肺癌是世界范围内最常见的癌症，也是癌症相关死亡的首因，每年影响数百万人的健康[1]。肺癌常见亚型为非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC），占肺癌病例总数的85%[2]。NSCLC又包括鳞状细胞癌、腺癌和大细胞癌等[3]。治疗肺癌的主要策略有手术、化学疗法（以下简称“化疗”）、放射治疗（以下简称“放疗”）和靶向药物治疗等。然而手术后复发转移仍会导致疾病进展，化疗药物在治疗肿瘤的同时也伴随着大量的毒副反应，如骨髓抑制、脱发、出血、肝肾功能损伤[4,5]。放疗靶向性较低，且易导致放射性炎症[6]。目前肺癌的治疗模式已经逐步转向靶向治疗，针对不同的分子靶点如表皮生长因子受体（EGFR）、间变性淋巴瘤激酶（ALK）和原癌基因蛋白酪氨酸激酶1(ROS1）等，都有相应的抑制剂[7]。然而靶向治疗亦存在瓶颈：一方面，没有驱动基因突变则靶向药物无效；另一方面，在治疗中位时间12～14个月后，大多药物会产生获得性耐药[8]，导致疾病进展。因此，寻找新的肺癌治疗靶点仍是研究的重点和难点。

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路被报道为肺癌侵袭的新靶点[9]，针对mTOR的抑制剂如雷帕霉素及其类似物（Rapalogs）属于第一代mTOR抑制剂[10]，然而这些抑制剂表现出较大的毒副反应，包括血小板减少、抑郁症、体质量减轻、皮疹和黏膜炎[11,12]。因此，迫切需要研发强效低毒的mTOR激酶抑制剂作为治疗肺癌的候选药物。中药是我国的传统特色药物，在肺癌的临床治疗中应用广泛，天然化合物是药用活性成分的主要来源，具有结构多样性和可成药性等[13,14]优势。越来越多的中药单体被报道对mTOR信号通路具有抑制作用。本文拟通过系统阐述mTOR通路在肺癌中的变化及中药单体靶向mTOR治疗肺癌的作用，为开发潜在的肺癌治疗药物提供前期基础[15,16,17,18]。

1、mTOR信号通路在肺癌中的变化

mTOR是一类进化上非常保守的蛋白激酶，广泛存在于各种生物细胞中。mTOR属于原癌基因磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）蛋白激酶家族，是PI3K信号通路下游的一个效应蛋白，mTOR蛋白是丝氨酸/苏氨酸激酶两种蛋白复合物的催化亚基，即mTOR复合体1(mTORC1）和mTOR复合体2(mTORC2)[19]。mTORC1主要调控细胞生长和增殖，mTORC2主要调控细胞骨架重组和细胞死亡，并且对雷帕霉素不敏感[20]。mTOR被磷酸化激活后，通过调控真核生物始动因子4E结合蛋白（4EBP）和70kda核糖体蛋白S6激酶2(p70S6k）两条不同的下游通路，控制mRNA的翻译及蛋白质合成。

mTOR信号通路的失调在肺癌中非常显著[21,22,23,24]，涉及PI3K/蛋白激酶B(AKT）/mTOR信号通路上的多种分子损伤机制，例如受体酪氨酸激酶（RTKs）基因的突变或过度激活、PI3K基因的扩增或过度激活，以及抑癌基因同磷酸酯酶与张力蛋白同源物（PTEN）的失活或缺失等[10,25,26,27]。此外，EGFR或鼠类肉瘤病毒癌基因（KRAS）的改变与mTOR信号的激活之间也存在正相关[28,29]。肺癌中真核细胞翻译起始因子（eIF-4E）表达显著高于肺良性病变组织[30,31]，而mTOR可以作为一种致癌基因与eIF-4E协同调控肺癌的发生[32]。肺癌患者体内胰岛素样生长因子-1(IGF-1）的过表达与AKT/mTOR通路的激活密切相关[33]。此外，肿瘤抑制因子肝脏激酶B1(LKB1）作为mTOR信号的负调控因子在肺癌中普遍发生突变，间接证明了mTOR通路在肺癌发生中的潜在作用[34]。有研究[35]报道Rictor是mTORC2的骨架蛋白，Kruppel样因子4(KLF4）可以通过调节Rictor促进NSCLC转移，在小细胞肺癌（SCLC）中，Rictor也被报道为最常见的可靶向性遗传改变[36]。此外在SCLC中，AKT信号通路磷酸化和抑制结节性硬化复合物（TSC1）可以间接激活mTOR，证实了PI3K/AKT/mTOR(PAM）信号通路是SCLC重要的驱动信号[37]。以上结果表明，mTOR在肺癌的发生、发展和转移中起着重要的作用。因此，针对mTOR的单独治疗或者与其他靶点联合治疗在肺癌治疗的临床应用中具有一定的前景。

2、中药单体靶向mTOR在肺癌中的应用

目前约有2/3的抗癌药物来自天然产物或相关化合物[38]。天然化合物中特定活性骨架以及它们作为潜在合药模板的功能，确保了天然化合物作为原药和衍生物开发的价值。中药单体在抗肿瘤中起着重要作用，得到了广泛关注。相关中药单体成分主要包括萜类、黄酮类、生物碱类、多酚类、醌类等。

2.1 萜类

天然产物中的萜类化合物其分子骨架由多个异戊二烯单元组成，分为倍半萜、单萜和三萜等。青蒿素（artemisinin）是从青蒿中提取的倍半萜内酯化合物，其代谢产物双氢青蒿素（dihydroartemisinin）在小鼠Lewis肺癌细胞（LLC）中发挥抑癌作用，可以介导AKT/mTOR信号通路诱导巨噬细胞发生M1型极化，增加促炎细胞因子的产生，增强巨噬细胞的吞噬能力，从而抑制肺癌细胞的增殖[39]。双氢青蒿素被证实在NSCLC中可以靶向mTOR/缺氧诱导因子-1α(HIF-1α）抑制NSCLC增殖[40]；联合应用双氢青蒿素和吉非替尼可以下调AKT和mTOR的磷酸化表达水平，增强吉非替尼诱导的G2/M期周期阻滞和细胞凋亡[41]。这些研究证实了青蒿素衍生物单独应用或联合应用时可以作为治疗肺癌的潜在AKT/mTOR抑制剂。

雷公藤内酯（triptolide）是一种含氧二萜化合物，是雷公藤的主要生物活性成分，具有有效的免疫抑制和抗炎作用。雷公藤内酯体可诱导NSCLC细胞系H1299、H460发生凋亡，并下调AKT、mTOR和p70S6k的磷酸化水平，通过分子对接预测发现，雷公藤内酯可与AKT-1发生变构结合，提示其可作为潜在的AKT/mTOR抑制剂[42]。熊果酸（ursolic acid）是一种天然的五环三萜类化合物，能够抑制多种肺癌细胞增殖，如H460、H1975、H82和H446等细胞系，熊果酸还能诱导细胞凋亡，并通过mTOR信号通路诱导保护性自噬[43,44]。这些研究表明，联合应用熊果酸和自噬抑制剂可能是一种有效的抗肺癌策略。

2.2 多酚类

多酚类化合物具有分子中至少一个羟基与芳香烃相连的结构特征，这些化合物主要通过抗氧化活性发挥作用。姜黄素（curcumin）是一种亮黄色的含多酚化合物，在中药姜黄中含量丰富，具有多种药理活性，如抗氧化、抗炎、抗增殖和抗血管生成[45]。在肺癌中，姜黄素通过抑制PAM信号通路以及抑制AKT和mTOR的磷酸化[46]，诱导A549和H1299细胞凋亡，从而抑制细胞增殖[47]。精氨酸甲基转移酶5蛋白（PRMT5）及其催化亚基甲基体蛋白（MEP50）能催化选择性精氨酸的单甲基化和对称二甲基化，对细胞的增殖和分化起关键的表观遗传调节作用，在肺癌中常过表达。研究[48]发现，姜黄素对PRMT5和MEP50的表达具有显著的抑制作用，其机制是通过降低AKT/mTOR的活性以降低转录因子Sp1和NF-YA的水平，这两种转录因子在PRMT5近端启动子的GC-rich区域具有相同的结合位点。此外，姜黄素在NSCLC细胞系中表现出抑制转移的作用，可通过靶向间质表皮转化因子（c-Met）并阻断PAM通路来抑制肝细胞生长因子（HGF）促进的上皮间质转化（EMT）和血管生成[49]。阿魏酸衍生物FXS-3可通过上调应激活化蛋白激酶（JNK）信号通路，下调细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）/p38、AKT/mTOR和MEK/ERK信号通路，抑制A549细胞的增殖和转移[50]。花莲苷（erianthridin）是一种从铁皮石斛中提取的酚类化合物。研究发现，非细胞毒性浓度的花莲苷（≤50μmol/L）能够通过破坏肌动蛋白应力纤维和片状伪足的形成显著抑制细胞迁移和侵袭，在花莲苷处理后，基质金属蛋白酶-2(MMP-2）和基质金属蛋白酶-9(MMP-9）的转录水平以剂量依赖性方式显著下调，其作用机制主要是花莲苷通过氢键和范德瓦耳斯力相互作用与AKT的蛋白激酶结构域结合，从而诱导AKT下游效应分子mTOR和p70S6K显著下调，进而抑制MMP蛋白表达[51]。银杏酸（ginkgolicacid）来源于银杏的叶子和果实，可通过抑制PAM信号通路来抑制肺癌的侵袭和迁移[52]。

2.3 黄酮类

黄酮类化合物分子内多含有酮基，此类化合物多由两个相同或不相同的黄酮基团通过不同长度的烷基或烷氧基连接剂相互连接而成。黄酮类化合物具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎和抗病毒等多种生物活性。麻黄素A(ephemeranthol A）是从麻黄中提取得到的黄酮类合物，可以诱导肺癌细胞发生凋亡，通过激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（Caspase)-3、Caspase-9和聚腺苷酸二磷酸核糖基聚合酶（PARP）发挥促凋亡作用。此外，麻黄素A能通过抑制AKT活性来抑制肺癌细胞的迁移，并降低神经性钙黏附蛋白（N-cadherin）、波形蛋白（Vimentin）和锌指蛋白（Slug）等上皮间质转化（EMT）标志物的表达[53]。淫羊藿苷（icariin）是淫羊藿的重要活性成分，可通过抑制白介素-6(IL-6）和肿瘤坏死因子-α(TNF-α）的表达并通过单磷酸腺苷活化蛋白质激酶（AMPK）/mTOR信号通路抑制破骨细胞生成，进而抑制肺癌骨转移[54]。苏铁黄酮（sotetsuflavone）也是淫羊藿的活性成分之一，在肺癌中可发挥重要的抑癌作用。有报道[55]称，苏铁黄酮可通过线粒体依赖途径诱导A549细胞的G0/G1细胞周期停滞和细胞死亡。同时，苏铁黄酮可以通过抑制EMT和血管生成而抑制肺癌的侵袭和转移，其主要机制是通过抑制PI3K/AKT和TNF-α/核因子活化B细胞κ轻链增强子（NF-κB）信号通路下调HIF-1α的转录水平来调控整个过程[56]。此外，苏铁黄酮还可以通过下调PI3K/AKT/NF-κB诱导细胞自噬[57]。木犀草苷（cynaroside）是菊花中的活性黄酮类化合物之一。研究[58]发现，木犀草苷可以通过ROS介导的AKT/mTOR/p70S6K信号通路在人源NSCLC细胞系中诱导G0/G1期阻滞和促死性自噬。小豆蔻明（cardamonin）是姜黄科植物的活性成分，来源于中药草豆蔻。研究[59,60,61]发现，小豆蔻明可通过抑制mTOR和p70S6K的激活，抑制A549、H460和LLC细胞增殖和诱导凋亡，用20μmol/L的小豆蔻明处理细胞可诱导G2/M期周期停滞并降低EMT相关蛋白的水平，进而抑制转移。体内异种移植瘤模型研究结果也提示小豆蔻明可显著下调p-AKT和p-mTOR水平，提示其可作为PI3K/AKT/mTOR信号通路的抑制剂[61]。

2.4生物碱类

生物碱是结构复杂、具有生理活性的含氮植物碱，是许多中草药的有效成分。苦参碱（matrine）及其衍生物是苦参的活性生物碱，可通过下调AKT和p-AKT表达水平诱导95D和A549细胞的凋亡[62,63,64]。苦参碱还能通过PAM信号通路抑制M2巨噬细胞极化而抗肺癌转移[65]。钩藤碱（hirsutine）是钩藤提取物，其诱导A549细胞凋亡主要源于Rho关联含卷曲螺旋结合蛋白激酶1(ROCK1）和PTEN激活、PI3K/AKT失活，进而导致糖原合成酶激酶3β(GSK3β）去磷酸化和线粒体通透性转换孔（mPTP）开放，最终导致Caspase-3激活和细胞凋亡[66]。甲基莲心碱（neferine）是荷叶中提取的双苄基异喹啉生物碱，可通过抑制PAM信号通路，抑制二乙基亚硝胺（DEN）诱导的Wista大鼠肺癌的发生[67]。其次，甲基莲心碱可以诱导自噬[68]，并且增强顺铂诱导的细胞凋亡[69]。

2.5 醌类

大黄素（emodin）是大黄中提取的蒽醌类化合物，对多种NSCLC细胞系（如A549、H1650、H460、H1975、PC9和H1299）敏感，可下调ⅡA分泌型磷脂酶A2(sPLA2-Ⅱa）表达，通过抑制NF-κB信号进而抑制KRAS突变细胞增殖[70]。其次，大黄素可通过抑制mTOR/AKT、激活AMPK信号诱导肺癌细胞凋亡，通过激活ROS诱导细胞周期阻滞[71]。大黄素可通过定位P53入核，抑制mTOR，诱导A549细胞自噬[72]。隐丹参酮（cryptotanshinone）可通过抑制IGF-1R介导的PI3K/AKT信号通路抑制肺癌细胞的增殖[73,74]。

2.6 甾体类

重楼皂苷Ⅵ（polyphyllinⅥ）是重楼中提取的化合物，具有极强的抗肿瘤活性，浓度为5μmol/L时即可诱导A549、H1299细胞凋亡，其可通过ROS触发抑制PAM信号通路而诱导NSCLC细胞凋亡，同时通过激活AMPK/mTOR信号通路诱导促死性细胞自噬，进而抑制肺癌细胞增殖[75]。毛花苷C(lanatoside C）是类固醇类化合物，可用于治疗心血管疾病。研究[76,77]发现，毛花苷C可通过阻断丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/Wnt/PAM信号通路来诱导A549细胞周期阻滞在G2/M期，并通过抑制PAM信号通路诱导细胞凋亡。

2.7 其他

石斛酚（gigantol）是从兰科植物铁皮石斛中提取的联苄类化合物，对NSCLC细胞系（H460和H292细胞）表现出强大的抗癌活性。石斛酚在浓度为5～20μmol/L时可以抑制细胞的迁移，其作用机制是通过下调p-AKT和微囊蛋白-1(Cav-1）的表达来实现的；Cav-1是一种富含肌动蛋白的膜突出，其下调可导致丝状体的形成减少。[78]此外，石斛酚还可通过抑制PI3K/AKT和非受体酪氨酸激酶/信号转导及激活转录因子（JAK/STAT）信号通路，下调肿瘤干细胞标志物prominin-1(CD133）和醛脱氢酶1家族成员1A(ALDH1A1）的表达水平[79]。另一种从石斛中分离出的菲类化合物杓蓝素（cypripedin）能够诱导H460细胞凋亡并抑制迁移，可通过EMT依赖性减弱肺癌细胞的迁移，其机制主要通过抑制AKT活性、增加GSK3β的表达，并通过蛋白酶体过程介导Slug的降解而实现抗肿瘤作用[80]；过表达活化AKT后，杓蓝素的抗肿瘤活性被显著抑制，这表明AKT是杓蓝素抑制转移癌细胞作用的重要靶点[80]。这些石斛衍生物作为强有力的AKT抑制剂，在抗肺癌治疗研究和开发中显示出潜力，并为进一步研究和开发石斛衍生物的应用提供了基础。

3、小结

综上所述，在肺癌治疗领域，针对PAM通路的中药单体研究已经取得了显著进展（见表1）。除了已提及的天然产物和半合成药物外，还有其他药物和化合物被广泛探索和开发，包括新型PAM通路抑制剂、抗体药物共价修饰剂、mTOR激酶抑制剂等。这些单体药物和化合物可通过不同的机制影响PAM通路，从而为抗癌治疗提供了多种选择和可能性。因此，针对肺癌PAM通路的研究具有重要的临床意义。今后可通过不断深入的研究，以期在挖掘新的治疗靶点、提高治疗效果和实现个体化治疗方面取得更多突破，进而为肺癌患者提供更好的治疗选择和希望。 

表1 靶向mTOR抗肺癌的中药单体  

基金资助:国家自然科学基金项目(82205214);上海市科委中医肿瘤临床医学研究中心项目(21MC1930500);上海市卫健委李和根名老中医学术经验研究工作室项目(SHGZS-202215);

文章来源:朱丽华,管思思,刘吟絮等.中药单体靶向mTOR治疗肺癌的研究进展[J].上海中医药杂志,2024,58(01):31-37.