AKT的功能及其对造血系统和白血病的调节

磷脂酰肌醇-3激酶-丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（PI3KAKT）信号通路在细胞的多种生理过程中发挥调节作用。胰岛素、类胰岛素样生长因子（IGF-1）和生长因子与受体结合后激活PI3K，激活后的PI3K通过磷酸化一系列膜磷脂类，包括PtdIns（4）P 和PtdIns（4，5）P2，催化产生第二信使PtdIns（3，4）P2和PtdIns（3，4，5）P3，PtdIns（3，4，5）P3，随后将AKT募集到质膜上并起始信号级联途径。

AKT是PI3K 主要的下游效应分子，PDK1 和Rictor 对AKT 进行磷酸化后能激活AKT，活化状态的AKT通过调节底物蛋白进而调控细胞的一系列生理过程，多种恶性肿瘤细胞可发生AKT的异常激活。

除了影响转录因子（CREB，E2F）外，AKT还能调节一系列其他分子，这些分子包括：Iκ-Kα、促凋亡分子Bad、糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）。这些分子被磷酸化以后，有些会被激活（如Iκ-Kα），有些会失活（如Bad、GSK-3β），最终调节细胞的增殖和分化、凋亡等过程。AKT参与多种信号级联途径，AKT活性的改变与多种疾病相关，例如糖尿病、神经退行性疾病以及肌营养不良。

另外, AKT不仅能影响造血细胞的增殖和发育，同时也能调节间质细胞的功能，进而对造血系统提供支持。

一、AKT的分子结构和激活调控

作为细胞内重要的生理调控分子，AKT在小鼠和人类中存在三种不同形式，这三种AKT是由不同的染色体上的基因编码表达，它们具有80%的保守氨基酸序列和同源结构域，每种类型的AKT都有一个由100 个氨基酸组成的N-末端PH结构域。

当细胞受到生长因子或其他胞外因子刺激时AKT的T308 和S473 位点会发生磷酸化，随后AKT被激活，AKT各结构域之间的相互作用以及本身的磷酸化作用对于AKT的激活非常重要。

3 磷酸肌醇依赖激酶1（PDK1）和雷帕霉素靶蛋白复合物2（mTORC2）分别在T308 和S473 位点对AKT进行磷酸化，AKT被活化后可以转移到很多细胞组分中（高尔基体、内质网、线粒体以及细胞核），进而对其底物进行调节。据推测AKT的潜在底物可能有上千个，目前已经发现了大概50 个。

通过磷酸化作用，AKT能对这些底物进行正调节或负调节以改变他们的细胞内定位或改变它们的蛋白稳定性。AKT能使多种凋亡相关因子失活因而具有抗凋亡的作用，AKT的异常激活能造成细胞增殖的失控、抑制凋亡、造成细胞周期失调，并且与癌症治疗中的耐药性相关。

二、AKT对细胞信号通路的调节作用

AKT通过抑癌基因相关蛋白TSC2 抑制mTORC1 的功能。TSC2 是一种GTPase 激活蛋白，它能和TSC1 共同发挥作用来抑制Ras 家族成员Rheb 的活性。

AKT能使TSC2 发生磷酸化而抑制TSC1/TSC2 复合物的GTP 酶的活性，这使Rheb 能以GTP 结合的状态累积。Rheb-GTP 随后能激活雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）的活性，并且通过核糖体蛋白S6 激酶（p70S6K）对AKT进行负反馈调节。

AKT同时也能磷酸化富含脯氨酸的AKT底物-40（PRAS40），PRAS40是mTORC1 的抑制剂，通过这种磷酸化作用可以终止PRAS40对mTORC1的抑制作用，从而激活mTOR。AKT 和mTOR之间存在着正调节和负调节回路，这种回路的存在能避免过度激活的发生。

在AKT和mTOR复合物中存在着一种平衡关系，如果mTORC1复合物形成，它能抑制mTORC2的形成并降低AKT的活性，抑制mTORC1复合物的活性也能造成AKT的高度激活，这就可以解释为什么针对mTOR的复合物的药物并不能达到预期的效果，这可能是因为在抑制mTOR 活性后，反而通过反馈通路造成AKT活性的增高，因此针对AKT的研究能帮助我们解决治疗中存在的这些问题。

AKT 可以调节多种转录因子（YAP、CREB、FoxO、NF-κB、E3 泛素配体MDM2）［7］。AKT对CREB、NF-κB的磷酸化能诱导抗凋亡Bcl-2 家族成员表达的上调，AKT对FoxO的磷酸化能使它们离开细胞核并维持失活状态，随后造成促凋亡因子转录活性的降低。

同时，AKT磷酸化作用还能调节一系列凋亡相关分子（Bad、Bcl-2、Bcl-XL、Caspase 家族、Procaspase9）的表达。人们首先发现的AKT 磷酸化的分子是凋亡分子Bad，Bad 是Bcl-2 家族中的一种凋亡前成员，它能和Bcl-2 或Bcl-XL相互作用来阻断这两个分子的抗凋亡活性。

当AKT把Bad的S136 磷酸化后，影响了Bad和Bcl 的相互作用。AKT 还能通过磷酸化Procaspase9 的S196 来抑制Caspase 级联途径进而参与凋亡过程。

AKT磷酸化及去磷酸化状态的改变调控着细胞中蛋白的稳定性，细胞的增殖和凋亡，同时也和癌症的发生密切相关，对于AKT磷酸化作用的进一步研究能帮助我们更深入的了解这些生理及病理过程。

三、AKT对造血的调节作用

AKT 在长周期造血中发挥着重要的作用，对AKT1/AKT2 双敲小鼠模型的研究发现这种小鼠的造血干细胞（HSC）更多的处于G0 期，因此长周期造血的缺陷可能主要是由静息状态的HSC增多造成的。

另外AKT1/AKT2的双敲小鼠的研究也证明了AKT的激活在边缘区B细胞以及成熟滤泡B细胞的存活中发挥重要作用。AKT的持续激活会造成HSC 的瞬时扩增并进入细胞周期，随后各种造血祖细胞（HPC）会扩增并凋亡，同时移植能力也会受到影响。

AKT不仅参与HSC的维持，同时还参与HPC的各系分化，人们发现AKT活性高的HPC更倾向于分化为中性粒细胞和单核细胞，此时B淋巴细胞的分化受到抑制，而AKT活性低的细胞则趋向于分化为嗜酸粒细胞。

AKT还参与调节树突细胞的增殖和存活。AKT持续激活小鼠细胞移植后会造成受体发生骨髓增生性疾病，髓外造血和T 细胞淋巴瘤，说明了AKT在HSC和HPC中发挥重要作用。

四、AKT在白血病发生发展中的作用

研究表明在包括白血病的多种癌症中都会伴有AKT信号的失调。在一些实体肿瘤中，一些基因的突变会造成AKT的持续激活如PIK3CA或AKT本身突变，AKT的负调控基因发生突变也会造成肿瘤的发生。

在急性白血病中经常发现AKT 的持续激活和磷酸化水平的显著升高。另外抑制mTOR也会通过负反馈途径造成AKT的激活。

在血液肿瘤中除了PI3K 通路自身的突变，还有一些细胞因子受体的突变，如Flt-3 基因跨膜区内部串联重复（Flt-itd）导致的flt3 的持续激活以及c-kit 的突变都会影响AKT信号，除了被细胞因子受体信号激活外，一些融合蛋白（Bcr-Abl）也可能造成AKT的激活，在白血病中还会发生蛋白激酶CK2 基因的突变，如果对CK2 进行抑制能降低PI3K/AKT 的活性，并最终诱导慢性淋巴细胞白血病（CLL）细胞的凋亡。

PI3K-AKT信号受到多种细胞外信号的调节，微环境失调也会导致异常造血的发生，一些研究证明CLL 的微环境会造成白血病细胞中AKT信号的持续激活，并诱导CLL细胞的增殖和存活，并使其产生抗药性，抑制这条通路则能诱导CLL细胞的凋亡。

尽管很多研究已经证实AKT激活在白血病发生发展中具有促进作用，但临床研究发现约40%的急性髓系白血病（AML）患者白血病细胞中都发现FoxO 活性的升高，AML的融合基因MLL-AF9 诱导的小鼠AML模型中也发现FoxO1活性的增高，敲除FoxO1能减少白血病细胞的数目，同时激活AKT 也具有相同的效果，说明在MLL-AF9 诱导的白血病中AKT 信号的失活促进了白血病的发展。

因此AKT在细胞内平衡至关重要，AKT的失活和激活都会影响着白血病的发生和发展。AKT 的活性可以作为白血病的早期标志。

在AML患者，PI3K 信号通路的激活以及AKT磷酸化的升高都可作为AML 的预测因子，在骨髓增生异常综合征（MDS）中，AKT 的激活只有在高危的MDS 患者中能检测到，低危的MDS 患者中则检测不到，提示AKT 的活性可以作为高危MDS的预测因子。

一些抑制AKT的药物具有治疗白血病的作用，例如Perifosine 是具有口服药效的药物，它能竞争性结合AKT的PH结构域进而抑制AKT的磷酸化。

现在已经证明Perifosine 能诱导多药耐药白血病细胞系的凋亡和原代AML细胞的凋亡，但并不影响正常CD34+造血祖细胞，现在已经有一些临床二期实验研究其治疗不同类型白血病的作用。

另一种抑制AKT的活性的药物MK-2206 能通过抑制AKT的磷酸化水平和下游分子的活性来降低白血病细胞的克隆形成能力。

AKT 抑制剂Triciribine 是一种嘌呤类似物，它能和AKT的PH 结构域作用并阻止AKT的调控作用，研究发现它能诱导血液肿瘤细胞的凋亡。Rapamycin和类似物RAD001（Everolimus），CCI-779（Temsirolimus），AP23573（Deforolimus）在肿瘤治疗中都发挥着作用。

尽管Rapamycin 和其类似物CCI-779 在体外发现有很强的抗肿瘤能力，但在血液肿瘤的临床试验中只显示部分作用，研究发现它们在抑制mTOR的同时诱导了AKT的活化，这一现象可以解释临床效果不佳的原因，这也为提高临床治疗效果提供了新的探索途径。

AKT在细胞的多种生理活动中都发挥着重要的调节作用，AKT磷酸化状态的改变参与调节这些过程。AKT同时也和多种恶性肿瘤和其它疾病的发生发展相关，例如糖尿病、神经退行性疾病以及肌营养不良，在白血病中也经常会发现AKT 信号的失调。

现在有很多AKT 抑制剂都被用来研究其对于白血病细胞的作用，将AKT抑制剂与经典的抗白血病药物联合用药能提高药效。更深入地研究AKT分子在造血系统和白血病中是如何发挥作用的，将帮助我们更好地了解造血机制并提供以此为靶点治疗白血病的临床前基础。

来源：中华血液学杂志