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本文对哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路在病毒感染中的作用、常见mTOR抑制剂的作用机制及mTOR抑制剂在不同病毒感染中的作用进行综述，旨为mTOR抑制剂在器官移植受者的临床应用及后续研究提供参考。
哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂在器官移植受者病毒感染中的作用
作者：杜春恺、朱一辰、林俊
作者单位：首都医科大学附属北京友谊医院泌尿外科
来源：【原创】器官移植2023年第14卷第4期
哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制剂是目前器官移植术后应用较为广泛的免疫抑制药，主要包括西罗莫司（雷帕霉素）和依维莫司。mTOR抑制剂除应用于维持性免疫抑制治疗外，还具有抗衰老、抗肿瘤、抗病毒感染等多种潜在作用。病毒感染是器官移植术后最常见的并发症之一，目前临床可应用的抗病毒药物种类较少且疗效欠佳，临床普遍采取降低免疫抑制强度的方式进行治疗，然而这种治疗方法会增加受者排斥反应的风险，因此mTOR抑制剂的抗病毒作用备受关注。本文回顾并总结了mTOR抑制剂在器官移植受者最常感染的几种病毒以及近期备受关注的呼吸道病毒中的抗病毒作用，分别从体内、体外研究方面阐述mTOR抑制剂抗病毒的效果与机制，以供临床参考。
1 mTOR通路在病毒感染中的作用
mTOR是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。mTOR、mTOR调节相关蛋白（Raptor）、哺乳动物致死基因和SEC13 protein8（mLST8）等共同组成mTOR复合物1（mTORC1）；mTOR与雷帕霉素不敏感伴侣蛋白（Rictor）、mLST8和哺乳动物应激激活蛋白激酶相互作用蛋白1（mSIN1）等共同组成mTOR复合体2（mTORC2）。mTORC1与mTORC2间存在多种反馈调节机制。mTORC1与mTORC2共同参与了磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/mTOR通路（图1 略）。目前普遍认为PI3K/Akt/mTOR通路参与了细胞增殖、生长、代谢等多种过程，并涉及多种疾病的发生与进展过程，如恶性肿瘤、神经系统疾病、免疫系统疾病、病毒感染等。
在病毒感染方面，不同种类的病毒在PI3K/Akt/mTOR通路中有不同的作用靶点与作用方式，并通过多种途径控制mTOR信号的传导，如刺激PI3K、激活Akt、使下游靶标磷酸化等。目前作用于PI3K/Akt/mTOR通路的药物较多，大多处于临床研究阶段，其中mTOR抑制剂在临床中的应用最为成熟，因此使用mTOR抑制剂抑制mTOR的活性成为了研究经PI3K/Akt/mTOR通路抵抗病毒感染的重点之一。
2 常用mTOR抑制剂的作用机制
目前临床中常用的mTOR抑制剂主要有雷帕霉素与依维莫司。
雷帕霉素与FK506结合蛋白12（FKBP12）结合形成复合物，进而与mTOR上的FKBP12-雷帕霉素结合结构域结合，从而抑制mTOR的活性。雷帕霉素通过抑制mTORC1的活性，阻断细胞周期从G1期向S期进展，进而抑制T细胞增殖，达到免疫抑制的作用。而在mTORC2中，Rictor与mSIN1在空间结构上阻止了雷帕霉素与FKBP12复合物及FKBP12-雷帕霉素结合结构域结合，因此雷帕霉素不具有对mTORC2的抑制作用。尽管如此，也有研究发现在肝脏、脂肪、肌肉等部分器官中，长时间使用雷帕霉素后也可以影响mTORC2的活性，而在肾脏、胃、胸腺等器官中未发现长期使用雷帕霉素对mTORC2的影响。这种现象可能是由于在长期雷帕霉素治疗中，细胞中的mTOR和雷帕霉素与FKBP12的复合物相结合，从而导致mTORC2的生成减少。
依维莫司是雷帕霉素的一种衍生物，具有与雷帕霉素相似的作用机制。依维莫司不仅与FKBP12结合并抑制mTORC1的活性，同时也具有抑制mTORC2活性的作用。
3 mTOR抑制剂在不同病毒感染中的作用
3.1 巨细胞病毒
mTOR抑制剂抑制巨细胞病毒（CMV）感染的作用最早发现于2007年Ekberg等的一项临床研究中。在这项研究中对比了使用不同剂量环孢素、低剂量他克莫司与低剂量雷帕霉素的肾移植受者CMV感染的情况，发现在供者CMV感染率无显著差异的前提下，使用低剂量雷帕霉素的肾移植受者感染CMV的比例低于使用环孢素和他克莫司的受者。最开始普遍认为是由于雷帕霉素的免疫抑制强度较弱导致CMV感染率偏低，之后随着研究的深入逐渐发现mTOR抑制剂本身具有抗CMV感染的作用。
在近期一项纳入了6211例受者的meta分析中，使用基于mTOR抑制剂的免疫抑制方案的肾移植受者CMV感染风险显著低于使用基于钙调磷酸酶抑制剂（CNI）类药物的肾移植受者。此外，有研究证实在移植术后1个月将CNI类药物更换为mTOR抑制剂也可降低受者后续的CMV感染风险。无论是单独使用mTOR抑制剂或是mTOR抑制剂与CNI类药物联合使用，均可降低患者CMV感染风险。其中有研究认为依维莫司联合CNI类药物降低CMV感染风险的效果最佳。
在临床中mTOR抑制剂抗CMV感染的作用较为明确，但其作用机制尚不清晰。有部分研究认为mTOR抑制剂抗CMV感染的机制与免疫系统有关。有研究发现雷帕霉素一方面可以抑制幼稚T细胞，从而达到免疫抑制的效果；另一方面可以通过改善T细胞受体（TCR）信号传导的方式增强抗原特异性T细胞的功能，进而达到抗感染与抗肿瘤的作用。在PI3K/Akt/mTOR通路方面，有研究认为CMV通过两种CMV即时早期蛋白IEP72和IEP86促进Akt的磷酸化，进而激活mTORC1。此外也有研究发现CMV中的UL38蛋白既有增加mTORC1活性的作用，也有通过抑制TSC2活化进而抑制mTORC1活性的作用。
3.2 新型冠状病毒
新型冠状病毒（SARS-CoV-2）于2019年首次出现并导致了较高的感染率与病死率。目前仍然缺乏有效治疗SARS-CoV-2的手段。中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）与SARS-CoV-2同为冠状病毒，因此很多人认为PI3K/Akt/mTOR通路在抗SARS-CoV-2感染中作用与其在MERS-CoV复制过程中的作用较为相似。Kindrachuk等的研究显示，在PI3K/Akt/mTOR通路中，mTOR主要参与了MERS-CoV的复制过程。因此PI3K/Akt/mTOR通路在SARS-CoV-2治疗中的作用一直受到关注，认为mTOR抑制剂对SARS-CoV-2的复制同样具有一定的抑制作用。目前多数研究均为理论机制方面的研究或体外研究，临床研究报道较少，因此目前需要更多临床研究论证mTOR抑制剂在SARS-CoV-2感染中的作用。
在Pinchera等的研究中，使用mTOR抑制剂的移植群体SARS-CoV-2的感染率与未使用mTOR抑制剂的群体差异无统计学意义，但前者中重度感染的发生率明显较低。Requiao-Moura等发现使用mTOR抑制剂的肾移植受者因SARS-CoV-2死亡的风险较低。
在体外实验中，有研究认为生长因子受体（GFR）信号传导与SARS-CoV-2感染密切相关，并通过激活Raf/丝裂原活化蛋白激酶激酶（MEK）/细胞外调节蛋白激酶（ERK）通路与PI3K/Akt/mTOR通路增加mTORC1活性。在另一项研究中通过发现PI3K/Akt/mTOR通路中ERK与Akt水平升高证实了这一点，并在体外实验中证实了mTOR抑制剂对SARSCoV-2感染的抑制作用。
在理论机制方面的研究中，多数文章的关注点主要在于SARS-CoV-2感染引起的细胞因子风暴，可以导致感染患者症状的加重与死亡。有研究认为mTOR抑制剂可以通过抑制中性粒细胞募集并增强抑制调节性T细胞、抑制B细胞的增长与活化等方式来抑制SARS-CoV-2感染引起的细胞因子风暴。此外也有研究认为PI3K/Akt/mTOR通路参与了SARS-CoV-2的内吞作用，通过抑制此通路可达到抑制SARS-CoV-2病毒进入细胞内的作用。
3.3 甲型流感病毒
甲型流感病毒是一种高度传染性的呼吸道疾病，可引起较高的发病率和病死率。Wang等分析了2009年至2011年感染甲型H1N1流感病毒重症肺炎的38例患者的治疗情况，发现糖皮质激素与mTOR抑制剂联合应用可明显改善患者缺氧、多器官功能障碍的状况，并可加速病毒清除及缩短呼吸机使用时间。此外，也有个案报道了奥司他韦联合雷帕霉素有效治疗单纯使用奥司他韦效果不佳的重症甲型流感病毒感染的病例。
在理论机制方面，Kuss-Duerkop等的研究显示，流感病毒通过Akt来激活mTORC1，而mTORC2不是激活过程中的必要因素，雷帕霉素通过抑制mTORC1抑制了流感病毒的复制。Jia等发现奥司他韦和雷帕霉素联合用药可显著提高感染H1N1流感病毒小鼠的生存率并减少感染期间的肺组织损伤，并发现雷帕霉素可通过抑制核因子（NF）-κB激活与NOD样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体组装，减少了白细胞介素（IL）-1β和IL-18的释放，进而降低了炎症因子水平。也有研究发现雷帕霉素可抑制流感非结构蛋白1刺激PI3K途径并促进细胞凋亡。
因此从目前的研究进展来看，甲型流感病毒的感染涉及到PI3K/Akt/mTOR通路，雷帕霉素抑制流感病毒复制的作用较为明确，但目前多数研究均为基础研究，仍缺乏大样本量的临床研究以证实雷帕霉素在人体内的抗甲型流感病毒感染的作用。
3.4 BK病毒
最初Dharnidharka等进行了一项涉及2003年至2006年48292例肾移植受者的大型研究，首次发现在出院时接受mTOR抑制剂治疗的肾移植受者2年内BK病毒感染率更低。之后多项临床研究逐渐发现mTOR抑制剂，尤其是依维莫司，对BK病毒的复制有抑制作用。近期的一项meta分析纳入了13609例患者的数据，同样发现使用mTOR抑制剂的患者BK病毒感染率显著较低，但出现排斥反应、贫血及移植术后新发糖尿病的比例升高，因此建议在移植术后早期使用mTOR抑制剂与CNI的联合用药方案。此外也有研究认为mTOR抑制剂与来氟米特联合使用具有显著的抑制BK病毒复制的作用。
理论机制方面有研究认为雷帕霉素通过抑制p70S6k磷酸化抑制了大T抗原的表达，从而抑制了BK病毒复制。
总体上讲，目前多数研究均认为mTOR抑制剂尤其是依维莫司对BK病毒有较为明确的抑制作用。
3.5 爱泼斯坦-巴尔病毒
爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）是一种感染人类的疱疹病毒，与鼻咽癌、伯基特淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤的发生有关，也可导致移植后淋巴组织增生性疾病（PTLD）的发生。
目前关于mTOR抑制剂与EBV之间的研究集中在EBV导致的相关继发疾病上，主要以PTLD为主。在一项心脏移植相关的研究中发现，使用雷帕霉素可以显著降低PTLD的发生率。在另一项研究中，发现雷帕霉素与霉酚酸类药物分别与CNI类药物合用治疗1年后，使用霉酚酸类药物的人群炎症标志物水平更高，端粒侵蚀更严重，且EBV DNA水平显著高于雷帕霉素组，因此认为mTOR抑制剂可降低EBV感染的B细胞增殖，并可降低肾移植受者发生病毒相关PTLD的风险。此外也有研究发现，患有PTLD的儿童肾移植受者使用基于mTOR抑制剂的无CNI免疫抑制方案，肾功能更稳定，移植物存活率更高。尽管如此，也有研究认为mTOR对PTLD的发生无显著影响甚至可导致PTLD的发生。mTOR抑制剂在体外研究中对PTLD的抑制作用很早已被证实。此外，近期有研究认为，雷帕霉素联合PI3K/Akt/mTOR通路中mTORC1上游的PI3K或Akt抑制剂可有效治疗EBV相关的PTLD。
尽管如此，临床中尚无成熟的PI3K或Akt抑制剂，因此独立使用mTOR抑制剂或联合其他目前临床成熟的药物治疗PTLD仍是目前的主要研究重点。
4 小结
mTOR抑制剂有明确的抗病毒感染作用并具有较大的研究潜力。由于目前雷帕霉素与依维莫司已在临床中得到了广泛应用，因此本文主要以这两种药物为主，总结并探讨了mTOR抑制剂在病毒感染中的作用。从临床角度上，mTOR抑制剂对病毒具有较为明确的抑制作用；从基础研究上讲，病毒感染在PI3K/Akt/mTOR通路中的作用位点不同且不完全清晰。因此目前仍需要更多的临床证据及更多的基础研究明确mTOR抑制剂的抗病毒作用。移植术后受者免疫抑制药的应用需要考虑多方面因素，病毒感染仅为一方面因素，因此要根据受者的具体情况个体化选择与调整抗排斥反应方案。
本文仅供学习参考，完整准确内容请查阅原始文献：杜春恺,朱一辰,林俊.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂在器官移植受者病毒感染中的作用[J].器官移植,2023,14(4): 598-604.
https://www.organtranspl.com/article/doi/10.3969/j.issn.1674-7445.2023.04.018
【链接】
解读共识：肾移植术后如何合理使用mTORi？
(《中国肾移植受者哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂临床应用专家共识》)
https://bbs.yizhiwang.org.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=75458
《肝移植受者雷帕霉素靶蛋白抑制剂临床应用中国专家共识（2023版）》建议要点
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