挥多巴胺能神经元保护作用。

2 中药单体

2.1 糖苷类 方艳[22]等研究红景天苷（Sal）预处理MPP+诱导的PD-MN9D 细胞损伤模型，实验结果表明Sal改善细胞活力降低，抑制MPP（+）诱导的凋亡，表现为剂量和时间依赖性，提高 DJ-1，p-AKT/AKT，p-GSK3β/GSK3β蛋白表达水平，抑制Cleavedcaspase3 蛋白表达。Sal预处理的PC12细胞中AKT的磷酸化增强，DJ-1是AKT的上游调控因子，Sal可能是通过DJ-1调控 AKT 等抗凋亡蛋白，在氧化应激和神经元保护的调控中发挥重要作用。Sal 能够明显减轻小鼠运动失调症状，改善行为学异常，降低小鼠中脑黑质TH和DAT神经元损伤，保护 DA 能神经元。研究发现表明[23]，Sal可能通过激活PI3K/AKT通路，抑制MPP（+）诱导的PC12细胞凋亡。

2.2 多糖类 枸杞多糖可以激活PI3k/AKT通路，抑制MPP+诱导的帕金森病模型细胞凋亡。李鹏[24]等用枸杞多糖处理体外培养的PC12细胞，p-AKT蛋白表达量增高，PI3k抑制剂LY294002加入后，细胞p-AKT蛋白表达量降低，枸杞多糖能够激活PC12细胞PI3k/AKT通路。有研究表明黑质AKT磷酸化蛋白降低能够导致PD患者多巴胺能神经元丢失[25]。枸杞多糖能够提高AKT磷酸化蛋白表达量，降低MPP+诱导的PC12细胞凋亡率，其机制可能是通过激活PI3K/AKT通路，发挥多巴胺能神经元的保护作用。

2.3 多酚类物质

2.3.1 姜黄素 从姜黄的干燥根中提取的姜黄素具有抗炎﹑抗氧化﹑抗肿瘤﹑抗凋亡﹑调节自噬等药理作用。姜黄素（Cur）干预鱼藤酮（Ro）诱导的PC12细胞，抑制了鱼藤酮对PC12细胞增殖活力的影响和细胞凋亡，姜黄素促进IGF-1﹑磷酸化的AKT（p-AKT）﹑磷酸化的FoxO3a（p-FoxO3a）表达升高，通过激活IGF-1/AKT/FoxO3a通路和PI3K/AKT/Bcl-2信号通路，抑制多巴胺能神经元细胞的凋亡[26-27]。

2.3.2 白藜芦醇 从葡萄﹑花生﹑桑椹属植物和瑞香中提取的白藜芦醇具有抗炎﹑抗氧化﹑调节自噬﹑抗惊厥﹑抗缺血和抗肿瘤作用。白藜芦醇通过激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶（AKT）/糖原合成酶激酶3信号通路，改善6-OHDA诱导的小鼠帕金森病[28]。李等[29]设计的吡哆醇-白藜芦醇复合物作为单胺氧化酶B抑制剂，部分化合物细胞毒性低，抗氧化活性好，血脑屏障通透性高。

2.4 类黄酮

2.4.1 淫羊藿苷 Chen 等[30]，淫羊藿苷显著诱导多巴胺能mes23.5细胞中AKT和ERK的磷酸化，且呈时间依赖性。而且采用LY294002或PD98059共处理可消除这些效应。LY294002通过阻断PI3K/AKT信号通路降低帕金森病小鼠纹状体多巴胺（DA）含量及黑质酪氨酸羟酶免疫反应阳性（TH-IR）神经元数目，说明淫羊藿苷可能通过PI3K/AKT和MEK/ERK通路发挥PD小鼠多巴胺能神经元保护功能。

2.4.2 黄芩素 Zhang等[31]应用黄芩素预处理6-羟多巴胺（6-OHDA）诱导的细胞，抑制了细胞凋亡。造模后再给予黄芩素，却不能恢复损伤细胞。黄芩素在PC12细胞中增加了转录因子nf-e2相关因子2 （Nrf2）/血液加氧酶1（HO-1）蛋白的表达，降低了Keap1表达，并呈现时间和浓度依赖性。黄芩素预处理可上调PKCα和AKT蛋白的磷酸化，且这种细胞保护作用可以被PKC﹑PI3K和AKT的选择性抑制剂阻断。因此黄芩素通过激活Keap1/Nrf2/HO-1抑制6-ohda诱导的PC12细胞氧化损伤，并参与PKCα和PI3K/AKT信号通路发挥神经保护作用，预防帕金森病。谢利霞等采用不同浓度的黄芩素干预PC12神经细胞中过表达α-syn的帕金森病细胞模型，降低α-syn的表达水平，激活LC3以及降低P62的水平，促进形成自 噬 小 体，并呈现浓度依赖性（ LC3为细胞自噬标志蛋白，P62是细胞的自噬底物）。因此黄芩素通过抑制mTOR通路，激活自噬促进了细胞因子清除α-syn的作用[32]。黄芩素（100mg/kg，灌胃给药6周）改善了鱼藤酮诱导的小鼠行为缺陷﹑多巴胺能神经元丢失﹑自噬功能障碍和线粒体功能障碍[33]。黄芩素（280 mg/kg，灌胃1周）能显著改善MPTP诱导的帕金森病模型小鼠的异常行为，缩短总爬杆时间，延长旋转潜伏期，增加垂直运动[34]。

2.4.3 EUE 杜仲皮（Eucommia ulmoides Ohv. Bark.EUE）具有补肝肾，强筋骨，安胎﹑降低血压等功效。Kwon S H等[35-36]研究采用EUE处理PDSH-SY5Y细胞模型，显著降低了6-ohda诱导的细胞毒性和死亡，抑制ROS生成以及线粒体功能障碍，抑制JNK﹑PI3K/AKT和GSK-3β的磷酸化，并且阻断NF-κB核易位情况。EUE通过激活JNK﹑PI3K/AKT﹑GSK-3β和NF-κB信号通路减轻氧化应激发挥PDSH-SY5Y细胞模型凋亡的保护作用。

2.5 生物碱 钩藤碱Chen等[37-38]研究表明钩藤的提取物去氢钩藤碱具有促进自噬作用，其中羟吲哚生物碱去氢钩藤碱B是Beclin-1依赖性自噬诱导剂，可通过AKT/ mTOR途径促进α-突触核蛋白的自噬清除。去氢钩藤碱通过下调PI3K/AKT/mTOR信号通路和RPS6KB1/P70S6K，上调MAP2K2/MEK2信号通路，抑制mTOR激活，诱导细胞自噬，消除N2A细胞中α-synuclein过表达。柯诺辛（去氢钩藤碱）10 mg/kg灌胃12周可改善鱼藤酮致帕金森病小鼠的运动障碍，与雷帕霉素（10mg /kg）相比效果无显著差异[39]。

2.6 二萜内酯类 雷公藤内醋醇（Triptolide，TP）是从中药雷公藤中提取出来的单体成分，研究报道TP具有抗炎﹑抗氧化应激以及免疫调节等作用。Geng等[40]研究发现TP能够抑制脂多糖处理后的PC12细胞表达COX-2，抑制PGE2生成，下调NF-κB表达，并呈剂量依赖性，显著抑制PC12中p38﹑ERK1/2 （p42/p44）和AKT的磷酸化，发挥神经保护作用。

2.7 类固醇类 葛科立[41]研究发现人参皂苷 Rg1预处理能够激活 PI3K/AKT/ERK信号通路，上调mes23.5模型细胞TH﹑Bc-l 2﹑AKT 表达，抑制细胞凋亡，降低6-OHDA 对MES23 .5（杂交瘤性多巴胺能神经细胞株）细胞损伤。

2.8 类胡萝卜素 番红花苷是藏红花中发现的一种类胡萝卜素，具有抗凋亡﹑抗炎和抗氧化活性的作用，LI X[42]等研究发现藏红花素显著改善了鱼藤酮（ROT）诱导PD模型大鼠的行为。在细胞水平上，显著激活PI3K/AKT通路，显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表达；增加酪氨酸羟化酶（TH）和多巴胺（DA）水平，并且促使α-synuclein水平下降。藏红花素能够提高microRNA-7 （miRNA-7）和miRNA-221的表达，促进AKT/mTOR通路的激活，在rot诱导的PD中发挥神经保护作用。

综上所述，帕金森病是中枢神经系统常见的退行性疾病，病理特征是黑质多巴胺神经元变性减少，路易小体形成。目前帕金森治疗是对症补充多巴胺，对于多巴胺能神经元的进行性减少，并没有特效保护方法。中药具有多途径多靶点副作用小的特点。目前研究发现中药抗氧化﹑抗炎﹑抗凋亡和调整细胞自噬的作用对多巴胺神经元有保护作用，中药复方和中药单体能够通过调控PI3K/AKT/mTOR通路调节自噬﹑促进α-syn清除﹑抑制多巴胺神经元的凋亡，因此中药在PD治疗中具有广阔的前景。