PI3KAKT信號(hào)通路與心力衰竭

1、https:/PI3K/AKT 信號(hào)通路與心力衰竭信號(hào)通路與心力衰竭摘要：絲氨酸/蘇氨酸激酶（serine/threoninekinase，AKT）是真核細(xì)胞中參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵分子目前已經(jīng)證實(shí) PI3K（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/AKT 信號(hào)通路在人類腫瘤、代謝紊亂、腎臟疾病以及精神障礙等疾病中發(fā)揮著重要的作用。近年來的研究還發(fā)現(xiàn) P13K/AKT 信號(hào)通路的激活會(huì)對(duì)心肌細(xì)胞的生長、代謝以及凋亡等活動(dòng)產(chǎn)生影響，且該通路及其中的很多受體、激酶被證實(shí)與心力衰竭關(guān)系密切，這使該信號(hào)通路在心力衰竭的發(fā)病機(jī)制、診斷及治療等方面的研究日益受到重視。總結(jié)

2、PI3K/AKT 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制及其與心力衰竭的關(guān)系將有利于更好地理解心力衰竭的發(fā)病機(jī)制。關(guān)鍵詞：心力衰竭；磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）；絲氨酸/蘇氨酸激酶（AKT）；信號(hào)通路中圖分類號(hào)：R541.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-7847（2015）01-0085-06ThePI3K/AKTSignalingPathwayandHeartFailureFANLiang-liang1，MALi-ning2，PENGYuan-liang1，XIANGRong1*（1.DepartmentofCellBiology，SchoolofLifeSciences，Central

3、SouthUniversity，Changsha410013，Hunan，China；2.HainanGeneralHospital，Haikou570311，Hainan，China）Abstract：Serine/threoninekinase（AKT）isakeymoleculewhichparticipatesinthecellularsignaltrans?ductionofeukaryoticcells.NowithasbeenconfirmedthatthePI3K（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/AKTsignalingpathwaypl

4、aysanimportantroleinhumandiseases，suchasswelling，metabolicdisorders，kidneydiseasesandmentaldisorders.ResearchinrecentyearshasalsodiscoveredthattheactivationofPI3K/AKTsignalpathwaywouldhaveeffectonthegrowth，metabolismandapoptosisofmyocardialcell.Be?sides ， thissignalingpathway ，togetherwithmanyofitsr

5、eceptorsandkinaseshasbeenprovedtohavecloserelationwithheartfailure.Becauseofallthesemechanisms，peoplearepayingmoreattentiontotheroleofthispathwayinresearchaboutthepathogenesis，diagnosisandtreatmentofheartfailure.TosummarizethestructurecharacteristicsandtherelatedsignaltransductionpathwayofPI3K/AKTwi

6、llhelpusunderstandthemechanismandrelationshipofPI3K/AKTpathwayandheartfailure.Keywords：heartfailure；PI3K（phosphatidylinositol-3-kinase）；AKT（serine/threoninekinase）；signalingpathwayhttps:/（LifeScienceResearch，2015，19（1）：085?090）心力衰竭（heartfailure，HF）是指各種原因造成的心肌受損，使心臟收縮和（或）舒張功能出現(xiàn)障礙，心臟泵血功能下降，在足夠的充盈壓下不能射

7、出相應(yīng)血量來滿足機(jī)體需要而引發(fā)的一組臨床綜合征。磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，P13K）是磷脂酰肌醇家族中一個(gè)重要成員，作為一種胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶，它與 v-src 和 v-ras 等癌基因的產(chǎn)物有關(guān)，能特異性催化磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）的三位羥基 z 酸化，產(chǎn)生具有第二信使作用的肌醇脂激酶，進(jìn)而募集和激活下游的靶分 子 啟 動(dòng) 一 系 列 信 號(hào) 聯(lián) 級(jí) 反 應(yīng) 。 絲 氨 酸 、 蘇 氨 酸 激 酶（serine/threoninekinase，AKT）又稱蛋白激酶 B（proteinkinaseB，P

8、KB），是一種絲氧酸/蘇氨酸蛋白激酶，是 PI3K 的下游靶點(diǎn)之一，能廣泛調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移、生長、增殖及凋亡等一系列生物反應(yīng)，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、蛋白合成以及營養(yǎng)代謝等生理過程1。近年來的研究表明：P13K/AKT 信號(hào)通路及通路中的眾多受體和激酶與心力衰竭有著密切的聯(lián)系，在心力衰竭病理過程中發(fā)揮著重要的作用。以下我們將總結(jié) PI3K/AKT 信號(hào)通路與心力衰竭的近期研究，以期更全面地理解二者的關(guān)系。1P13K/AKT 信號(hào)通路結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制1.1PI3K 的結(jié)構(gòu)與激活PI3K 由具有調(diào)節(jié)功能的亞基 P85 和具有催化功能的亞基 p110 組成，P85的氨基端含有 SH3 結(jié)構(gòu)域和結(jié)合 SH3 結(jié)構(gòu)域的

9、脯氨酸富集區(qū)，其羧基端含有 2個(gè) SH2 結(jié)構(gòu)域及 1 個(gè)與 P110 結(jié)合的區(qū)域；p110 亞基與蛋白激酶具有同源性，它既具有絲氨酸/蘇氨酸激酶的活性，又具有磷脂酰肌醇激酶的活性根據(jù)結(jié)構(gòu)和底物的特異性，哺乳動(dòng)物的 P13K 家族同工酶可分為三大類型，其中能被細(xì)胞表面受體激活的 I 型 P13K 根據(jù) p110 結(jié)合亞基不同又分為 IA 亞類和 IB 亞類。IA 亞類包括 p110，p110，p110，能與 p85 形成二聚體.其中 p110和p110在多種組織中廣泛表達(dá)，而 p110主要在白細(xì)胞中表達(dá)；IB 亞類主要有p110，它不與 p85 結(jié)合，而是與一相對(duì)分子質(zhì)量為 101x103 的

10、接頭蛋白結(jié)合，p110 能在 G 蛋白（Gjlguaninenucleotidebindingprotein）的、亞基的作用下發(fā)生活化。II 型 PI3K 含有 C2 結(jié)構(gòu)域，其主要與細(xì)胞膜結(jié)合，未活化的PI3K 處于胞漿，活化后則主要結(jié)合于胞膜上。型 PI3K 是在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的與酵母的 VPS34 分子結(jié)構(gòu)同源的蛋白。3 種類型 PI3K 的底物各不相同 ， 其 中 型 以 PI 為 底 物 ， 型 以 PI 及 磷 脂 酰 肌 醇 -4- 磷 酸（phosphatidylinositol-4-phosphate，PIP）為底物，I 型以 PLPIP 及磷脂酰肌醇-4、5-二磷酸（p

11、hosphatidylinositol-4，5-phosphate，PIP2）為底物，最終使底物的肌醇環(huán) D3 位羥基磷酸化，生成 3，4.5-5 磷酸肌醇（PI-3，4、5-P3）和 3，4-二磷酸肌醇（PI-3，4-P2），而 PIP2 和 PIP3 是細(xì)胞內(nèi)重要的第二信使，它們能激活下游一系列的蛋白激酶如 AKT/PKB（proteinkinaseB，蛋白激https:/酶 B）、PKC（proteinkinaseC，蛋白激酶 C）和 PKA（proteinkinaseA，蛋白激酶 A）等而介導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2。 3 種亞型中 I 型 PI3K 的激活研究最為透徹，、型至今尚未明確。I 型

12、 PI3K 的激活途徑主要有兩條：一是與具有磷酸化酪氨酸殘基的生長因子受體或連接蛋白相互作用，引起 PI3K 二聚體構(gòu)象發(fā)生改變而被激活；二是通過 Ras 和 pllO 直接結(jié)合導(dǎo)致 PI3K 的活化。PI3K 的P85 調(diào)節(jié)亞基是許多胞漿和受體耦聯(lián)酪氨酸激酶（receptortyrosinekinase，RTK）的磷脂蛋白底物，當(dāng)細(xì)胞外的配體與相應(yīng)生長因子受體（酪氨酸激酶受體、非酪氨酸激酶受體、胰島素受體等）、G 蛋白配對(duì)受體或銜接蛋白結(jié)合后，p85 調(diào)節(jié)亞基上的 SH2 結(jié)構(gòu)域（theSrchomlogy2，Src 同源結(jié)構(gòu)域 2）被磷酸化，受體的磷酸化酪氨酸殘基識(shí)別 SH2 域并與之結(jié)合

13、，從而募集 P13K 復(fù)合物至胞膜。在一些情況下，P85 調(diào)節(jié)亞基亦能通過胰島素受體亞單位 1（ insulinreceptorsubstrate1 ， IRS1 ） 和 膜 島 素 受 體 亞 單 位2（insulinreceptorsubstrate2，IRS2）間接與酪氨酸殘基的磷酸化位點(diǎn)結(jié)合3。通過這種結(jié)合，p110 催化亞基和 P85 調(diào)節(jié)亞基復(fù)合體的構(gòu)象發(fā)生改變，使 p85對(duì) p110 激酶的抑制作用解除，PI3K 被活化而催化第二信使的產(chǎn)生。同時(shí) RTK也能激活 Ras 激酶，通過 Ras 激酶結(jié)合并激活 p110 催化亞基最終導(dǎo)致 PI3K 的活化4。1.2AKT 的結(jié)構(gòu)與激活

14、目前已經(jīng)證實(shí)有 3 種 AKT 亞型，即 AKT1、AKT2、AKT3。它們具有相似的結(jié)構(gòu)（圖 1）：1）都有一個(gè) N-末端調(diào)節(jié)亞基（第 1-147 位），能特異性作用于底物（PIP2 和 PIP3）中絲氨酸/蘇氨酸殘基并磷酸化血小板-白細(xì)胞激酶底物同源結(jié)構(gòu)域（pleckstrinhomology，PH）；2）都有一個(gè)絲氨酸/蘇氨酸特異性的激酶域（第 148-411 位）；3）都有一個(gè)富含脯氨酸的疏水區(qū) C-末端（第412?480 位），起誘導(dǎo)及保持激酶活性的作用。在小鼠組織中，AKT1、AKT2亞型廣泛存在，但 AKT3 僅在腦和睪丸高度表達(dá)5。目前已經(jīng)證實(shí)，敲除 AKT1基因的小鼠生長緩慢

15、并且極易發(fā)生自發(fā)和壓力誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；敲除 AKT2 基因的小鼠大小正常但有輕微的胰島素抗性；而敲除 AKT3 基因的小鼠腦體積較小，包括腦細(xì)胞數(shù)量和體積的減小。AKT1 和 AKT2 基因的組合敲除或 AKT1 和AKT3 基因組合敲除會(huì)導(dǎo)致圍產(chǎn)期死亡率升高和多種發(fā)育缺陷，這說明 AKT 的3 個(gè)亞型之間有很大程度的功能重疊6。AKT的 激 活 需 要 磷 脂 酰 肌 醇 依 賴 的 蛋 白 激 酶（phosphoinositidedependentkinase，PDK）參與，雖然許多刺激信號(hào)可以激活 AKT，但 Ser473 和 Thr308 位點(diǎn)的磷酸化是 AKT 激活的必要條件，PDK

16、-1只能使 Thr308 位點(diǎn)磷酸化，但 AKT 的 PH 區(qū)可與脂質(zhì)產(chǎn)物結(jié)合，形成 PDK-1/PDK-2 復(fù)合體，使其可以磷酸化 Ser473 位點(diǎn)7；此外 AKT 還能通過 PDK2對(duì)其 Ser473 的磷酸化而被激活，活化的 AKT 進(jìn)一步磷酸化激活或抑制其下游靶蛋白如糖原合成酶激酶-3（glycogensynthasekinase-3，GSK-3）、葡萄糖載體 （ glucosetransporter ， GLUT ） 、 哺 乳 動(dòng) 物 雷 帕 霉 素 IE 蛋 白（mammaliantargetofrapamycin，mTOR）、半脆氨酸天冬氨酸蛋白酶 9（Caspase 9）以

17、及核因子-kB（nucleartranscriptionfactor-kappaB，NF-kB）https:/等，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、調(diào)亡和遷移8。2PI3K/AKT 信號(hào)通路與心力衰竭作為上游信號(hào)分子，PI3K 的激活可以促使其下游的 AKT 發(fā)生磷酸化而被激活參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在心血管系統(tǒng)，PI3K/AKT 信號(hào)通路對(duì)于調(diào)節(jié)血管再生、心肌細(xì)胞凋亡及代謝等都具有重要作用，而這些生理過程和功能都與心力衰竭有著密切的聯(lián)系。2.1PI3K/AKT 信號(hào)通路參與血管形成與心力衰竭PI3K/AKT 通路在血管的形成中發(fā)揮著重要作用。AKT 磷酸化可影響內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和血管的生成。在內(nèi)皮細(xì)胞中，AKT

18、 可磷酸化各種靶蛋白，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、生存、滲透率、一氧化氮的釋放和細(xì)胞遷移等。AKT 在內(nèi)皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）介導(dǎo)的血管生成和調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移中是必需的，而內(nèi)皮細(xì)胞的遷移在血管生成時(shí)對(duì)血管的萌發(fā)、分支以及網(wǎng)絡(luò)形成是必不可少的，它可通過 Girdin 蛋白（一種肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋內(nèi)）1416位絲氨酸的磷酸化來調(diào)節(jié) AKT 在成纖維細(xì)胞中的亞細(xì)胞定位和細(xì)胞遷移9；將腺病毒包裹的干擾 Girdin 表達(dá)的小 RNA 輸送到小鼠的基底膜中，可以顯著地抑制 VEGF 介導(dǎo)的血管生成靶向破壞小鼠的 基因能損害視網(wǎng)膜上的血管重塑和來自主動(dòng)脈

19、環(huán)的血管生成10；這些發(fā)現(xiàn)表明，AKT/Girdin 信號(hào)通路對(duì)由 VEGF介導(dǎo)的血管生成是必須的。在發(fā)生心力衰竭時(shí)，冠狀動(dòng)脈的生成會(huì)有一定的減少，從而影響心臟發(fā)揮正常的功能11。目前已經(jīng)明確在壓力超負(fù)荷情況下，VEGF 的阻斷將降低毛細(xì)血管密度并且造成心臟從代償性肥大向心力衰竭的加速過渡。在病理肥大和心力衰竭中，心肌細(xì)胞與冠狀血管系統(tǒng)之間的相互作用對(duì)于心肌收縮功能的維持起著重要的作用12。AKT 的短期活化能誘導(dǎo) AKT1 轉(zhuǎn)基因小鼠誘發(fā)心臟生理肥大，似血管的密度維持穩(wěn)定，冠狀血管生成的速度也相應(yīng)地增強(qiáng)以匹配心肌的增長速度。血管密度的穩(wěn)定直接與 VEGF 和血管生成素-2（angiogeni

20、n-2）的增加有關(guān)13。而 AKT 的長期活化將導(dǎo)致心臟發(fā)生病理性肥大，VEGF 和血管生成素-2 被下調(diào)，毛細(xì)管密度相應(yīng)地降低可見，對(duì)于 PI3K/AKT 的磷酸化進(jìn)行調(diào)控，可以調(diào)控血管 VEGF 介導(dǎo)血管生成，還可以調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，從而緩解心臟發(fā)生哀竭的進(jìn)程.2.2 PI3K/AKT 信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞凋亡自噬與心力衰竭 在心力衰竭過程中，心肌細(xì)胞的損失主要是通過細(xì)胞凋亡和自噬的形式進(jìn)行的，在一定程度上這可能導(dǎo)致心臟收縮功能的惡化和左心室重塑。心力衰竭的主要特征是心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡，在此過程中，多種凋亡因子共同發(fā)揮著作用，而 PI3K/AKT 信號(hào)通路可以通過直接或間接的方法抑制凋亡因子發(fā)

21、揮效應(yīng)：1）AKT 磷酸化抑制促凋亡分子 Bcl-2/Bcl-XL 相關(guān)的死亡啟動(dòng)因子（Bcl-2/Bel-XL associated death promoter，BAD）活性。當(dāng) BAD 未被磷酸化時(shí)，其 Bcl-2 同源域可以直接與 Bcl-XL 和其他 Bcl-2 家族成員的疏水槽結(jié)合而https:/抑制它們的功能。一旦 BAD 被磷酸化，其磷酸化絲氨酸殘基能與細(xì)胞質(zhì)的抗凋亡蛋白 14-3-3 分子高親和力結(jié)合，從而使 Bcl-2 從 Bcl-2/BAD 復(fù)合物中釋放產(chǎn)生抗凋亡效應(yīng)14；2）AKT 磷酸化調(diào)節(jié)促調(diào)亡基因轉(zhuǎn)錄的叉頭轉(zhuǎn)錄因子（forkhead transcription f

22、actor）在沒有 AKT 作用時(shí)，叉頭轉(zhuǎn)錄因子主要定位于核內(nèi)，通過與特異性順式作用元件結(jié)合促進(jìn) FasL LIGFBPI 和 Bim 等凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。3 個(gè)經(jīng)典的叉頭轉(zhuǎn)錄因子家族成員 AFX、FKHR、FKHRLI 均含有能被 AKT 直接磷酸化的序列：研究證實(shí)，不同生長因子刺激后，AKT 磷酸化叉頭轉(zhuǎn)錄因子。FKHRLI 從核內(nèi)移出與 14-3-3 蛋白結(jié)合，被后者阻止在細(xì)胞質(zhì)并堆積，無法進(jìn)入細(xì)胞核，不能啟動(dòng)凋亡基因，從而抑制凋亡15；3） AKT 通過維持線粒體完整性將細(xì)胞色素 C 及其他促凋亡因子隔絕在線粒體內(nèi)，AKT 的激活也減輕細(xì)胞色素 C 釋放入細(xì)胞質(zhì)后的細(xì)胞凋亡 4）半胱

23、天冬酶（caspase）是細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)者和效應(yīng)器，AKT 可磷酸化 Caspase-9，使其失去蛋白水解酶的活性而抑制凋亡17；5）AKT 通過干涉應(yīng)激激活的蛋內(nèi)激酶/分裂原激活的蛋白激酶（SAPK/MAPK）信號(hào)來抑制凋亡，SAPKs 如 c-Jun 氨基端激酶（c-JunN-terminal kinase，JNK）在放射線、熱休克或滲透壓作用下可誘導(dǎo)凋亡，凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 1（apoptosis signal-regulating kinaseI，ASKI）含有一個(gè) AKT 特異性磷酸化位點(diǎn)并可被 AKT 調(diào)節(jié)，AKT 磷酸化抑制 ASKI 活性，轉(zhuǎn)導(dǎo)應(yīng)激信號(hào)到 JNK 和 P38MAP

24、K 激酶通路18；6）AKT 還可以激活核轉(zhuǎn)錄因子 kB（ nuclear factor kB ， 1NF-kB ） 和 環(huán) 磷 腺 苷 反 應(yīng) 元 件 連 接 蛋 白（cAMPresponseelementbindingprotein，CKEB），促進(jìn)抗調(diào)亡基因轉(zhuǎn)錄，從而激活抗凋亡通路研究表明，AKT 的短期活化通過抑制細(xì)胞凋亡產(chǎn)生有益的作用。Matsui 等表明通過腺病毒轉(zhuǎn)入活性 AKT1 基因后，能有效地防止體外心肌細(xì)胞在低氧環(huán)境發(fā)生凋亡20。此外，在心臟中，通過腺病毒介導(dǎo)的 AKT1 基因轉(zhuǎn)移能有效地減少心肌細(xì)胞凋亡，限制缺血/再灌注損傷后心肌梗死范圍，改善阿霉素誘導(dǎo)收縮功能障礙21。

25、因此，有效激活 P13K/AKT 通路有利于心肌細(xì)胞的存活，減少心肌細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而緩解心力衰竭。從其發(fā)病效果看，AKT1 可以通過其磷酸化過程抑制細(xì)胞自噬，從而抑制叉頭轉(zhuǎn)錄因子（FOXO）家族從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的轉(zhuǎn)移22，尤其是 ROXO3a 的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而抑制 FOXO3a 效應(yīng)蛋白-BNIP3 的促凋亡作用。然而，在應(yīng)激的心肌細(xì)胞中，短期內(nèi) AKT 可通過 JNKs 信號(hào)調(diào)節(jié)自噬活動(dòng)，用 3-甲基腺嘌呤對(duì)心肌細(xì)胞進(jìn)行應(yīng)激處理，增加了 JNK 的磷酸化作用，進(jìn)而使 AKT 磷酸化增強(qiáng)其與下游效應(yīng)蛋內(nèi) FOXO3a 的相互作用，從而抑制自噬活動(dòng)23、24。JNK 抑制劑如SP600125，能阻斷

26、 3-甲基腺嘌呤對(duì)自噬活動(dòng)的抑制，增強(qiáng)心肌細(xì)胞的自噬作用25，而 JNKS 具有調(diào)節(jié) AKT 的再激活以及調(diào)整體外和/或體內(nèi)心肌細(xì)胞缺氧損傷后的存活狀態(tài)的作用26。AKT 在缺氧損傷后的再激活是受 JNKs 調(diào)節(jié)的，這可能是關(guān)于 JNKs 對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)作用的核心機(jī)制。2.3PI3K/AKT 信號(hào)通路調(diào)節(jié)代謝與心力衰竭衰竭心肌的另一個(gè)特征是能量缺乏27，心臟的舒張收縮是一個(gè)需要消耗大量能量的過程，當(dāng)心肌細(xì)胞的能量供應(yīng)發(fā)生紊亂時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致心力衰竭的發(fā)生，在 Barth 綜合征中線粒體的異常會(huì)導(dǎo)致心功能的異常28，而 PI3K/AKT 通https:/路在調(diào)節(jié)能量代謝方面也發(fā)揮著重要的作用。AK

27、T1 能調(diào)節(jié)葡萄糖和脂肪酸代謝，它可以通過增強(qiáng)葡萄糖攝取來促進(jìn)葡萄糖氧化，也可以下調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體-a 共激活劑-1（peroxisomeproliferator-activated receptor（PPARa）coactivator-1，PGC-1）的表達(dá)減弱脂肪酸氧化，而 PGC-1 能參與激活脂肪酸氧化的相關(guān)基因29。AKT 保護(hù)早期缺血心肌的另一個(gè)機(jī)理是通過抑制 GSK-3，促進(jìn)糖酵解，以保證心肌缺氧期間的最低能量供應(yīng)30。PT3K/AKT 信號(hào)通路的激活，可以抑制下游的 GSK-3，從而防止線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeabilitytran

28、sition pore，mPTP）開放，發(fā)揮抑制凋亡或促進(jìn)增殖等效應(yīng)保護(hù)心肌31。然而長期的 AKT 信號(hào)激活，對(duì)心肌的存活以及心功能可能有害。晚期心衰病人的心肌 AKT 磷酸化升高，經(jīng)左室輔助裝置治療，心功能得到改善后，AKT 磷酸化顯著下降32。敲除 ApoE 和 SR-BI 雙基因的小鼠也自發(fā)發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化和心肌梗塞，在 5?8 周死于心衰。對(duì)這種自發(fā)心肌梗塞動(dòng)物模型的研究發(fā)現(xiàn)，衰竭心肌的 AKT 磷酸化水平明顯升高33。敲除 AKT1 基因則能使這種自發(fā)性心梗小鼠發(fā)病延遲，壽命延長34。這些結(jié)果提示長期上調(diào) AKT 能夠促進(jìn)心功能損害。2.4PI3K/AKT 信號(hào)通路影響鈣離子循環(huán)蛋

29、白與心力衰竭當(dāng)心臟發(fā)生衰竭時(shí)，最直接的表現(xiàn)是心臟的舒張和收縮發(fā)生紊亂，心肌細(xì)胞胞質(zhì)中的鈣離子濃度起著決定性的作用，而 PT3K/AKT 通路可以調(diào)節(jié)鈣離子在肌漿網(wǎng)與胞質(zhì)之間的運(yùn)輸，進(jìn)而調(diào)節(jié)心臟的搏動(dòng)。 在心肌細(xì)胞興奮時(shí)，少量的鈣離子通過 L 型鈣離子通道（LTCC）涌入胞漿中，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的，鈣離子通過肌漿網(wǎng)鈣離子受體（ryanodine receptors）大規(guī)模釋放，即鈣離子誘導(dǎo)的鈣釋放35。而細(xì)胞質(zhì)鈣離子濃度的減少是心肌細(xì)胞發(fā)生心力衰竭的顯著特征之一：細(xì)胞內(nèi)鈣離子的增加導(dǎo)致心肌細(xì)胞的收縮和肌漿網(wǎng) Ca2+-ATP 酶（sairoplasmic-reticulum Ca2+-ATPase，

30、SERCA2a）的活化，SER-CA2a 能把細(xì)胞質(zhì)中的鈣離子泵到肌漿網(wǎng)中，其活性能被磷脂酶 B（phospholipaseB，PLB）抑制36。在心舒期，心肌細(xì)胞內(nèi)通過 PLB 上兩個(gè)不同位點(diǎn)的磷酸化來抑制其功能，從而促進(jìn)和加強(qiáng) SEKCA2a 的活動(dòng)37；兩個(gè)位點(diǎn)中一個(gè)被腎上腺素作用下的蛋白激酶 A（PKA）激活，另一個(gè)被鈣離子和鈣離子調(diào)蛋白激活，影響 SERCA2a 功能的蛋白是蛋白磷酸酶 1（protein phosphatase1，PP1）及其抑制劑 1（pmtein phosphatase inhibitors1，1-1）38。磷酸酶 1 是一種絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶，定位在肌漿網(wǎng)上

31、其活性能被磷酸酶抑制劑 I-1 抑制；當(dāng) PLB 蛋白的 35 位蘇氨酸被 PKA 磷酸化后，I-1 將被活化，導(dǎo)致 PP1 活性被抑制，從而增強(qiáng) PLB 的 PKA 介導(dǎo)的磷酸化過程，進(jìn)而放大了心臟對(duì)腎上腺素的反應(yīng)39；AKT1 可增加由 LTCC 涌入的鈣離子，增加 SERCA2a 蛋白含量，進(jìn)而增加 PLB 的磷酸化，下調(diào) PP1 等。但 AKT1 是否直接參與了 LTCC，PLB 的磷酸化或涉及 I-1 的激活等還有待進(jìn)一步研究。2.5PI3K/AKT 信號(hào)通路激活炎癥與心力衰竭h(yuǎn)ttps:/過度的炎癥反應(yīng)會(huì)防礙心肌梗塞的愈合并促進(jìn)心臟重構(gòu)，PI3K/AKT 信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)氧自由基的

32、產(chǎn)生進(jìn)而影響炎癥反應(yīng)。氧自由基對(duì)心臟重構(gòu)具有重要作用，心衰患者氧自由基的失衡會(huì)導(dǎo)致心肌凋亡、內(nèi)皮功能損傷、心臟重塑、心律失常40。慢性心力衰竭病人常伴有氧化應(yīng)激性增高和抗氧化性減低，活性氧簇能加速心力衰竭的發(fā)展。氧自由基（reactiveox-idativespecies，KOS）作用于心肌細(xì)胞膜的不飽和脂肪酸，引起細(xì)胞膜的流動(dòng)性、通透性和液態(tài)性發(fā)生變化以及離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，導(dǎo)致細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能破壞；此外，ROS 能夠破壞細(xì)胞內(nèi)的溶酶體膜，使心肌細(xì)胞自溶：KOS 還影響肌漿網(wǎng)和線粒體，造成心臟能量代謝障礙而心肌細(xì)胞模型的研究證明，運(yùn)用去甲腎上腺素刺激心肌細(xì)胞，可以通過激活 PI3K/AKT

33、與 p66Shc促進(jìn) ROS 的產(chǎn)生41。當(dāng)心臟出現(xiàn)缺血缺氧，容量負(fù)荷及壓力負(fù)荷增加或促炎因子如：腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、白細(xì)胞介素 1（interleukin-1，IL-1）、白細(xì)胞介素 6（interleukin-1，IL-6）等釋放增加，就會(huì)引起白細(xì)胞呼吸爆發(fā)（即白細(xì)胞耗氧量大幅度增加并有磷酸己糖支路活化導(dǎo)致葡萄糖代謝增加的過程），氧自由基產(chǎn)生增多，引起氧化應(yīng)激反應(yīng)42。3 展望AKT 的短期活化對(duì)早期心力衰竭患者或體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞有利，主要通過增強(qiáng)血管生成，抑制細(xì)胞凋亡因子的作用，調(diào)節(jié)鈣離子在心肌細(xì)胞胞質(zhì)中的濃度，促進(jìn)心肌細(xì)胞能量的代謝以及

34、抑制炎癥反應(yīng)的進(jìn)行等過程完成。但是，AKT 的這些影響是短暫的，如果心肌細(xì)胞壓力依然存在，其影響可能會(huì)被其他信號(hào)通路所覆蓋和修改，從而導(dǎo)致心臟功能發(fā)生惡化，甚至導(dǎo)致腫瘤的形成和擴(kuò)散。因此，為了維持其對(duì)心肌的防護(hù)作用，AKT 的活性應(yīng)該處于平衡狀態(tài)，不久以后或許可以通過基因干預(yù)或者小分子藥物抑制 PI3K/AKT 及相關(guān)基因，阻斷其對(duì)下游相關(guān)基因的調(diào)控，以此來探索 AKT 的活性應(yīng)處于的平衡狀態(tài)，從而為臨床開發(fā)相關(guān)治療心力衰竭的藥物提供理論依據(jù)參考文獻(xiàn) References）：1CANTLEY L C. The phosphoinositide 3-kinase pathvvayJ|. Scie

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