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关键词：AKT 消化道 肿瘤
摘要：PI3K/AKT信号传导通路是细胞内重要的信号传导通路之一，AKT作为下游信息分子参与调节肿瘤细胞的增殖、存活、迁移、黏附、肿瘤血管生成等过程，并在胃癌、肝癌等多种常见肿瘤中有高表达。本文就AKT与消化道肿瘤关系的研究进展作一综述。
AKT又称PKB（蛋白激酶B），是原癌基因 c-AKT 表达编码的一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是体内重要的凋亡抑制蛋白。AKT作为下游信息分子参与了PI3K/AKT信号转导通路，它可诱导各种编码抗凋亡蛋白基因的表达，或通过信号偶联而不依赖转录方式直接抑制凋亡发生[1]，并且AKT还参与了细胞的增殖、分化，在多种常见肿瘤中有高表达。因此，AKT可能为肿瘤的治疗提供新的靶点，已成为目前研究的热点。
1 AKT的结构特点
AKT分子量约为 60KD，是PI3K/AKT 信号转导通路的核心。AKT的持续活化与肿瘤的发生、发展密切相关。研究发现，目前在哺乳动物中，AKT家族有三个亚型，分别为AKT1/ PKBα、AKT2/ PKBβ、 AKT3/ PKBγ [2]，其中以AKT2 的作用为主并参与了下游底物的活化[3]。AKT从N端到 C 端依次为 PH 结构域、激酶/催化结构域和调节结构域。PH 结构域可介导AKT与PIP3的结合，并在AKT的激活过程中介导AKT 膜转位，该结构域的突变或缺失可导致AKT活性降低或丧失。激酶/催化结构域中的308位苏氨酸的磷酸化为AKT活化所必需，该结构域和蛋白激酶A和蛋白激酶C有约70%的同源性。调节结构域含有AKT活化所必需的第二个磷酸化位点（Ser473），该位点的磷酸化使AKT的活性达到最大。
PI3K激活的AKT可以通过磷酸化作用激活或抑制其下游靶蛋白 Bad、Caspase9、NF-κB、Forkhead、mTOR、Par-4、p21 等，从而介导多种生长因子等诱发的细胞增殖，经多种途径促进细胞存活。
2 AKT与消化道肿瘤
2.1 食道癌
食管癌是我国高发恶性肿瘤之一，死亡率居我国恶性肿瘤的第四位。王朝阳等[4]研究发现，EGFR、Raf、AKT在正常食管黏膜中呈弱阳性表达，而在食管癌组织中呈强阳性过度表达，且表达部位为细胞核，其中Raf和AKT在食管癌中的高表达具有相关性。EGFR是酪氨酸激酶受体家族成员之一，酪氨酸激酶受体家族信号转导的共同通路主要是Ras/Raf/MEK/ERK和PI3K/AKT，Ras和AKT通路处于酪氨酸激酶受体信号传导的下游，调节着细胞凋亡、生长以及一些重要基因的表达，两者在不同的细胞中或相互拮抗、或相互协同[5]。Culmsee的研究[6]中发现有的肿瘤细胞可以抵抗Raf基因沉默，他认为是因为信号传导通过替代途径，可能就是AKT途径造成的。
2.2 胃癌
胃癌是排名第四位的全球最常见的恶性肿瘤，且位居东亚地区常见癌症的首位。胃癌患者癌细胞中存在AKT激酶活性增高的现象[7]，并且AKT的基础活性与胃癌细胞的分化程度呈负相关，与恶性程度呈正相关[8]。研究发现在胃癌组织中，AKT的上游调节器HGF及其受体c-Met呈现高表达状态，使用c-Met小分子量抑制剂PHA-665752后可使AKT信号的激活减弱，从而使胃癌异种移植模型中肿瘤细胞减少[9]。
近年来发现PI3K/AKT可通过激活底物HIF- 1α来诱导HIF- 1α下游基因VEGF的表达，从而影响肿瘤的生长、发展。Kobayashi等[10]在研究PI3K /AKT信号通路与HIF -1α和VEGF表达的关系时发现，57%胃腺癌组织中可检测到AKT高表达，4 个胃癌细胞系在使用PI3K抑制剂LY294002后AKT水平下降，同时VEGF分泌亦明显减少。
另外，PI3K/AKT信号通路也参与了胃癌化疗耐药的机制，研究发现胃癌细胞对化疗药物的耐受与其自身表达AKT活性增强有关[8]。
2.3 肝癌
原发性肝癌是常见的消化系统恶性肿瘤，约占消化系统肿瘤的20%以上，其中肝细胞肝癌约占 90%，其生物学特征为易复发、易转移、预后差、死亡率高。
肝癌的肿瘤分级和癌细胞肝内转移、血管侵犯与PI3K/PTEN/AKT/mTOR信号通路有关，主要表现为PTEN基因下调和AKT及 mTOR的过表达[11]。PTEN是具有双特异性磷酸水解酶功能的抑癌基因，PTEN 基因编码的蛋白质可促使PI3K D3位磷酸基脱磷酸，从而抑制PI3K，拮抗AKT 的活化，起到促进细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖的作用[12]。使用PI3K抑制剂IPD-196，能够有效抑制肝细胞肝癌中PI3K下游效应因子如AKT、mTOR、p70s6k的磷酸化，并诱导细胞周期停滞在G0/G1期以及通过增加G1后期凋亡细胞比例，增加PARP、caspase3、caspase9的裂解来诱导调亡，从而发挥其抗肿瘤活性[13]。
2.4 结直肠癌
结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，在我国的发病率呈逐年上升的趋势。王小松等[14]选取323例结直肠癌标本研究发现，结直肠癌中AKT、pAKT308和pAKT473的表达显著高于癌旁正常粘膜的表达。AKT和pAKT473表达与肿瘤高分化具有统计学相关性，pAKT308表达与淋巴结转移相关。而且，AKT表达与pAKT308、pAKT473、VEGF和Ki67表达均有统计学相关性。说明，pAKT308是预示肿瘤演进和预后的良好指标，pAKT308 和pAKT473可能是有效的结直肠癌的分子治疗新靶点。
陈玉英等[15]研究发现在结直肠癌组织中FAK、AKT、NF-κB均呈现高表达，且AKT、NF-κB表达与FAK表达有显著正相关，而且AKT在分化程度高的组织中表达较低，而在分化程度低的组织中AKT表达较高，其差别显著。 总之，PI3K/AKT细胞信号传导通路在肿瘤的发生发展过程中起重要作用。然而，AKT在肿瘤发生、发展及转移过程中的分子机制尚不完全明确，因此需进一步深入研究。
参考文献：
[1] Bijur GN， Jope RS. Rapid accumulation of AKT in mitochondria following phosphatidylinositol 3-kinase activation[J]. Neurochem， 2003， 87：1427-1435.
[2] Tseta JR， Tsichlis PN. Akt signaling in normal and malignant cells[J]. Oncogene， 2005， 24（50）：7391-7393.
[3] Sale EM， Hodgkinson CP， Jones NP， et al. A new strategy for studying protein kinase B and its three isoforms.
Role of protein kinase B in phosphorylating glycogen synthase kinase-3， tuberin， WNK1， and ATP citrate lyase[J].
Biochemistry， 2006， 45（1）：213-223.
[4] 王朝阳， 谢宗涛. EGFR、Raf、Akt在食管鳞癌中的表达及其临床意义[J]. 现代肿瘤医学， 2008， 16（5）：742-744.
[5] Lee JT Jr， McCubrey JA. The Raf/MEK/ERK signal transduction cascade as a target for chemotherapeutic intervention in leukemia[J]. Leukemia， 2002， 16（4）：486-507.
[6] Culmsee C， Casser E， Hansen S， et al. Effects of Raf-1 siRNA on human cerebral microvascular endothelial cells： A potential therapeutic strategy for inhibition of tumor angiogenesis[J]. Brain Res， 2006， 1125（1）：147-154.
[7] Horiquchi A， Oya M， Uchida A， et al. Elevated Akt activation and its impact on clinicopathological features of renal cell carcinoma[J]. J Urol， 2003， 169（2）：710-713.
[8] 徐细明， 于皆平， 戈伟， 等. Wortmannin预处理增强胃癌细胞对阿霉素敏感性的研究[J]. 中华消化杂志， 2006， 26（1）：51-53.
[9] Christensen JG， Schreck R， Burrows J， et al. A selective small molecule inhibitor of c-Met kinase inhibits c-Met–dependent phenotypes in vitro and exhibits cytoreductive antitumor activity in vivo[J]. Cancer Res， 2003， 63（21）：7345-7355.
[10] Kobayashi I， Semba S， Matsuda Y， et al. Significance of Akt phosphorylation on tumor growth and vascular endothelial growth factor expression in human gastric carcinoma[J]. Pathobiology， 2006， 73（1）：8-17.
[11] Chen JS， Wang Q， Fu XH， et al. Involvement of PI3K/PTEN/AKT/mTOR pathway in invasion and metastasis in hepatocellular carcinoma： Association with MMP-9[J]. Hepatol Res， 2009， 39（2）：177-186.
[12] 施红旗， 刘庆伟， 楼善贤， 等. 大肠癌组织中Ezrin和PTEN蛋白的表达及相关性研究[A]. 2012年浙江省病理学学术年会论文集[C]. 2012.
[13] Lee JH， Lee H， Yun SM， et al. IPD-196， a novel phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor with potent anticancer activity against hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Lett， 2013， 329（1）：99-108.
[14] 王小松， 李晓晗， 高桥博之， 等. Akt及磷酸化Akt308和473在结直肠癌中的表达及其临床意义[J]. 现代肿瘤医学， 2010， 18（4）：759-762.
[15] 陈玉英， 陈克力， 潘凤， 等. 结直肠癌中FAK、FAK pY397、Akt、NF-κB表达及相关性研究[J]. 临床肿瘤学杂志， 2009， 14（3）：199-202.
基金支持：陕西省教育厅专项科研计划项目（NO. 09JK712）
摘要：PI3K/AKT信号传导通路是细胞内重要的信号传导通路之一，AKT作为下游信息分子参与调节肿瘤细胞的增殖、存活、迁移、黏附、肿瘤血管生成等过程，并在胃癌、肝癌等多种常见肿瘤中有高表达。本文就AKT与消化道肿瘤关系的研究进展作一综述。
AKT又称PKB（蛋白激酶B），是原癌基因 c-AKT 表达编码的一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是体内重要的凋亡抑制蛋白。AKT作为下游信息分子参与了PI3K/AKT信号转导通路，它可诱导各种编码抗凋亡蛋白基因的表达，或通过信号偶联而不依赖转录方式直接抑制凋亡发生[1]，并且AKT还参与了细胞的增殖、分化，在多种常见肿瘤中有高表达。因此，AKT可能为肿瘤的治疗提供新的靶点，已成为目前研究的热点。
1 AKT的结构特点
AKT分子量约为 60KD，是PI3K/AKT 信号转导通路的核心。AKT的持续活化与肿瘤的发生、发展密切相关。研究发现，目前在哺乳动物中，AKT家族有三个亚型，分别为AKT1/ PKBα、AKT2/ PKBβ、 AKT3/ PKBγ [2]，其中以AKT2 的作用为主并参与了下游底物的活化[3]。AKT从N端到 C 端依次为 PH 结构域、激酶/催化结构域和调节结构域。PH 结构域可介导AKT与PIP3的结合，并在AKT的激活过程中介导AKT 膜转位，该结构域的突变或缺失可导致AKT活性降低或丧失。激酶/催化结构域中的308位苏氨酸的磷酸化为AKT活化所必需，该结构域和蛋白激酶A和蛋白激酶C有约70%的同源性。调节结构域含有AKT活化所必需的第二个磷酸化位点（Ser473），该位点的磷酸化使AKT的活性达到最大。
PI3K激活的AKT可以通过磷酸化作用激活或抑制其下游靶蛋白 Bad、Caspase9、NF-κB、Forkhead、mTOR、Par-4、p21 等，从而介导多种生长因子等诱发的细胞增殖，经多种途径促进细胞存活。
2 AKT与消化道肿瘤
2.1 食道癌
食管癌是我国高发恶性肿瘤之一，死亡率居我国恶性肿瘤的第四位。王朝阳等[4]研究发现，EGFR、Raf、AKT在正常食管黏膜中呈弱阳性表达，而在食管癌组织中呈强阳性过度表达，且表达部位为细胞核，其中Raf和AKT在食管癌中的高表达具有相关性。EGFR是酪氨酸激酶受体家族成员之一，酪氨酸激酶受体家族信号转导的共同通路主要是Ras/Raf/MEK/ERK和PI3K/AKT，Ras和AKT通路处于酪氨酸激酶受体信号传导的下游，调节着细胞凋亡、生长以及一些重要基因的表达，两者在不同的细胞中或相互拮抗、或相互协同[5]。Culmsee的研究[6]中发现有的肿瘤细胞可以抵抗Raf基因沉默，他认为是因为信号传导通过替代途径，可能就是AKT途径造成的。
2.2 胃癌
胃癌是排名第四位的全球最常见的恶性肿瘤，且位居东亚地区常见癌症的首位。胃癌患者癌细胞中存在AKT激酶活性增高的现象[7]，并且AKT的基础活性与胃癌细胞的分化程度呈负相关，与恶性程度呈正相关[8]。研究发现在胃癌组织中，AKT的上游调节器HGF及其受体c-Met呈现高表达状态，使用c-Met小分子量抑制剂PHA-665752后可使AKT信号的激活减弱，从而使胃癌异种移植模型中肿瘤细胞减少[9]。
近年来发现PI3K/AKT可通过激活底物HIF- 1α来诱导HIF- 1α下游基因VEGF的表达，从而影响肿瘤的生长、发展。Kobayashi等[10]在研究PI3K /AKT信号通路与HIF -1α和VEGF表达的关系时发现，57%胃腺癌组织中可检测到AKT高表达，4 个胃癌细胞系在使用PI3K抑制剂LY294002后AKT水平下降，同时VEGF分泌亦明显减少。
另外，PI3K/AKT信号通路也参与了胃癌化疗耐药的机制，研究发现胃癌细胞对化疗药物的耐受与其自身表达AKT活性增强有关[8]。
2.3 肝癌
原发性肝癌是常见的消化系统恶性肿瘤，约占消化系统肿瘤的20%以上，其中肝细胞肝癌约占 90%，其生物学特征为易复发、易转移、预后差、死亡率高。
肝癌的肿瘤分级和癌细胞肝内转移、血管侵犯与PI3K/PTEN/AKT/mTOR信号通路有关，主要表现为PTEN基因下调和AKT及 mTOR的过表达[11]。PTEN是具有双特异性磷酸水解酶功能的抑癌基因，PTEN 基因编码的蛋白质可促使PI3K D3位磷酸基脱磷酸，从而抑制PI3K，拮抗AKT 的活化，起到促进细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖的作用[12]。使用PI3K抑制剂IPD-196，能够有效抑制肝细胞肝癌中PI3K下游效应因子如AKT、mTOR、p70s6k的磷酸化，并诱导细胞周期停滞在G0/G1期以及通过增加G1后期凋亡细胞比例，增加PARP、caspase3、caspase9的裂解来诱导调亡，从而发挥其抗肿瘤活性[13]。
2.4 结直肠癌
结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，在我国的发病率呈逐年上升的趋势。王小松等[14]选取323例结直肠癌标本研究发现，结直肠癌中AKT、pAKT308和pAKT473的表达显著高于癌旁正常粘膜的表达。AKT和pAKT473表达与肿瘤高分化具有统计学相关性，pAKT308表达与淋巴结转移相关。而且，AKT表达与pAKT308、pAKT473、VEGF和Ki67表达均有统计学相关性。说明，pAKT308是预示肿瘤演进和预后的良好指标，pAKT308 和pAKT473可能是有效的结直肠癌的分子治疗新靶点。
陈玉英等[15]研究发现在结直肠癌组织中FAK、AKT、NF-κB均呈现高表达，且AKT、NF-κB表达与FAK表达有显著正相关，而且AKT在分化程度高的组织中表达较低，而在分化程度低的组织中AKT表达较高，其差别显著。 总之，PI3K/AKT细胞信号传导通路在肿瘤的发生发展过程中起重要作用。然而，AKT在肿瘤发生、发展及转移过程中的分子机制尚不完全明确，因此需进一步深入研究。
参考文献：
[1] Bijur GN， Jope RS. Rapid accumulation of AKT in mitochondria following phosphatidylinositol 3-kinase activation[J]. Neurochem， 2003， 87：1427-1435.
[2] Tseta JR， Tsichlis PN. Akt signaling in normal and malignant cells[J]. Oncogene， 2005， 24（50）：7391-7393.
[3] Sale EM， Hodgkinson CP， Jones NP， et al. A new strategy for studying protein kinase B and its three isoforms.
Role of protein kinase B in phosphorylating glycogen synthase kinase-3， tuberin， WNK1， and ATP citrate lyase[J].
Biochemistry， 2006， 45（1）：213-223.
[4] 王朝阳， 谢宗涛. EGFR、Raf、Akt在食管鳞癌中的表达及其临床意义[J]. 现代肿瘤医学， 2008， 16（5）：742-744.
[5] Lee JT Jr， McCubrey JA. The Raf/MEK/ERK signal transduction cascade as a target for chemotherapeutic intervention in leukemia[J]. Leukemia， 2002， 16（4）：486-507.
[6] Culmsee C， Casser E， Hansen S， et al. Effects of Raf-1 siRNA on human cerebral microvascular endothelial cells： A potential therapeutic strategy for inhibition of tumor angiogenesis[J]. Brain Res， 2006， 1125（1）：147-154.
[7] Horiquchi A， Oya M， Uchida A， et al. Elevated Akt activation and its impact on clinicopathological features of renal cell carcinoma[J]. J Urol， 2003， 169（2）：710-713.
[8] 徐细明， 于皆平， 戈伟， 等. Wortmannin预处理增强胃癌细胞对阿霉素敏感性的研究[J]. 中华消化杂志， 2006， 26（1）：51-53.
[9] Christensen JG， Schreck R， Burrows J， et al. A selective small molecule inhibitor of c-Met kinase inhibits c-Met–dependent phenotypes in vitro and exhibits cytoreductive antitumor activity in vivo[J]. Cancer Res， 2003， 63（21）：7345-7355.
[10] Kobayashi I， Semba S， Matsuda Y， et al. Significance of Akt phosphorylation on tumor growth and vascular endothelial growth factor expression in human gastric carcinoma[J]. Pathobiology， 2006， 73（1）：8-17.
[11] Chen JS， Wang Q， Fu XH， et al. Involvement of PI3K/PTEN/AKT/mTOR pathway in invasion and metastasis in hepatocellular carcinoma： Association with MMP-9[J]. Hepatol Res， 2009， 39（2）：177-186.
[12] 施红旗， 刘庆伟， 楼善贤， 等. 大肠癌组织中Ezrin和PTEN蛋白的表达及相关性研究[A]. 2012年浙江省病理学学术年会论文集[C]. 2012.
[13] Lee JH， Lee H， Yun SM， et al. IPD-196， a novel phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor with potent anticancer activity against hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Lett， 2013， 329（1）：99-108.
[14] 王小松， 李晓晗， 高桥博之， 等. Akt及磷酸化Akt308和473在结直肠癌中的表达及其临床意义[J]. 现代肿瘤医学， 2010， 18（4）：759-762.
[15] 陈玉英， 陈克力， 潘凤， 等. 结直肠癌中FAK、FAK pY397、Akt、NF-κB表达及相关性研究[J]. 临床肿瘤学杂志， 2009， 14（3）：199-202.
基金支持：陕西省教育厅专项科研计划项目（NO. 09JK712）