TOR信号通路是一种存在于生物体内，能够调节细胞的生长、代谢和增殖等重要生物学过程的重要信号转导通路[1]，与生物体的生长、衰老和疾病息息相关[2]。TOR信号通路通过调节肌肉蛋白合成和分解[3-4]、脂代谢等途径影响生物的生长发育[5]；通过调节免疫细胞增殖和分化、免疫因子的合成和分泌、自噬等途径影响免疫功能[6]；通过调节饲料营养的利用效率、葡萄糖等途径影响畜禽的饲料转化效率[7]。随着生物技术和基因组学的发展，对畜禽TOR信号通路的研究成为热点。畜禽中的TOR信号通路与哺乳动物类似，但也存在差异，如TOR蛋白本身的结构和表达方式、TOR信号通路的下游效应等[8]。进一步研究畜禽TOR信号通路的特点和调节机制对揭示畜禽生物学过程和开发相关应用具有重要意义。文章从TOR信号通路的激活及该通路对畜禽的生长发育、免疫调节、繁殖和饲粮营养等的影响入手，介绍TOR信号通路在畜禽中的研究进展和应用，以期为畜禽产业发展提供参考。1TOR信号通路概述TOR是在进化上非常保守的一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶[9]，属于磷脂酰肌醇3激酶相关蛋白激酶家族[10]。TOR活性的上游信号分子包括营养因子、生长因子、能量水平、环境压力和氧浓度[11-13]，这些因素可以调节细胞生长、增殖和凋亡的生理过程[14]。氨基酸作为细胞中重要的营养因子，能够直接作用于TOR信号通路[15-16]。TOR能够动态调节蛋白的合成和降解，在骨骼肌中蛋白代谢过程中起到重要的调节作用[17]。在TOR信号通路中，TOR是重要的蛋白质激酶，可以调节许多细胞过程。TOR蛋白质激酶具有通过磷酸化作用调节下游效应蛋白的功能。TOR信号通路可以通过多种信号分子调节下游效应蛋白，如腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）、营养素、激素和生长因子等。TOR激酶和蛋白质相互作用形成了TORC1和TORC2两种复合物，但是只有TORC1能够发挥作用，有效参与营养物质和生长因子等的感应机制[18]。TORC1在进化上比较保守，从酵母到哺乳动物均可以响应外界的生长、营养以及致癌信号，进而对机体的细胞生长、新陈代谢进行调控，最终影响细胞的生长代谢[19]。TORC1中下游靶目标中具有明显特征的是S6K1、4E-BP1，S6K1对蛋白质合成有正向调控作用，4E-BP1是mRNA帽端结合蛋白真核起始因子（eIIFE）的抑制因子。营养因子中的氨基酸在进入细胞后直接或间接作用于TOR通路的信号分子，对TORC1的激活具有促进作用[20]TSC2是小GTPase Rheb的GTP酶激活蛋白(GAP)[21]。Rheb直接与mTOR中的激酶结构域结合，而Rheb与mTOR的结合不依赖鸟苷基核苷酸，因此无核苷酸的Rheb抑制了mTOR活性[22-23]。Long等[22]研究发现，Rheb是GTP负载，而不是介导mTORC1的招募，是由于Rheb诱导mTORC1发生构象变化，从而导致下游靶点的磷酸化和mTORC1的激活。Rheb以GTP依赖的方式与TOR结合[23]，GTP负载介导效应子募集[24]。酵母和哺乳动物中的TOR激活合成代谢（核糖体生物发生和蛋白质，脂质和核苷酸合成）并抑制分解代谢过程（自噬）以控制细胞生长[20,25]。TOR是营养和生长因子等因素的整合因子，能够对细胞中的变化作出反应，并调节各种细胞活动，TOR信号的调节路线路见图1[26]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.18.030.F001图1TOR信号的调节路线路注：PIP2为磷脂酰肌醇-4，5-三磷酸；PIP3为磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸；Sin1 Mip1为维持因子；Rictor为雷帕霉素不敏感伴mTOR；mTOR为哺乳动物或雷帕霉素的机制靶点；Deptor为DEP结构域含mtor相互作用蛋白；mLST8为哺乳动物用SEC13蛋白8致死；PI3K为磷脂酰肌醇-3-激酶；PDK1为磷酸肌醇依赖性激酶1；Akt为蛋白激酶B；AMPK为AMP活化蛋白激酶；TSC为结节性硬化症；REDD1为DNA损伤应答的转录调控1；Rheb为mTOR的Raptor调控相关蛋白；PLD1为磷脂酶D1；ULK1为样激酶1；ATG13为自噬相关基因13；FIP200为局灶黏附激酶家族相互作用蛋白200 kDa；S6K1为核糖体蛋白S6激酶1；4EBP1为真核翻译起始因子4e结合蛋白质1。2TOR通路的激活2.1营养感应细胞通过多种途径感知外界的营养物质，包括葡萄糖、氨基酸、核苷酸等[27-28]。细胞表面的胰岛素受体被外界的营养物质刺激，激活了下游的PI3K/Akt信号通路。PI3K/Akt通路的激活可以促进蛋白质合成、抑制自噬等，从而为TOR的激活提供条件。在PI3K/Akt通路被激活的同时，TSC1/TSC2复合物被抑制。TSC1/TSC2复合物是一种负向调节因子，可以抑制TOR的激活[29]。在TSC1/TSC2复合物被抑制后，Rheb GTPase被激活，与TORC1复合物结合，进一步促进TORC1的激活。在TORC1被激活后，下游的S6K和4EBP蛋白质被磷酸化，促进蛋白质合成，并且抑制自噬来促进细胞生长代谢。Rag GTPase是一种小GTP酶，可以调节TOR信号传导[30]。GATOR1/2复合物由GATOR1和GATOR2两部分组成，其中GATOR1是负调控子，GATOR2是正调控子。当氨基酸浓度较低时，GATOR1/2复合物处于激活状态，可以抑制TORC1的活性；当氨基酸浓度升高时，GATOR1/2复合物处于抑制状态，TORC1活性可以被激活[31]。氨基酸的感应机制包括Rag GTPase分别与GATOR1/2复合物、TORC1复合物的相互作用。蛋白质的复杂调控网络确保了细胞对外界环境变化的快速响应和调节。乳腺上皮细胞可以由乳腺将氨基酸作为信号因子，通过mTOR途径调节合成酪蛋白1的转录和翻译来生成[32]。谷氨酰胺可以通过小GTPase ARF1和v-ATPase激活mTORC1[33]。Yoon等[34]研究发现，mTORC1的溶酶体活化是由亮氨酸-tRNA合成酶（LeuRS）作为细胞质亮氨酸传感器，通过RAG非依赖性机制激活mTORC1，LeuRS结合并激活非自噬结构中的Ⅲ类磷酸肌醇激酶VPS34，由VPS34刺激磷脂酶D1（PLD1）活性，从而增加磷脂酸水平。2.2生长因子细胞因外界生长因子的刺激而进入增殖状态，进而TOR通路会被激活。生长因子通过作用于细胞膜上的受体特异性地激活下游信号通路，促进TOR的激活。当外界的生长因子与细胞表面的生长因子受体结合时，受体会发生构象改变，从而激活受体内的酪氨酸激酶活性和细胞表面的生长因子受体和下游的PI3K/Akt信号通路[35]。PI3K/Akt通路的激活可以促进蛋白质合成、抑制自噬等，为TOR的激活提供的条件。席华明[36]在奶山羊体外试验中发现，促卵泡素通过PI3K/Akt/mTOR信号通路可以减少支持细胞溶酶体再生，抑制细胞自噬、p63蛋白积累以及维持Nrf22的活化，最终抵御细胞氧化应激。除了PI3K/Akt信号通路外，生长因子也可以通过激活Ras-MAPK信号通路来激活TOR信号通路[37]。生长因子激活Ras-MAPK信号通路后，下游的ERK激酶被激活，促进TOR的激活。但营养感应和生长因子激活TOR信号通路的机制并不是相互独立，而是在细胞生长和代谢中相互协调。在营养丰富的状态下，生长因子激活TOR信号通路能够促进细胞生长增殖；在营养匮乏或外界环境压力大的情况下，营养感应会抑制TOR信号通路，从而减缓细胞生长和代谢。当哺乳动物TORC1失调时，哺乳动物TOR抑制剂可能有助于治疗癌症、心血管疾病、自身免疫和代谢紊乱[20]。生长因子可以通过TSC2-TSC1复合物向mTORC2发出信号或直接结合mTORC2来调节mTORC2功能[29]。2.3能量水平能量水平能够通过AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）和mTORC1调节TOR信号通路的活性。ATP和腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）是细胞内重要的能量指示物质，能够反映细胞内的能量水平。当ATP水平高时，细胞的能量水平较高，而AMP水平变低。当ATP水平低时，细胞的能量水平较低，而AMP水平变高。指示物质会被AMPK感知，AMPK会在能量水平低的情况下被激活[38-39]。当AMPK被激活时，能够抑制TOR信号通路的活性，即AMPK能够磷酸化TOR蛋白，使其失去活性[21]。AMPK还能够磷酸化和激活TSC2的蛋白，而TSC2能够抑制Rheb的蛋白的活性，而Rheb蛋白能够激活TOR蛋白，因此TSC2的活性抑制了Rheb的活性，从而抑制了TOR信号通路的活性。除了AMPK之外，mTORC1激酶本身也是能够影响TOR信号通路的能量指示物质，当细胞中能量水平较高时，会激活mTORC1，进一步影响TOR信号通路的活性。2.4细胞应激细胞应激是指细胞遭受各种压力、损伤或环境变化等不良刺激时，为了应对这些不良刺激而引起的生理和生化反应。细胞因低氧环境而处于应激状态时，TOR通路被抑制，进而保护细胞不被损伤[40]。氧气浓度能够通过低氧诱导因子-1α（HIF-1α）蛋白和活性氧（ROS）等多种机制影响TOR信号通路的活性。当氧气水平较低时，HIF-1α蛋白和ROS水平升高，促进TOR信号通路的活性；当氧气水平较高时，HIF-1α蛋白被降解，ROS水平降低，从而抑制TOR信号通路的活性[41]。这些机制保证了细胞在不同氧气水平下的正常生理功能。不同类型的应激能够通过不同的机制激活TOR信号通路。除了AMPK信号通路之外，其他细胞应激信号通路如热休克蛋白也能够影响TOR信号通路的活性。热休克蛋白是在应对细胞应激时高度表达的蛋白，能够帮助细胞对抗各种应激，如高温、氧化损伤等。热休克蛋白能够直接调节mTOR蛋白的活性，并且与mTOR蛋白结合，通过生化反应改变mTOR蛋白的构象和活性，从而影响TOR信号通路的活性[42]。3TOR信号通路在畜禽中的调节作用3.1TOR信号通路对家畜的调节作用Rezaei等[43]研究发现，通过刺激mTOR信号通路和抑制泛素-蛋白酶体通路的方式，支链氨基酸（BCAAs）的生理浓度能够调节猪乳腺上皮细胞中的蛋白质周转，以支持净蛋白质合成。无菌仔猪IGF1/AKT/mTOR通路致盲会引起肌肉萎缩和自噬[44]。在牦牛纤维细胞中PI3K/AKT途径中下游信号PIK3CG被激活时可以上调CDK1、CyclinD1、PCNA的基因表达，能够有效促进细胞增殖发育[45]。脂质氧化与TOR通路有着密切关系。高浓度的氨气会干扰氨基酸代谢，导致支链氨基酸和芳香族氨基酸含量增加。增加的支链氨基酸可以通过激活mTOR和抑制AMPK信号传导，进而上调脂质合成并下调β氧化[46]。补充甲基丁酸盐（HMB）具有调节脂肪组织功能（脂肪因子分泌脂、肪酸氧化、脂肪分解）的作用，该作用可能由AMPKα-mTOR途径介导，并与线粒体生物、AMPK-PGC-1α轴和肌肉组织分泌的肌因子相关[47]。牛脂肪细胞、牛乳腺上皮细胞以及牛卵母细胞等生成发育的过程是PI3K/Akt/mTOR信号通路间接调控炎症因子及代谢过程[48]。在牛脂肪体内和体外生成发育的过程中，PI3K/Akt/mTOR信号通路受miR-145基因表达下调的干扰，抑制奶牛前脂肪细胞的分化[49]。围脂滴蛋白3（PLIN3）表达与奶牛乳腺上皮细胞中乳脂合成相关，乙酸和β-羟基丁酸通过激活mTOR信号通路调节PLIN3表达，促进乳脂合成[50]。TOR对肠道修复具有调节作用。Hou等[51]研究发现，在饲料中补充α-酮戊二酸（AKG）可以减轻肠黏膜细胞的氧化应激和损伤，AKG的有益作用与mTOR信号通路和净蛋白合成的激活增加有关。mTOR的特异性抑制剂的使用表明Akt抑制并减少了不饱和聚酯树脂（UPR）和细胞凋亡的活化。在猪体内，寡糖素（COS）可以保护仔猪空肠中营养剥夺诱导的ERS，其中UPR的过表达和细胞凋亡被拯救。COS减轻了营养剥夺引起的肠道屏障完整性和功能性的破坏[52]。牛肠上皮细胞补充l-色氨酸（l-Trp）可以促进抗氧化能力和抑制细胞凋亡，进而缓解BIEC的氧化损伤，mTOR信号在缓解中起着重要的作用[53]。金属也会对TOR通路产生影响。镉通过灭活PI740K/Akt信号通路诱导猪肠道凋亡和自噬[54]。铜的积累可能导致线粒体功能障碍，诱导线粒体介导的细胞凋亡并激活下丘脑中的AMPK-mTOR通路[55]。硒可以减弱NH改变的炎性细胞因子的分泌，减少自噬和炎症，进而调节PI3K/AKT/mTOR信号通路[56]。TOR信号通路会对繁殖产生影响，FGF21可以调节猪卵巢卵泡的发生，形成FGF21/FGFR1/KLB复合物，激活磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/AKT/mTOR信号通路，进一步促进猪的繁殖[57]。3.2TOR信号通路对家禽的调节作用在家禽肌肉发育的研究中，激活剂、抑制剂等会对TOR通路产生不同的影响。Liang等[58]研究发现，大剂量叶酸激活了雷帕霉素mTOR途径的AKT/哺乳动物靶标，提高了S6K1磷酸化的活性，从而调节了胸肌蛋白质的沉积。同时，肌源性决定因素的基因表达被叶酸上调，进而促进胸肌生长。Sun等[59]研究发现，增强型miR-365降低了PI3K、Akt、mTOR和S6K的mRNA表达，miR-365可能靶向IGF-I，通过PI3K/Akt途径抑制鸭肌母细胞增殖。TOR通路也参与火鸡骨骼肌的增长[60]。催乳素可能诱发作物组织的变化，形成作物乳合成的生理结构。此外，激活IRS/Akt/TOR信号通路可以调节作物乳蛋白的合成[61]。mTOR途径参与了鸡毛囊颗粒细胞的细胞周期，包括增殖和凋亡[62]。调节TOR通路有助于调节免疫功能。如牛磺酸预处理可以恢复代谢稳态，通过减少脂质、氨基酸或感染情况下的能量紊乱来逆转代谢功能障碍，并减轻炎症反应。激活牛磺酸介导的AMPK-mTOR途径可以抑制炎症反应，减轻细胞损伤[63]。AMPK和mTOR是连接特定细胞外环境和细胞内代谢的参与者。表型上鸡沙门氏菌感染的早期反应（4~48 h）是促炎的过程，由糖酵解和mTOR介导的蛋白质合成推动，而到后期（4~5 d）局部经历了免疫代谢重编程，由AMPK定向氧化磷酸化驱动的抗炎状态[64]。谷氨酸脱羧酶（GAD）激活了p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）和转录因子2（ATF-2）的磷酸化水平，抑制了雷帕霉素（TOR）和p70 S6激酶的磷酸化水平，表明GAD具有抑制鸡脂肪细胞中脂质沉积的功能[65]。TOR通路也具有调节不同器官的损伤、自噬作用。过量的氨会导致心脏损伤，并介导mir-202-5p通过PTEN/AKT/mTOR途径调节鸡心损伤中的自噬[66]。L-硒代蛋氨酸通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制氨诱导的心脏自噬，表明L-硒代蛋氨酸可以缓解过量吸入氨引起的心脏损伤[67]。AMPK/mTOR/ULK通路参与鸡肝氨气暴露引起的能量代谢障碍介导的自噬损伤[68]。热应激通过下调Nrf2-keap1信号通路和自噬诱导肉鸡肝损伤[69]硒缺乏，使IGF-1R/PI3K/Akt/mTOR通路失去活性，进而降低脾脏的生长速率，减少脾淋巴细胞的数量[70]。硒缺乏通过调节NO和AMPK/mTOR信号通路加快BPA诱导的鸡肾自噬速度[71]。4展望TOR信号通路是调控细胞的生长、代谢和存活等生命活动的重要细胞信号通路。TOR信号通路会对畜禽的生长发育、免疫调节、繁殖和饲料营养等方面产生影响。目前，TOR信号通路的研究主要在饲料利用效率、肌肉生长和免疫等方面。未来，对TOR信号通路的研究可以从以下几方面入手，如加强对TOR信号通路在畜禽各器官和系统中的影响的研究；进一步了解TOR信号通路的调节机制、下游信号传递和相互作用；建立规范化的动物模型、标准化的实验操作和数据处理方法；进一步研究TOR信号通路在畜禽养殖中的应用和潜在风险。