雷帕霉素用于治疗神经退行性疾病研究进展

越来越多的研究表明,雷帕霉素作为一种传统的抗生素,表现出很强的抗老化作用,通过阻断哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR),影响了多种基本的细胞周期,细胞的生长和增殖,蛋白质合成和细胞自噬过程,从而为神经退行性疾病模型提供神经保护作用,包括帕金森病、阿尔茨海默病、亨廷顿病等。对近期关于雷帕霉素神经保护作用的研究成果予以综述。     

mTOR信号通路在脊髓损伤中的作用研究进展

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR信号通路在细胞代谢,细胞增殖和细胞存活等多种细胞功能中发挥重要作用。mTOR在创伤和多种神经细胞系统疾病中,参与神经保护和神经再生功能的调节。在脊髓损伤急性期使用雷帕霉素抑制mTOR信号通路会产生神经保护作用,减少损害部位的继发性损伤。mTOR参与脊髓损伤后的多个病理生理过程,然而,mTOR信号通路在脊髓损伤后的作用尚未完全阐明。本文回顾以往研究中mTOR信号通路在脊髓损伤后的神经保护和神经再生作用,讨论一些尚未解决的问题。     

自噬介导mTOR抑制剂抗肿瘤作用的研究进展

目的:为研发基于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路调控肿瘤细胞自噬的新型抗肿瘤药物提供参考。方法:根据文献,对细胞自噬在肿瘤细胞生长中的作用、mTOR信号对细胞自噬的调节及自噬介导mTOR抑制剂的抗肿瘤作用等方面进行综述。结果:在营养不充分条件下细胞自噬作用可导致肿瘤细胞对化疗或放射治疗耐受;在肿瘤初期自噬限制肿瘤形成,在肿瘤后期自噬则为肿瘤细胞提供能量,促进细胞存活。mTOR的复合体mTOR复合体1(mTORC1)信号参与自噬体的诱导及形成,起负性调控细胞自噬的作用;在营养缺失下,mTOR调节细胞自噬是通过引发mTORC1失活而完成,且mTOR主要作用于自噬的起始阶段。抑制mTOR活性,诱导产生细胞自噬,促使细胞自噬性死亡,不仅能降低毒蛋白压力,也能起到抗肿瘤作用。结论:激活mTOR及其上游信号分子能诱导细胞自噬的产生,mTOR抑制剂及上游分子抑制剂(如磷脂酰肌醇3激酶抑制剂和蛋白激酶B抑制剂)具有明显的抗肿瘤作用。以mTOR为靶标调控细胞自噬形成,在抗肿瘤研究方面取得了较快的进展。进一步明确mTOR通路与细胞自噬关联的分子机制,可为寻找与研发新型靶向抗肿瘤药物提供新的思路。     

JNK信号通路与神经退行性疾病

c-JunN端蛋白激酶(JNK)是细胞功能的重要激酶,在各种刺激以及生理状态下导致神经元凋亡中起着重要的作用。JNK主要与一些神经退行性疾病有着密切的关系。理解JNK信号通路能够为将来选择JNK作为靶点干预这些疾病条件。JNK参与这些神经退行性疾病的发病机制,因此抑制其活性成为有效治疗的靶点。     

中枢神经系统mTOR信号通路与药物成瘾关系的研究进展

药物成瘾属于一种慢性复发性脑疾病。反复的药物暴露会导致脑环路产生神经适应性变化,进而出现强迫性觅药行为。在生物体内,信号通路转导级联的放大会介导中枢神经系统奖赏环路的重塑。研究发现,哺乳动物雷帕霉素靶点(mTOR)信号通路与药物成瘾引起的神经适应性和奖赏效应直接相关。本文就mTOR信号通路及其与药物成瘾关系的研究进展作一综述,为深入探索药物成瘾的分子调控机制提供理论依据。     

加味四君子汤对严重烫伤兔肠黏膜及mTOR信号通路相关基因表达的影响

目的 探讨加味四君子汤对严重烫伤兔肠黏膜及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路相关基因表达的影响.方法 成功建立严重烫伤模型的72只日本大耳兔分为烫伤模型对照组(A组,18只)和加味四君子汤处理(B组,54只)两组.B组又分为三亚组,分别每日用加味四君子汤0.2 g/mL(B1组)、1.0 g/mL(B2组)或5.0 g/mL(B3组)灌胃,连续7 d.A组予以等量生理盐水灌胃作为对照.另取18只大耳兔为空白对照(C组),自由饮食、饮水.分别于第1、3、7天各组处死6只大耳兔,采用ELISA法检测各组回肠黏膜组织中TNF-α、IL-10和IL-1β水平.选取治疗效果最佳的第7天B2组、第7天A组和C组大耳兔回肠黏膜组织,采用荧光定量PCR和Western blot分别检测mTOR信号通路相关基因mRNA和蛋白表达.结果 与C组比较,A、B1、B2和B3组T N F-α和IL-1β水平升高,而IL-10水平降低(P<0.05).与A组比较,B1、B2和B3组T N F-α和IL-1β水平下降,而IL-10水平升高(P<0.05),其中B2组T N F-α和IL-1β水平下降以及IL-10水平升高更明显(P<0.05).与C组比较,A组磷脂酰乙醇胺结合蛋白1(PEBP1)和真核起始因子4F(EIF4G1)mRNA和蛋白表达升高,而酪蛋白激酶Ⅱ亚基(CSNK2A1)、真核生物翻译起始因子3亚基I(EIF3I)、蛋白磷酸酶2催化亚基(PPP2CA)和丝裂原激活蛋白激酶1(MAP2K1)mRNA和蛋白表达降低(P<0.05).与A组比较,B2组PEBP1、CSNK2A1和EIF4G1 mRNA和蛋白表达降低,而EIF3I、PPP2CA和MAP2K1 mRNA和蛋白表达升高(P<0.05).结论 加味四君子汤可通过调控mTOR信号通路相关基因表达,从而减轻严重烫伤兔回肠黏膜炎症反应.     

六价铬激活mTOR蛋白诱导大鼠急性肾损伤

目的探讨哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)在六价铬[Cr(Ⅵ)]所致大鼠急性肾损伤(AKI)中的作用。方法 42只雄性SD大鼠随机分为正常对照组(单次ip给予生理盐水)、不同剂量Cr(Ⅵ)处理组〔单次ip给予Cr(Ⅵ)5或10 mg·kg~(-1)〕、雷帕霉素(Rap)干预组〔隔日1次(共4次)ip给予Rap 2 mg·kg~(-1),而后ip给予Cr(Ⅵ)5或10 mg·kg~(-1)〕和NAC干预组〔连续3 d,每日1次ip NAC 300 mg·kg~(-1),而后ip给予Cr(Ⅵ)5或10 mg·kg~(-1)〕。Cr(Ⅵ)处理48 h后,分别称取大鼠体质量和肾质量,计算肾系数;HE染色后,在显微镜下采用AutoCAD软件计算肾小管损伤面积百分比;ELISA法检测血清肌酐(Scr)和尿中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)水平;紫外分光光度法检测肾组织中谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)水平;Western印迹法检测肾组织中磷酸化mTOR(p-mTOR)、磷酸化p70核糖体蛋白S6激酶(p-p70S6K)和活化的胱天蛋白酶3蛋白表达水平。结果与正常对照组相比,Cr(Ⅵ)10 mg·kg~(-1)组大鼠肾质量和肾系数明显增加(P<0.05);Cr(VI)5和10 mg·kg~(-1)组Scr、尿NGAL水平、肾小管损伤平均面积百分比和MDA含量明显升高(P<0.05),肾组织中p-mTOR、p-p70S6K和活化胱天蛋白酶3蛋白表达水平明显上调(P<0.05),GSH含量明显降低(P<0.05)。与同剂量Cr(Ⅵ)处理组相比,Rap或NAC干预组Scr、肾小管损伤面积百分比、肾组织p-mTOR、p-p70S6K和活化的胱天蛋白酶3表达水平均明显下调(P<0.05)。与NAC干预组比较,Rap干预组Scr、肾小管损伤平均面积百分比和活化的胱天蛋白酶3表达水平明显降低(P<0.05),而氧化应激标志物MDA水平无明显差异。结论 Cr(Ⅵ)可诱导mTOR磷酸化激活导致AKI,mTOR抑制剂Rap可有效拮抗Cr(Ⅵ)引起的AKI。     

蛋白质巯基亚硝基化与神经退行性疾病

蛋白质巯基亚硝基化(S-nitrosylation,SNO)是指一氧化氮(NO)对蛋白质的半胱氨酸残基进行可逆性氧化还原修饰,这种修饰是NO在体内发挥作用的重要途径之一。近年来研究表明蛋白质SNO可以参与多种生理和病理过程,特别是一些靶蛋白的SNO参与神经退行性疾病发病过程及相关机制的研究倍受关注,该文对这方面近期研究进行概述。     

mTOR抑制剂在结节性硬化症治疗中的研究进展

结节性硬化症(tuberous sclerosis complex,TSC)是一种罕见的、累及多器官系统的常染色体显性遗传病,其致病机制常常与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路激活相关。本文主要综述mTOR抑制剂——西罗莫司(sirolimus)及依维莫司(everolimus)在TSC治疗中的作用,为临床实践中合理使用药物提供一定的参考。     

mTOR-自噬通路对脓毒症小鼠海马小胶质细胞表型的影响

目的 探讨哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）-自噬通路对脓毒症小鼠海马小胶质细胞表型的影响。方法 54 只雄性 ICR 小鼠,按照随机数字表法分为 3 组（n=18）：假手术组（Sham 组）、脓毒症组（CLP 组）和脓毒症+mTOR抑制剂雷帕霉素组（CLP+Ra组）。Sham组只进行开腹手术操作;CLP组采用盲肠结扎穿孔术制备脓毒症小鼠模型;CLP+Ra 组于造模前 6 h腹腔注射雷帕霉素（1.5 mg/kg）。于造模后 24 h各组取 6只,采用酶联免疫吸附试验（ELISA）法检测海马组织肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1β、IL-10和转化生长因子（TGF）-β水平;采用免疫荧光染色法检测海马组织切片离子钙接头蛋白分子（Iba）-1/CD86和 Iba-1/CD206阳性细胞数量;采用蛋白免疫印迹法测定海马组织 mTOR磷酸化（p-mTOR）水平、自噬相关蛋白微管相关蛋白 1轻链 3Ⅱ（LC3Ⅱ）和 Beclin-1表达情况。结果 与 Sham组比较,CLP组 TNF-α、IL-1β、IL-10和 TGF-β水平升高,Iba-1/CD86和 Iba-1/CD206阳性细胞数量增加,p-mTOR水平上调,LC3Ⅱ和 Beclin-1表达下调（均 P＜0.05）。与 CLP组比较,CLP+Ra组 TNF-α和 IL-1β水平降低,IL-10和 TGF-β水平升高,Iba-1/CD86阳性细胞数量减少,Iba-1/CD206阳性细胞数量增加,p-mTOR水平下调,LC3Ⅱ和 Beclin-1表达上调（均 P＜0.05）。结论 mTOR-自噬通路通过调节小胶质细胞表型转化,影响脓毒症小鼠海马炎症反应。     

P-糖蛋白在神经退行性疾病中的作用

神经退行性疾病( neurodegenerative disease)是一种以神经元退行性病变为基础的慢性进行性神经系统疾病,发病机制尚不明了,但一些内源性和外源性物质在脑部的异常聚集和沉积与其病因密切相关,且其往往是P糖蛋白的底物.近年来研究表明血脑屏障的p-糖蛋白在一些神经退行性疾病发展过程中表达会减少,这可能导致致病性内外源性物质的进一步聚集和沉积,恶化病情.本文对近年来有关P-糖蛋白在神经退行性疾病的发病和病情进展中的作用作一综述.     

Neuronal apoptosis as a therapeutic target in neurodegenerative disease

Apoptosis is a form of physiological or programmed cell death. It has been speculated that this process might account for the death of selective neuronal populations in certain progressive neurodegenerative disorders, including Alzheimer’s disease (AD) and Parkinson’s disease (PD) and some circumstantial evidence to support this view has been forthcoming. Increased understanding of the molecular pathophysiology of neuronal apoptosis may therefore present significant new therapeutic targets, to slow or halt neurodegeneration. This article reviews patents from the last five years which claim the use of apoptotic modulators in neurodegenerative disease. Although there are a significant number of claims, very few are buttressed with strong experimental evidence; this is usually from cell culture studies, rather than animal models of neurodegenerative disease; only a single human clinical study was identified. Thus, although treatment of neurodegenerative disease by means of manipulating apoptosis is an area of much activity and holds promise for the future, clinical application of current patents is unlikely in the near future. Extant medications may conceivably exert some of their action through effects on apoptosis.     

Recent trends in the transdermal delivery of therapeutic agents used for the management of neurodegenerative diseases

With the increasing proportion of the global geriatric population, it becomes obvious that neurodegenerative diseases will become more widespread. From an epidemiological standpoint, it is necessary to develop new therapeutic agents for the management of Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, multiple sclerosis and other neurodegenerative disorders. An important approach in this regard involves the use of the transdermal route. With transdermal drug delivery systems (TDDS), it is possible to modulate the pharmacokinetic profiles of these medications and improve patient compliance. Transdermal drug delivery has also been shown to be useful for drugs with short half-life and low or unpredictable bioavailability. In this review, several transdermal drug delivery enhancement technologies are being discussed in relation to the delivery of medications used for the management of neurodegenerative disorders.     

用于肿瘤治疗的PI3K/mTOR双重抑制剂的研究进展

磷脂酰肌醇3-激酶（PBK）是细胞内重要的信号转导分子,在细胞存活、增殖和分化过程中起重要调节作用。且是磷脂酰肌醇3-激酶／蛋白激酶B／雷帕霉素靶蛋白信号转导通路的关键节点蛋白,与细胞周期、血管形成、肿瘤发生和侵袭的关系密切,现已证实PBKs是潜力巨大的药物治疗靶点,针对该通路的抑制剂近年来成为研究热点,抗肿瘤治疗前景看好。     

Therapeutic induction of autophagy to modulate neurodegenerative disease progression

There is accumulating evidence that aggregating, misfolded proteins may have an impact on autophagic function, suggesting that this could be a secondary pathological mechanism in many diseases. In this review, we focus on the role of autophagy in four major neurodegenerative diseases: Alzheimer disease (AD), Huntington''s disease (HD), Parkinson''s disease (PD) and amyotropic lateral sclerosis.     

PI3K/mTOR双重抑制剂的研究进展

磷脂酰肌醇3-激酶/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(phosphoinosmde-3-kinase/the mammalian target of rapamycin,PI3K/mTOR)双重抑制剂已经成为抗肿瘤药物研发的热点之一。本文介绍芳基脲类和3-吡啶基杂环类等PI3K/mTOR双重抑制剂的化学结构,根据其结构特点及其与PI3Kγ共结晶模式,剖析了两类抑制剂药效团的基本结构。     

新秀丽线虫在筛选治疗神经退行性疾病药物中的运用

缺乏合适的动物平台用于药物筛选一直是阻碍神经退行性疾病药物研发的主要因素。新秀丽线虫以其结构简单、体型小巧、生命周期短暂、繁殖迅速和易于培养的独特优势,成为可以适用于高通量药物筛选的在体动物模型。本文对与神经退行性疾病相关的新秀丽线虫模型进行了总结,并且讨论了利用该类模型进行的药理学研究,确定该类模型一定会在抗神经退行性疾病药物的研发中起到重要作用。     

Targeting GSK3 signaling as a potential therapy of neurodegenerative diseases and aging

ABSTRACT

Introduction: Glycogen synthase kinase 3 (GSK3) is at the center of cellular signaling and controls various aspects of brain functions, including development of the nervous system, neuronal plasticity and onset of neurodegenerative disorders.

Areas covered: In this review, recent efforts in elucidating the roles of GSK3 in neuronal plasticity and development of brain pathologies; Alzheimer’s and Parkinson’s disease, schizophrenia, and age-related neurodegeneration are described. The effect of microglia and astrocytes on development of the pathological states is also discussed.

Expert opinion: GSK3β and its signaling pathway partners hold great promise as therapeutic target(s) for a multitude of neurological disorders. Activity of the kinase is often elevated in brain disorders. However, due to the wide range of GSK3 cellular targets, global inhibition of the kinase leads to severe side-effects and GSK3 inhibitors rarely reach Phase-2 clinical trials. Thus, a selective modulation of a specific cellular pool of GSK3 or specific down- or upstream partners of the kinase might provide more efficient anti-neurodegenerative therapies.