mTOR信号通路抑制剂与卵巢损伤保护
PI3K-Akt-mTOR信号通路抑制剂
PI3K-Akt-mTOR通路作为细胞内非常重要的信号转导途径，在细胞的生长、存活、增殖、凋亡、血管生成、自吞噬等过程中发挥着极其重要的生物学功能，该通路的紊乱会引起一系列的疾病，包括癌症、神经病变、自身免疫性疾病和造血型疾病。
PI3K主要通过两种方式激活，一种是与具有磷酸化酪氨酸残基的生长因子受体或连接蛋白相互作用,引起二聚体构象改变而被激活;另一种是通过Ras和p直接结合导致PI3K的活化。PI3K被激活后，在质膜上产生第二信使PIP3，然后PIP3与细胞内含有PH结构域的信号蛋白Akt和PDK1结合，促使PDK1磷酸化Akt蛋白的Ser导致Akt的活化。活化的Akt通过磷酸化作用激活mTOR信号通路。mTORC1和mTORC2复合物通过调节剂如p70S6K和4E-BP1来调控蛋白合成和细胞生长等。?PI3K激酶抑制剂PI3激酶（磷脂酰肌醇3-激酶,PI3Ks)属于脂质激酶家族，能够磷酸化磷脂酰肌醇的肌醇环3’-OH端。PI3Ks分为3个不同的亚族，I型PI3Ks是由调控亚基和kDa催化亚基（IA家族有3个亚型：α-,β-，δ-;IB家族只有一个亚型：γ-）组成的异质二聚体。在某些肿瘤细胞内发现pα的突变结构。II型PI3Ks为结构较大的同型酶（C2α-,β-和γ-)，对wortmannin敏感但抗LY活性。III型PI3Ks只有一个成员，hVps34p。它在mTOR信号通路相关的蛋白分选和营养传感中起着重要的作用。
?Akt激酶抑制剂Akt(也称为PKB)是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在调控细胞生存、胰岛素信号、血管生成和肿瘤形成中扮演着重要的角色。Akt是PI3K通路下游的调节分子，活化的Akt分子磷酸化分布广泛的底物包括转录因子（如FOXO1）,激酶（GSK-3,Raf-1,ASK,Chk1）和传递关键信号的其他蛋白（如Bad，MDM2）从而参与相关的生理活动。Akt的两个关键位点磷酸化后得以完全激活：Ser(被PDK1磷酸化)andThr(被mTOR和DNA-PK磷酸化)。目前确定Akt有三个同型异构体：Akt1,Akt2和Akt3（也称为PKBα,PKBβ和PKBγ)。
?mTOR激酶抑制剂mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白，FK结合蛋白12(FKBP12)-雷帕霉素相关蛋白1）是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，属于磷脂酰肌醇3-激酶相关激酶家族，在调控许多通路的信号传导中发挥着重要作用，包括胰岛素信号、营养传感信号和有丝分裂信号。mTOR蛋白分子量较大(kD),包含HEAT重复序列、FAT结构域、FRB（FKBP12-雷帕霉素结合）结构域、激酶结构域、NRD及FATC结构域。雷帕霉素与细胞内的受体FKBP12结合，然后与mTOR中的FRB区结合抑制酶的活性。细胞中mTOR以两种复合物的形式存在：mTORC1和mTORC2.mTORC1由几个蛋白组成包括调控相关蛋白Raptor，mTORC2包括调节蛋白Rictor。只有mTORC1对雷帕霉素敏感（rapamycin）。最广为人知的mTORC1磷酸化靶点是蛋白翻译系统的关键组成成分，4E-BP和p70-S6激酶1。mTORC2在肌动蛋白组织中极具意义。mTORC2能磷酸化和激活Akt.蛋白。PI3K信号通路借助结节性硬化蛋白（TSC1、TSC2）调节mTOR蛋白。TSC蛋白激活小GTPaseRheb,，然后结合和激活mTOR激酶结构域。
mTOR激酶抑制剂
货号产品名称作用靶点R-RapamycinmTORDescription：抗真菌和免疫抑制剂，mTOR蛋白特异性抑制剂。雷帕霉素与FKBP-12形成复合物然后结合mTOR抑制其活性。抑制IL2诱导的p70S6激酶磷酸化和激活作用。抑制G1期淋巴因子诱导的细胞增殖，诱导小鼠B细胞凋亡。不可逆的阻滞酿酒酵母细胞循环，使处于G1期。作用机理不同于FK和其他免疫抑制剂，在器官移植患者治疗中具重要作用。可通过腹腔注射（i.p.）、肌肉注射（i.m.）或静脉注射（i.v.）进行体内动物实验。R-RidaforolimusmTORDescription：同义名为Deforolimus,AP，免疫抑制剂，新型的mTOR小分子抑制剂。通过阻断mTOR信号通路可抑制肿瘤细胞生长、分化、代谢和血管生成。临床研究显示Ridaforolimus对超过85%晚期实体瘤病人表现出抗肿瘤活性。对晚期肉瘤病人治疗低毒性，具良好前景的临床疗效。联合使用MEK抑制剂和mTOR抑制剂-雷帕霉素或类似物ridaforolimus协同抑制人肺癌细胞系增殖，并非促进细胞死亡。T-TemsirolimusmTORDescription：同义名为CCI-，Torisel。雷帕霉素（rapamycin)衍生物，具抗肿瘤活性的mTOR抑制剂。乳腺癌肿瘤中表现出抗血管生成活性从而促进其抗肿瘤能力。在移植瘤模型中体内联合使用dexamethasone（地塞米松）表现出协同性抗骨髓瘤活性。初期成人ALL（急性淋巴细胞白血病）临床前模型中Temsirolimus具诱导凋亡和抑制生长活性。小细胞肺癌细胞系或顺铂治疗无效患者的细胞系使用Temsirolimus可逆转顺铂耐药性现象。N-NVP-BEZ,FreeBasePI3K/mTORDescription：NVP-BEZ可同时抑制PI3K和mTOR激酶活性，作用于酶的ATP结合巢。可高效且特异性阻断PI3K通路的功能性失调激活并诱导G(1)阻滞。还可以抑制动物模型中人癌症细胞的生长。体内实验表现出抗肿瘤活性。强力抑制体外VEGF诱导的细胞增殖、生存和体内VEGF诱导的血管生成。可有效终止PI3K激酶过度活化导致的拉帕替尼（lapatinib）抵抗效应。同源性B16小鼠黑素瘤肿瘤模型内该化合物明显降低肿瘤生长速度和淋巴结转移，无明显的毒性。另外能阻止新血管生成和促进肿瘤坏死。1.mTOR抑制剂雷帕霉素或能抑制卵巢衰老
在卵巢中，原始卵泡库是卵泡发育基础，它一旦形成，原始卵泡就逐渐依次离开原始卵泡库开始生长，直至更年期原始卵泡库接近枯竭。
mTOR可对细胞外包括生长因子、胰岛素、营养素、氨基酸、葡萄糖等多种刺激产生应答，参与细胞生长与代谢。其中，雷帕霉素是mTORC1的抑制剂，已经有报道证实其可能参与延缓衰老。但雷帕霉素对于原始卵泡库的维持以及预防卵巢早衰功能尚未研究。
作者通过构建两种动物模型展开研究：选用8周龄跟8月龄小鼠（相当于人类20–30岁以及38–47岁两个年龄段）进行为期两周雷帕霉素注射处理。
作者发现与对照组相比，雷帕霉素组小鼠动情周期改变，表现为间期延长。通过检测雌、孕激素以及卵泡雌激素发现，雷帕霉素组小鼠孕酮激素明显降低。同时，卵巢体重相对减轻。
作者发现在雷帕霉素组小鼠中只有mTORC1信号通路出现明显降低，而PI3K（akt）并无明显变化。
进一步的形态学分析发现，雷帕霉素组小鼠卵巢黄体减少，原始卵泡数量相对较多。
以上实验证明，雷帕霉素的处理可以维持原始卵泡库，抑制卵泡的发育成熟以及黄体的生成。
作者通过停止注射雷帕霉素，继续观察两月后，发现小鼠动情周期恢复，孕激素水平也回升，在进行生育力测试实验时，发现虽然随着年龄增加，小鼠生育水平降低，16月龄时对照组小鼠已经不能生育，但雷帕霉素小鼠依旧可以繁育小仔。而且发现虽然8周龄小鼠只经过短期雷帕霉素处理，其生育时间明显延长。
随着年龄增长，雷帕霉素组和对照组小鼠卵泡质量均下降。但经过雷帕霉素处理后，异常卵细胞比率相对于对照组明显降低。由于卵泡质量与线粒体功能相关，而线粒体的活性可以通过JC-1染色比率来衡量。作者发现在雷帕霉素处理后，雷帕霉素组线粒体活性明显高于对照组，且这种现象在4.5月龄就已出现。
在前面研究的8周小鼠模型，短期雷帕霉素处理可以延长卵巢寿命，但去除雷帕霉素后，小鼠卵巢功能恢复。为了避免雷帕霉素对青春期卵巢生育能力的干扰，作者选用八月龄小鼠（相当于更年期）卵巢功能的研究，观察其延缓卵巢衰老的功能是否依旧存在。
研究发现类似的现象依旧存在：小鼠卵巢体重下降，卵泡发育受到抑制。在经过两个月交配实验后发现，雷帕霉素组雌鼠逐渐恢复生育能力，其产仔率明显高于对照组。实验证实，对于8月龄雌鼠，雷帕霉素延缓卵巢衰老的功能依旧存在。
当然，雷帕霉素是否能用于临床，帮助女性延缓卵巢衰老或者帮助卵巢早衰患者恢复卵巢功能，需要进一步的验证。
2.卵巢早衰是指女性月经初潮年龄正常或青春期延迟，第二性征发育正常的女性，而在35岁之前出现卵巢萎缩性持续闭经，血卵泡刺激素水平升高，血雌二醇水平显著低落的内分泌疾病。同时，临床上表现第二性征退缩，月经失调，闭经,性功能降低，不孕，围绝经期综合症等一系列症状。卵巢早衰的病因繁多，发病机制复杂。其中放疗、化疗、手术因素等医源性因素是导致卵巢早衰的发生。40岁之前的妇女，在形卵巢囊肿、卵巢周围组织手术时可损伤卵巢血液供应，但导致其卵巢早衰发生具体机制尚未明确。
卵巢的基本组成单位是卵泡。在人类胚胎期，原始卵泡的数目就已经固定。大量原始卵泡形成后聚集在卵巢皮质部位，形成原始卵泡库。原始卵泡库是卵泡发育基础，它一旦形成，原始卵泡就逐渐依次离开原始卵泡库开始生长，直至更年期原始卵泡库接近枯竭。因此，原始卵泡的过度激活，是卵巢早衰的最根本的发病机制。
近日，有研究指出mTORC1抑制剂雷帕霉素可以抑制医源性损伤导致的卵巢早衰的发生。
首先作者构建小鼠卵巢损伤模型：一侧手术切除1/3体积卵巢，对侧卵巢未进行手术。
三周后观察卵巢形态发现手术切除组卵巢切口附近明显聚集着初级卵泡与次级卵泡，并且原始卵泡所占比例减少，作者检测了卵泡发育关键基因表达上调，提示卵巢中原始卵泡发生激活进而生长发育。然后作者检测了Erk/MAPK,PI3K,mTORC1信号通路均发生变化，提示其可能参与手术后原始卵泡的激活。
然后，作者通过在手术切除前12h,手术切除后向小鼠注射mTOR抑制剂雷帕霉素，PI3K抑制剂AKTVIII与MAPK抑制剂U等，发现只有mTOR抑制剂雷帕霉素能够抑制手术切口附近原始卵泡激活现象。
作者为了探究mTOR抑制剂雷帕霉素能够抑制手术切口附近原始卵泡激活的机制，进行多核糖体图谱RNA-seq分析发现卵巢手术后转录水平显著增高。通过对RNA-seq数据中基因表达水平变化明显的基因进行的KEGG分析发现，神经生长因子NGF在手术切除组卵巢中显著增加，提示NGF可能参与手术后切口附近原始卵泡的激活与生长发育。
通过对出生后2.5天的小鼠卵巢，给予NGF处理后体外培养发现NGF的处理可以促进原始卵泡的激活与发育。
卵泡计数实验结果发现NGF组原始卵泡数目减少，初级卵泡数目增多，这种差异具有明显统计学意义。而这种现象可以被mTOR抑制剂雷帕霉素所抑制。
通过以上的实验，作者证明了手术切除卵巢组织后，切口附近神经生长因子NGF的表达增加，可能通过调控mTOR信号通路导致伤口附近原始卵泡激活，进而导致卵巢中原始卵泡储备减少，引起卵巢功能衰退甚至卵巢早衰的发生。
3.mTOR抑制剂依维莫司延缓肿瘤生长同时保护卵巢,避免化疗影响生育
GoldmanKN,ChenetteD,ArjuR,etal.mTORC1/2inhibitionpreservesovarianfunctionandfertilityduringgenotoxicchemotherapy.[J].ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,,(12):.
来自纽约大学的研究者们在小鼠水平发现这种叫做"everolimus"的药物能够有效保护小鼠的卵巢在经历化疗药物环磷酰胺治疗乳腺癌后所引发的，卵子无法正常生成的负面影响。
研究者们通过给雌鼠everolimus的处理，同时给予化学药物的治疗，发现它们相比只经历化学治疗的小鼠能产生更多的后代。
在这一研究中，研究者们每周固定地给雌性小鼠进行环磷酰胺的处理，之后将小鼠分为三组，分别进行everolimus、实验性药物INK以及对照处理。结果显示：everolimus或INK都能够阻断mTOR的活性。此前已知everolimus能够延缓肾癌以及乳腺癌中肿瘤细胞的生长，而INK则是一种试验性的mTOR的抑制剂。
烷基化的化学疗法，例如环磷酰胺等，是通过损伤正在分裂的细胞的DNA起到杀伤肿瘤的效果。近年来，有研究发现环磷酰胺能够激活细胞中mTOR的表达水平，而mTOR则会导致卵巢滤泡的成熟与分化。因此，环磷酰胺同时对于生殖细胞也具有杀伤作用。
因此，作者认为加入mTOR抑制剂或许可以有效解决这一负面效应。
特别地，研究者们发现在使用了mTOR抑制剂的化疗小鼠的生育后代的数量平均为7.4，而仅仅接受化疗的小鼠生育后代的数量则为3.4.此外，相比对照组小鼠来说，接受了mTOR药物治疗的小鼠卵巢滤泡的的数量下降了64%。而药物使用剂量与此前证明的用于乳腺癌患者的治疗剂量大致相当。
不过，研究者们指出，这一药物对于一般意义上的不孕不育则不会有效果。
研究者称，如果后续的试验结果依旧令人满意，那么就可以将everolimus作为保护卵巢不受化疗伤害的有效药物。
赞赏
转载请注明：http://www.noskm.com/wazz/9081.html
