嚴(yán)美茹 張燕平 羅瑞琦 王思媛

腦出血是一種常見(jiàn)的臨床神經(jīng)系統(tǒng)疾病，是指原發(fā)非外傷性腦實(shí)質(zhì)內(nèi)血管的破裂，約占腦卒中的 15%，占突發(fā)性腦死亡的20%～30%，是目前全球范圍內(nèi)具有高致殘率和高致死率的一種腦血管疾病。研究顯示，50%腦出血患者在發(fā)病后48 h 內(nèi)死亡，70%～80%存活者遺留后遺癥，如認(rèn)知功能障礙、癲癇等，僅約20%存活者能夠恢復(fù)正常的自理能力，腦出血極大地增加了患者家庭和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。Kim 等的研究顯示，在腦出血患者大腦中可觀察到炎癥因子的釋放及神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）的損傷和凋亡，這提示炎癥反應(yīng)和神經(jīng)元的凋亡可能在腦出血繼發(fā)性損傷的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。因此，對(duì)腦組織炎癥反應(yīng)的抑制和神經(jīng)元凋亡的調(diào)控可能是治療腦出血的關(guān)鍵。在眾多參與細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，磷脂酰激醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt 或PKB）信號(hào)通路極為重要，其在促進(jìn)細(xì)胞的增殖、分化及抑制神經(jīng)元凋亡等方面發(fā)揮了重要作用。有研究表明，該通路與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生密切相關(guān)，能夠調(diào)控腦血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病等多種病理變化過(guò)程。本文對(duì)PI3K/Akt 信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特點(diǎn)、與腦出血之間的關(guān)系以及基于該通路探討藥物對(duì)腦出血的作用進(jìn)行綜述。

一、PI3K/Akt 信號(hào)通路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

作為細(xì)胞內(nèi)磷酸化過(guò)程中的轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，PI3K與Akt 在多種生物學(xué)進(jìn)程中發(fā)揮作用。研究表明PI3K/Akt 信號(hào)通路是細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、翻譯、新陳代謝、增殖和凋亡的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，能夠通過(guò)調(diào)控凋亡蛋白和凋亡基因抑制細(xì)胞凋亡，達(dá)到保護(hù)腦組織的目的。

1. PI3K

PI3K 是重要的抗凋亡調(diào)節(jié)因子，根據(jù)其結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)模式和底物特異性被分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。其中Ⅰ型又包括ⅠA 和ⅠB，ⅠA 類(lèi)PI3K 是由催化亞單位P110 和調(diào)節(jié)單位P85 組成的異二聚體，主要作用于酪氨酸激酶，具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶和磷脂酰激酶雙重活性。P85 的2 個(gè)結(jié)構(gòu)域能與相應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)的靶蛋白發(fā)生作用；P110 的6 個(gè)結(jié)構(gòu)域具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性，參與調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和分化。ⅠB 類(lèi)主要作用于G 蛋白偶聯(lián)受體。PI3K 的底物主要為PI、PIP和PIP2，其中，Ⅰ型PI3K 的底物主要為PI、PIP和PIP2，激活后可抑制細(xì)胞自噬；Ⅱ型PI3K 的底物主要為PI 和PIP，與自噬關(guān)系不大；Ⅲ型 PI3K底物主要為 PI，激活后可促進(jìn)細(xì)胞自噬。由于Ⅰ型PI3K 在多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮作用，因此目前對(duì)其研究最為廣泛。PI3K 的激活方式有2 種，一種是與磷酸化后具有酪氨酸殘基的連接蛋白或生長(zhǎng)因子受體相互結(jié)合，從而改變二聚體構(gòu)象，使其被誘導(dǎo)激活；另一種是通過(guò)Ras 與P110 結(jié)合，使PI3K 活化。PI3K 被上游信號(hào)分子激活后，能夠催化質(zhì)膜上的PIP2 轉(zhuǎn)變?yōu)镻IP3，與下游Akt 的PH 結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，從而影響下游的信號(hào)分子（如Akt、PDK1 等），進(jìn)一步發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、生長(zhǎng)、凋亡、增殖及遷移的作用。

2. Akt

Akt 是相對(duì)分子質(zhì)量為 57 kDa 的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，能夠使許多細(xì)胞系統(tǒng)中的下游凋亡因子失活，在介導(dǎo)生長(zhǎng)因子對(duì)細(xì)胞的抗凋亡作用中起關(guān)鍵作用。Akt 家族主要有3 個(gè)亞型，即Akt1（PKBα）、Akt2（PKBβ） 和Akt3（PKBγ）， 各個(gè)亞型之間聯(lián)系緊密，在不同的細(xì)胞環(huán)境下，又存在功能差異，與抑制細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞增殖等多個(gè)環(huán)節(jié)有關(guān)。其中，Akt1 是細(xì)胞生長(zhǎng)通路中的關(guān)鍵蛋白，能夠誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成并促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡；Akt2 是胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要蛋白，主要和胰島素共同調(diào)節(jié)糖類(lèi)物質(zhì)的代謝，與細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)；Akt3 在睪丸和腦中有較高的表達(dá)水平，具體作用仍需進(jìn)一步研究，可能與調(diào)節(jié)細(xì)胞的大小和數(shù)目有關(guān)。Akt 的一級(jí)結(jié)構(gòu)有4 個(gè)結(jié)構(gòu)域，分別是PH 結(jié)構(gòu)域、接頭區(qū)、催化結(jié)構(gòu)域和 C 端調(diào)節(jié)區(qū)，其激活與 Thr-308 在其催化結(jié)構(gòu)域或 Ser-473 在C 端的磷酸化有關(guān)。PI3K 作為Akt 的上游活化酶，能與其PH 結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，使Akt 轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，引起構(gòu)象改變。同時(shí)，Thr-308 和Ser-473 發(fā)生磷酸化，使Akt 發(fā)生級(jí)聯(lián)活化，誘導(dǎo)核移位，影響轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)器，例如使Bad、forkhead 轉(zhuǎn)錄因子、Caspase-9 、Caspase-3 、核因子κB 等蛋白磷酸化發(fā)揮抗凋亡、促進(jìn)細(xì)胞存活的作用。

二、PI3K/Akt 信號(hào)通路與腦出血發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

越來(lái)越多的研究表明，PI3K/Akt 信號(hào)通路與腦出血后的繼發(fā)性腦損傷有關(guān)。Bao 等（2016 年）建立大鼠腦出血模型，于6 h 后發(fā)現(xiàn)大鼠腦血腫周?chē)M織的PI3K、p-Akt 表達(dá)增多，1 d 時(shí)表達(dá)達(dá)到高峰，3 d 時(shí)表達(dá)減少，7 d 時(shí)少量表達(dá)，提示PI3K/Akt 信號(hào)通路參與了腦出血的病理變化過(guò)程，該通路可能與腦出血后的繼發(fā)性腦損傷有關(guān)。

1. PI3K/Akt 與腦出血后的自噬與凋亡

凋亡是調(diào)節(jié)細(xì)胞死亡的主要機(jī)制，不僅存在于細(xì)胞損傷過(guò)程中，還發(fā)生于細(xì)胞正常發(fā)育過(guò)程中。自噬主要是對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自我消化的過(guò)程，是將已經(jīng)受損和生物學(xué)功能喪失的細(xì)胞成分運(yùn)輸至溶酶體，在其中進(jìn)行降解、再循環(huán)的過(guò)程。當(dāng)自噬小體形成超過(guò)溶酶體的降解能力時(shí)，自噬會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。神經(jīng)元的凋亡是腦出血后繼發(fā)性腦損傷的重要病理變化過(guò)程，受多種因素調(diào)控。同時(shí)，神經(jīng)元的自噬與腦出血的發(fā)生也有密切聯(lián)系。有研究者發(fā)現(xiàn)，腦出血后在血腫組織周?chē)蓹z測(cè)到大量凋亡細(xì)胞，同時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)自噬泡以及自噬相關(guān)蛋白Beclin1、LC3 的表達(dá)水平升高。此外，大量研究表明，PI3K/Akt 信號(hào)通路在細(xì)胞凋亡和自噬中起著至關(guān)重要的作用，例如Cao 等發(fā)現(xiàn)，莫非替尼能通過(guò)調(diào)控PI3K/Akt 信號(hào)通路抑制自噬和凋亡，從而保護(hù)小鼠海馬神經(jīng)元。Chen等發(fā)現(xiàn)，亞甲藍(lán)能夠引起大鼠腦出血后的PI3K、Akt 發(fā)生活化，使用PI3K 的選擇性抑制劑渥曼青霉素（Wortmannin）后，亞甲藍(lán)的抗凋亡作用明顯被逆轉(zhuǎn)，這提示PI3K 參與了腦出血后神經(jīng)元凋亡的過(guò)程。Zhang 等（2016 年）通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)上調(diào)Dickkopf 相關(guān)蛋白1（DDK-1）在大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡過(guò)程中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)DDK-1 能抑制Akt 磷酸化過(guò)程，促進(jìn)神經(jīng)元的凋亡，這提示Akt 也參與了神經(jīng)元的凋亡過(guò)程。堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）是一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，能減少損傷因素對(duì)神經(jīng)元的破壞，對(duì)中樞神經(jīng)元具有保護(hù)作用。Yu等（2017 年）發(fā)現(xiàn)予大鼠bFGF 后其腦出血灶旁腦組織p-Akt 表達(dá)顯著上調(diào)，細(xì)胞凋亡數(shù)量減少，提示bFGF 增強(qiáng)了Akt 的磷酸化水平，減少了腦出血后細(xì)胞凋亡數(shù)量，進(jìn)一步提示p-Akt 具有顯著的抗凋亡作用，可增強(qiáng)腦組織對(duì)出血性損傷的耐受性。因此，對(duì)于PI3K/Akt 信號(hào)通路靶點(diǎn)藥物的研究可能有助于調(diào)控腦出血后的繼發(fā)性自噬和凋亡。

2. PI3K/Akt 與腦出血后的神經(jīng)炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是機(jī)體對(duì)腦出血的一種防御反應(yīng)，血液進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)會(huì)觸發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起血腫周?chē)罅垦装Y細(xì)胞和炎癥因子積聚，從而引發(fā)神經(jīng)炎癥反應(yīng)。同時(shí)，炎癥反應(yīng)過(guò)程中所釋放的炎癥介質(zhì)會(huì)損傷血腦屏障、加劇腦水腫的形成，進(jìn)一步觸發(fā)繼發(fā)性腦損傷。研究顯示，在腦出血發(fā)生后，小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，神經(jīng)炎癥因子TNF-α、IL-1 及 IL-6 的表達(dá)水平升高。同時(shí)，大量研究表明PI3K/Akt 信號(hào)通路在抑制炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，例如Gong 等發(fā)現(xiàn)神經(jīng)節(jié)苷脂（GM1）可以通過(guò)調(diào)控PI3K/Akt 信號(hào)通路抑制炎癥反應(yīng)，降低炎癥因子的表達(dá)水平，達(dá)到保護(hù)神經(jīng)元的作用。陳慧等證實(shí)人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞能夠通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)通路在出現(xiàn)缺血性腦損傷時(shí)降低炎癥反應(yīng)程度，改善神經(jīng)功能。Zhang 等對(duì)蛛網(wǎng)膜下腔出血大鼠使用丙泊酚后發(fā)現(xiàn)其腦組織核因子κB、IL-1 和 TNF-α 表達(dá)水平均下降，加入PI3K 抑制劑LY294002 后則消除了這種變化，這提示丙泊酚在發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)作用時(shí)是通過(guò)調(diào)控該通路實(shí)現(xiàn)的，可能是通過(guò)調(diào)控下游的核因子κB 進(jìn)而發(fā)揮作用。黃嘉慧等使用紅景天苷干預(yù)大鼠腦缺血模型的研究也印證了上述結(jié)論。由此提示，干預(yù)PI3K/Akt 信號(hào)通路和下游核因子κB 靶點(diǎn)在調(diào)控腦出血后的炎癥反應(yīng)中均能發(fā)揮作用。

三、以PI3K/Akt 信號(hào)通路為靶點(diǎn)治療腦出血的藥物

目前，研究者們對(duì)PI3K/Akt 信號(hào)通路作為治療腦出血后繼發(fā)性腦損傷的分子靶點(diǎn)已進(jìn)行了大量的藥物干預(yù)研究。重組人促紅細(xì)胞生成素（rhEPO）是在腦組織中廣泛表達(dá)的一種具有調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生長(zhǎng)作用的細(xì)胞因子，對(duì)神經(jīng)元有明顯的保護(hù)作用。Xiang 等（2016 年）建立了大鼠腦出血模型，經(jīng)腹腔注射rhEPO，發(fā)現(xiàn)其腦內(nèi)PI3K、Akt的表達(dá)水平顯著升高，PI3K/Akt 信號(hào)通路被激活，神經(jīng)元凋亡被抑制，神經(jīng)元損傷程度減輕。Han 等（2012 年）發(fā)現(xiàn)，對(duì)腦出血后小鼠經(jīng)尾靜脈注射人源重組胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 可以提高其體內(nèi)Akt的活性，延緩p-Akt 下降的幅度和速度，減少腦出血后神經(jīng)元的凋亡數(shù)量。黃體酮是中樞神經(jīng)及周?chē)窠?jīng)合成、分泌的神經(jīng)甾體，可以激活PI3K/Akt 信號(hào)通路，減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)、血腦屏障的破壞和脂質(zhì)過(guò)氧化程度，在腦卒中后具有保護(hù)神經(jīng)元的作用。鄭建新等發(fā)現(xiàn)，黃體酮可增強(qiáng)依達(dá)拉奉對(duì)PI3K/Akt 信號(hào)通路的激活作用，提高PI3K、Akt 的表達(dá)水平，促進(jìn)其磷酸化，從而降低核因子κB 和Caspase-9 的表達(dá)水平，更有效地調(diào)控腦出血后的氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)。

同時(shí)，針對(duì)此信號(hào)通路的分子靶點(diǎn)的中醫(yī)藥研究也不少，吳曉光等（2016 年）予小鼠腦出血模型灌胃補(bǔ)陽(yáng)還五湯14 d 后發(fā)現(xiàn)，其體內(nèi)TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞明顯減少，p-Akt、Bcl-2 表達(dá)水平升高，這提示補(bǔ)陽(yáng)還五湯對(duì)PI3K/Akt 信號(hào)通路有激活作用，抑制了腦出血引起的神經(jīng)元凋亡。俞曉飛等（2017 年）發(fā)現(xiàn)生地大黃湯能夠降低腦出血后大鼠的神經(jīng)功能缺損評(píng)分，改善腦組織炎性損傷程度，減少細(xì)胞凋亡數(shù)量，發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元的作用。謝作常等發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)生大黃灌胃處理的腦出血大鼠體內(nèi)Akt 表達(dá)水平升高，而注射PI3K 的選擇性抑制劑Wort 后其體內(nèi)的Akt 表達(dá)水平下降。這提示生大黃能通過(guò)影響Akt 的表達(dá)水平發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元的作用。

四、展 望

神經(jīng)炎癥反應(yīng)和神經(jīng)元的凋亡是腦出血后腦組織發(fā)生一系列繼發(fā)性損傷的重要病理過(guò)程，減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)程度和抑制神經(jīng)元凋亡是治療腦出血的新思路。研究表明，信號(hào)通路的激活是啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的前提。如果能對(duì)信號(hào)通路進(jìn)行早期干預(yù)，便能減輕細(xì)胞凋亡的程度，從而達(dá)到保護(hù)腦組織的作用。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究者發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt 信號(hào)通路參與了腦出血發(fā)生發(fā)展的過(guò)程，對(duì)此通路也進(jìn)行了大量的藥物干預(yù)研究，其靶點(diǎn)作用也逐漸被肯定。但該信號(hào)通路在腦出血中的特異性仍有待進(jìn)一步研究，同時(shí)，在干預(yù)該信號(hào)通路上，中醫(yī)藥也發(fā)揮了不容忽視的作用，因此，探究中醫(yī)藥對(duì)此靶點(diǎn)的作用具有重要意義。