由于耐多药或耐利福平结核菌株的出现，研究新型结核治疗方案成为必要。宿主抗结核分枝杆菌(MTB)感染主要依靠细胞免疫实现的，自噬是一种宿主防御的基本途径，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是自噬的主要调节剂，与控制MTB的负荷有关。近年来，研究表明一些药物或小分子物质通过mTOR途径激活自噬的宿主导向疗法可实现减轻宿主体内MTB负荷。故本文就基于mTOR途径宿主导向疗法在抗MTB感染中的研究进展作相应的阐述。
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目前，结核病仍然是全球范围内感染单一传染性疾病的主要死因之一。活动性、药物敏感性结核病采用标准治疗是可以治愈的。但是，近年来耐药菌株的出现对许多国家的公共卫生和健康安全问题造成了越来越大的威胁。随着耐药性的增长，越来越需要开发新的治疗方式来应对。宿主导向疗法(host-directed therapy，HDT)是一种通过针对宿主细胞而非病原体，利用宿主代谢或免疫反应而不是直接的杀菌作用来对抗感染[1]。利用具有自噬诱导潜力的药物来抗结核治疗，可能是一种有希望的针对哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)宿主抗结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis，MTB)感染的治疗策略。因此，本文结合既往临床前实验和动物模型研究的文献报道，就一些药物通过mTOR途径诱导自噬激活抑制细胞内MTB生长的宿主导向疗法作相应的阐述，探讨其他药物作为抗结核药物的可能应用前景。
自噬是一种利用溶酶体降解机制抵御入侵的病原体的细胞内分解代谢过程。有研究认为，代谢、自噬和免疫细胞活动的组合决定了MTB感染的结果，MTB的致病性可能取决于其调节宿主代谢的能力[2]。目前，利用小分子物质和药物靶向自噬机制来改善宿主免疫功能是治疗多种慢性疾病的新兴概念。自噬体生成过程的3个主要成分是：Ⅲ类磷酸肌醇3-激酶复合物、自噬相关蛋白1复合物和自噬相关基因(autophagy-related gene，ATG)复合物[3]，这个过程受到mTOR的负调控。自噬受许多信号调控，如腺苷酸活化蛋白激酶(adenine monophosphate activated protein kinase，AMPK)信号通路、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase，PI3K)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶途径、活性氧、核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)通路、Ca2+/Calpain信号通路、Pink1/Parkin、Wnt/β联蛋白通路、T细胞转录因子EB(T cell transcription factor EB，TFEB)等自噬通路；这些通路可分为mTOR依赖性通路和非依赖性通路，mTOR依赖性通路是负性调控自噬的经典通路[4]。因此，通过抑制mTOR通路增强宿主细胞自噬是一种针对MTB感染的潜在治疗策略。
宿主可通过自噬减轻MTB负荷，事实上，MTB有多种策略来逃避宿主免疫反应，从而能够在细胞内存活。例如：MTB增强胞内存活基因，通过抑制c-Jun氨基末端激酶的激活，从而阻止ATG7诱导的自噬；还可以通过依赖活性氧的途径抑制巨噬细胞自噬和细胞死亡。同时，研究发现胞内存活基因显著抑制肿瘤坏死因子α、IL-4和IL-6的产生，同时刺激干扰素-γ和IL-10分泌，抑制宿主体内免疫反应[5]。MTB的毒株可以通过分泌1-结核菌素腺苷、6kDa早期分泌靶抗原(6kDa early secreted antigen target，ESAT-6)、酸性磷酸酶(SAPM)、PE-PGRS47来抑制自噬体与溶酶体的融合[6,7]。ESAT-6在抑制人类树突状细胞的晚期自噬中发挥作用[8]。文献表明，MTB表达的甘露糖化脂阿拉伯甘露聚糖可以通过阻断自噬标志物LC3向自噬体膜的易位来抑制自噬体的成熟，还可以通过抑制钙流入及其细胞内信号传导来阻止MTB介导的巨噬细胞凋亡[9]。研究表明，在感染早期阶段还可通过MTB的CtpF钙泵抑制mTOR依赖性自噬并增强MTB在宿主内存活[10]。
除上述MTB相关因子外，MTB感染宿主的免疫反应期间表达一些宿主微小RNA(microRNA，miR)也可抑制自噬而与MTB的细胞内定植相关。例如：miR-18a可能通过降低自噬体生物发生的必需蛋白质LC3的表达而抑制自噬[11]。miR-144、miR-125a可抑制AMPK通路介导的自噬[12,13]。此外，体外和体内研究表明，MTB抑制NADPH氧化酶向含有病原体吞噬体上的募集，从而有利于MTB的细胞内生长[14]。
脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信号轴是经典的自噬调节通路，抑制PI3K/Akt/mTOR通路可激活自噬。雷帕霉素是mTORC1抑制因子，它可以激活自噬从而达到抑制细胞内MTB复制的抗菌作用。一些雷帕霉素的类似物也可以通过该途径激活自噬，如西罗莫司、替西罗莫司、利达福莫司和依维莫司。这类药物传统上被用作抗癌治疗，但研究表明这些药物可以通过抑制mTORC1促进自噬、减少MTB的生长从而起到抗MTB感染的作用[3]。酪氨酸激酶抑制剂(伊马替尼、吉非替尼、伊鲁替尼、尼罗替尼)也可抑制mTOR通路激活，从而促进MTB感染期间的抗菌作用。其中伊鲁替尼被证实无论在体内或体外都可通过抑制BTK/Akt/mTOR通路降低纵隔淋巴结和脾脏中的MTB负荷[15]；尼罗替尼通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路而诱导细胞内MTB的自噬降解[16]。现广泛用于治疗乳腺癌的选择性雌激素受体调节剂，如巴多昔芬被证实不但通过抑制Akt/mTOR信号传导促进自噬，还可增强活性氧依赖性自噬抑制巨噬细胞中MTB的生长；另一调节剂他莫昔芬对耐药性MTB具有抗菌活性，并抑制巨噬细胞中MTB的生长。然而，潜在的机制在很大程度上仍然未知[17]。
除上述抗肿瘤药物外，一些传统中药被证明也可以通过mTOR调控自噬发挥抗结核作用。黄芩苷是一种黄酮苷，黄芩根提取物广泛用于中药治疗肝炎和其他呼吸系统疾病等多种疾病，黄芩苷在被MTB感染的巨噬细胞中也可通过PI3K/Akt/mTOR途径诱导自噬杀死细胞内MTB；同时，黄芩苷还可通过抑制PI3K/Akt/NF-κB途径抑制NLRP3炎症小体的激活，并降低促炎细胞因子IL-1β的水平，从而抑制MTB诱导的炎症过程[18]。最近，研究表明黄岑苷还可通过抑制感染MTB的巨噬细胞中NLRP3炎症小体介导的焦亡，从而减少过度的炎症反应[19]。藤黄酮k是从云南藤黄中分离出来的，藤黄酮k可通过Akt/mTOR通路以及上调活性氧和JNK磷酸化促进自噬抑制巨噬细胞内MTB生长，此外，藤黄酮k还可通过抑制NF-κB抑制促炎介质的产生，从而减轻MTB感染诱导的炎症介导的组织损伤[20]。
硝唑尼特是一种抗原虫药物，也被探索用于治疗阿尔茨海默氏症和癌症。研究表明，无论在活动性或潜伏性结核感染中，硝唑尼特可抑制mTOR1信号传导并激活自噬，抑制细胞内MTB增殖，具有潜在的抗结核作用[21]。
AMPK是真核生物中细胞代谢的关键调节因子，也是自噬的主要调节剂之一。研究证据表明，AMPK磷酸化可通过两种机制即mTOR的上游调节器结节性硬化复合物2或mTOR复合物1相关调节蛋白RAPTOR的磷酸化介导抑制mTOR活性，进而增强自噬[22]。此外，AMPK还可直接磷酸化自噬途径其他核心成分上的残基如ATG9、VPS34、Beclin1等介导细胞自噬[23]。众所周知，二甲双胍广泛用于临床治疗2型糖尿病，研究发现二甲双胍既通过激活AMPK介导的信号通路，诱导自噬降低细胞内MTB存活率，又通过促进线粒体活性氧产生并促进吞噬体-溶酶体融合从而抑制细菌定植，减少肺病理损伤和慢性炎症[24]。此外，二甲双胍与常规抗结核药物(包括异烟肼或乙硫异烟胺)联合用药还可增强疗效并降低被感染小鼠肺部的MTB负荷。有趣的是，二甲双胍治疗还降低了潜伏性结核病发病率[25]。阿卡地新是另一种直接激活AMPK的小分子药剂，可激活AMPK从而抑制mTOR磷酸化，进而诱导感染MTB的巨噬细胞发生自噬。此外，阿卡地新介导的AMPK激活还可促进过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1-α通路的激活，上调多个自噬相关基因从而增强自噬[26]。一项体外研究强调了某些代谢物通过AMPK信号激活自噬，在感染MTB的小鼠肺泡巨噬细胞中补充鸟氨酸可上调AMPK磷酸化从而抑制mTOR，激活自噬进而增加MTB清除率[27]。该研究还表明，代谢物和神经递质γ-氨基丁酸可通过促进细胞内钙流入触发AMPK信号传导和自噬相关基因的转录激活，从而增强宿主对MTB感染的防御力[27]。抗惊厥药卡马西平不仅可以通过AMPK激活诱导抗菌自噬，减少结核菌负荷；而且还被证明可以使耐多药结核病小鼠的肺部病理学改善并刺激小鼠体内的适应性免疫[28]，因此，卡马西平可能是治疗耐多药结核病的潜在治疗药物。
TFEB是生物体内溶酶体生物发生和自噬的主要调节因子，TFEB核转位是驱动自噬体和溶酶体的基因转录激活所必需的。同时，TFEB也是线粒体生物发生、脂肪酸氧化和氧化磷酸化基因表达所必需的[22]。除了通过抑制mTORC1控制TFEB之外，还有研究报道了AMPK可以通过去甲基化酶CARM1以及脂肪生成酶ACSS2的AMPK依赖性磷酸化刺激TFEB依赖性基因表达，从而驱动自噬发生[29]。海藻糖是一种天然存在的二糖，最近研究报道，海藻糖通过竞争性抑制葡萄糖转运蛋白(即SLC2A3/GLUT3和SLC2A8/GLUT8)引起假饥饿样反应，从而抑制mTOR通路和激活AMPK诱导自噬发生，也可通过介导TFEB核转位和巨噬细胞中mTOR非依赖性自噬激活，在单独或与HIV-1共感染期间杀死小鼠模型中的MTB和非MTB，这表明海藻糖对于HIV-TB合并感染患者的管理具有潜在作用[30]。沉默信息调节因子(Sirtuins)是一种Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶，共有7个成员(SIRT1-7)，在翻译后修饰中起重要作用，主要调节细胞稳态。在MTB感染的小鼠中，SIRT1激活剂白藜芦醇和SRT1720可通过PI3K/Akt/mTOR通路刺激自噬和吞噬体-溶酶体融合，也通过激活AMPK增强自噬来限制细胞内MTB生长。同时，SIRT1还可通过下调NF-κB来促进炎症消退[31]。有研究表明，SIRT2抑制剂AGK2可减少小鼠分枝杆菌的负担、肺部炎症，并增强宿主对MTB的保护性免疫以及异烟肼的功效[32]。
MTB感染对全球公共卫生构成重大威胁，目前的治疗仍然采用(多种药物联合化疗)对非住院肺结核患者实行全面监督化学治疗(directly observed treatment+short course chemotherapy，DOTS)方案，但存在疗程长、不良反应大，随着MDR/RR-TB的增长，有必要探索新的结核治疗方法。HDT是一种很有前景的抗结核辅助治疗策略，在抗MTB体诱导的免疫调节中，不仅可以提高先天性和适应性免疫对MTB的抗菌功效，同时还可以限制过度炎症和组织损伤。HDT药物具有调节宿主免疫的潜力，不同于抗生素，它们直接调节宿主细胞的功能而不与MTB相互作用，从而规避产生抗生素的耐药性，若联合使用标准抗结核药物可能会缩短抗结核治疗的时间、降低耐药性的产生以及降低潜伏性肺结核感染的发病率。
本文总结了靶向mTOR途径激活自噬的潜在HDT候选药物以及参与操纵宿主抵抗MTB感染的免疫的机制，鉴于部分药物已经批准用于临床治疗，故其具有可靠的安全性，更有可能在随机和对照临床试验中进行研究，以评估它们在结核病中的有效性。但该类药物要真正应用于临床，后续还需要进一步开展体外、体内模型试验和临床试验来测试HDT候选药物的功效和安全性，从而为结核病的临床治疗提供新的愿景。
所有作者声明无利益冲突
