Wnt信號途徑與常見皮膚腫瘤

劉之力

(大連市皮膚病醫(yī)院美容皮膚科，遼寧大連 116021)

近年來研究證實(shí)，Wnt途徑是調(diào)控細(xì)胞生長發(fā)育和分化的關(guān)鍵途徑，大量實(shí)驗(yàn)表明Wnt途徑控制著發(fā)育的多個過程，例如Wnt途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞間質(zhì)與細(xì)胞之間的關(guān)系、細(xì)胞極性、細(xì)胞的分化、增殖和控制脊腹椎的形成等［1］。Wnt途徑不僅對正常胚胎發(fā)育起著重要作用，調(diào)控中樞神經(jīng)系統(tǒng)的形成，而且其異常的時空表達(dá)或激活將導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)變和腫瘤發(fā)生［2］。

1 Wnt途徑的組成和結(jié)構(gòu)

1.1 Wnt的組成和結(jié)構(gòu)

Wnt是分子量約4萬的分泌型糖蛋白，在各種屬生物中分布廣泛，Wnt信號參與大腦的形成、參與軸突形成的起始過程和脊椎動物的肢體起始和頂端外胚層脊的形成，出生后還參與細(xì)胞的增殖、分化。在哺乳動物細(xì)胞，Wnt由7次膜貫穿型受體Frizled、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LDL receptor related protein，LRP)、β－連環(huán)蛋白 (βcatenin)、Dishevelled(Dsh/Dvl)蛋白、糖原合成酶激酶3β (glycogen synthase kinase－3，GSK －3β)、轉(zhuǎn)錄因子TCF/Lef(T－cell facto/lymphoid enhancer factor)、抑癌基因產(chǎn)物APC、軸蛋白Axin等構(gòu)成。

1.2 Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和激活途徑

在非增殖狀態(tài)的正常細(xì)胞中，絕大多數(shù)β－catenin結(jié)合于質(zhì)膜，介導(dǎo)鈣黏蛋白依賴的細(xì)胞間粘連;小部分βcatenin與APC、GSK3、軸蛋白等結(jié)合形成復(fù)合物，僅少量β－catenin游離存在于細(xì)胞內(nèi)。β－catenin與APC、GSK3、軸蛋白等結(jié)合形成的多蛋白復(fù)合體促進(jìn)β－catenin很快被細(xì)胞中蛋白酶體降解，使細(xì)胞內(nèi)β－catenin保持低水平狀態(tài)。當(dāng)Wnt信號活化時，與Frizzled/LRP結(jié)合，抑制GSK－3的活性，當(dāng)GSK3被Wnt信號抑制，或APC、軸蛋白等負(fù)性調(diào)控因子失活，均導(dǎo)致β－catenin降解受到抑制，使得游離β－catenin增多，移位到細(xì)胞核內(nèi)，激活下游轉(zhuǎn)錄因子，β－catenin移位后可與TCF/Lef形成復(fù)合體，通過促進(jìn)c－Myc、vegf、cyclinD1等靶基因的表達(dá)，調(diào)控細(xì)胞的各種生理機(jī)能。目前常常把β－catenin在細(xì)胞核內(nèi)的定位作為細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)變和腫瘤發(fā)生過程中Wnt通路活化的診斷標(biāo)志。

Wnt信號激活途徑主要有4種:Wnt/β－cantenin途徑(經(jīng)典途徑);平面的細(xì)胞極性途徑 (planar cell polarity pathway);Wnt/Ca2+途徑和Wnt/蛋白激酶A途徑。經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑錯綜復(fù)雜的交互作用調(diào)節(jié)Wnt信號途徑的激活［3－4］。

2 Wnt與腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移

2.1 Wnt與腫瘤的發(fā)生

Wnt通路異常變化，通路中任何成分發(fā)生改變或Wnt基因本身變化都可能引發(fā)細(xì)胞癌變［5］。胃癌的結(jié)果顯示，β－catenin的核易位在胃癌組織中頻發(fā)出現(xiàn)，膜上β－catenin表達(dá)消失和胞漿/胞核內(nèi)的積聚并非由基因突變所致，核內(nèi)β－catenin的表達(dá)與腫瘤的侵襲狀況密切相關(guān)。通過對Wnt途徑上下游代表因子如c－Myc、vegf、cyclinD1和Tcf4等研究，發(fā)現(xiàn)Wnt信號途徑在胃癌的發(fā)生發(fā)展和癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移中也發(fā)揮著重要的作用［10］。至今已發(fā)現(xiàn)10余種腫瘤都存在Wnt途徑異常，包括結(jié)直腸癌、肝癌、腺癌、甲狀腺癌、黑色素瘤、前列腺癌、內(nèi)皮樣卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌等。

2.2 Wnt途徑激活與腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移

癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移部分原因是細(xì)胞間粘附的破壞。E－cadherin影響細(xì)胞間粘附和細(xì)胞骨架動力學(xué)，β－cantenin除了參與Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)外，還與E－cadherin形成復(fù)合物定位于細(xì)胞膜，維持細(xì)胞間的粘附，失調(diào)的Wnt/E－cadherin在口腔癌發(fā)病中有重要作用［6］。結(jié)腸癌研究中發(fā)現(xiàn)，在胞核內(nèi)可觀察到β－cantenin表達(dá)，然而腫瘤侵襲前緣，癌細(xì)胞膜上E－cadherin表達(dá)基本消失［7］。推測Wnt信號途徑可能影響E－cadherin的表達(dá)，利于腫瘤細(xì)胞的侵襲。結(jié)腸腺瘤性息肉病基因APC的突變也降低E－cadherin介導(dǎo)的細(xì)胞間的粘附，促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移［8］。

在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中，細(xì)胞外基質(zhì)的降解也是重要的原因，癌細(xì)胞只有破壞細(xì)胞外基質(zhì)才可侵入血管，并隨血流轉(zhuǎn)移到其它組織器官。蛋白水解酶可以降解細(xì)胞外基質(zhì)，最為重要的是基質(zhì)金屬蛋白酶 (MMPs)。研究表明Wnt途徑的靶基因COX－2可增強(qiáng)MMPs的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移。COX－2也可增強(qiáng)一些生長因子如PDGF等的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤血管生成，APC的突變可提高COX－2的活性［11］。Katoh M表明腫瘤產(chǎn)生時，血管生成萌芽、形成和血管腔穩(wěn)定是順序發(fā)生的過程，Wnt信號直接或間接調(diào)節(jié)血管生成、遷移和內(nèi)皮細(xì)胞的擴(kuò)散。人們已通過合成小分子化合物和單克隆抗體阻斷血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)信號作為治療癌癥的方法［12］。深刻理解時空交互的信號網(wǎng)絡(luò)對于有針對性的治療腫瘤有特殊意義。

3 Wnt在皮膚腫瘤中的研究進(jìn)展

3.1 Wnt通路與惡性黑素瘤

Wnt的表達(dá)與惡性黑素瘤直接相關(guān)。Pham等［13］的研究提示，小細(xì)胞惡性黑素瘤Wnt2、Wnt5a、Wnt7b和Wnt10b的表達(dá)與良性色素痣類似。而在大細(xì)胞多形態(tài)惡性黑素瘤高表達(dá)Wnt10b，低表達(dá)Wnt5a，不表達(dá)Wnt2。Wnt7b的表達(dá)也是不同的。Wnt配體的表達(dá)方式與惡性黑素瘤組織病理學(xué)特征有關(guān)，可為該病的分子學(xué)分類提供基礎(chǔ)。Sherwood V等［14］發(fā)現(xiàn)黑素瘤細(xì)胞中激活的Wnt5a信號，通過增加了有氧糖酵解改變細(xì)胞能量代謝，而且Wnt5a與乳酸脫氫酶V表達(dá)具有臨床相關(guān)性。他還發(fā)現(xiàn)表達(dá)Wnt5a的載體轉(zhuǎn)染黑素瘤細(xì)胞，細(xì)胞侵襲性增加;反之，阻斷Wnt5a信號通路，則可抑制侵襲。由此推斷Wnt5a在人類黑素瘤中表達(dá)直接與腫瘤分級相關(guān)，并且直接影響黑素瘤細(xì)胞的運(yùn)動和侵襲。因此，Wnt5a介導(dǎo)的信號通路可作為調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞新陳代謝的新靶點(diǎn)。

β－catenin在細(xì)胞膜表達(dá)的丟失與皮膚黑素瘤的進(jìn)展有一定聯(lián)系。Demunter等［15］研究發(fā)現(xiàn)在黑素瘤的不同生長階段或原位、轉(zhuǎn)移性黑素瘤均顯示膜β－catenin著色有缺失，激活Wnt/β－catenin可引起黑色素瘤的增殖和轉(zhuǎn)移［16］。Wnt信號在黑色素瘤中作用是復(fù)雜的，需要調(diào)節(jié)多個下游基因的表達(dá)。新的研究指出Wnt5A的作用和ARF6促使β－catenin表達(dá)與黑色素瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。此研究對于定義不同的亞種的黑色素瘤細(xì)胞對治療反應(yīng)的不同有重要意義［9］11。

3.2 Wnt通路與基底細(xì)胞癌

Brinkhuizen T等［17］研究了101例基底細(xì)胞癌 (BCC)，其中28例顯示β－catenin的核定位，提示β－catenin的核著色是基底細(xì)胞癌的一個特征，Wnt通路可能發(fā)揮作用，而部分不表現(xiàn)β－catenin核定位的樣本細(xì)胞膜高表達(dá)E－cadherin，達(dá)94.1%。Bongiovanni L等也證實(shí)在基底細(xì)胞癌發(fā)生中β－catenin是Wnt信號通路的關(guān)鍵因子［18］。Jee BA等［19］比較分析BCC的基因表達(dá)，將BCC分為三個亞型，經(jīng)典的BCC、類鱗狀細(xì)胞癌 (SCC)基癌和類正常皮膚基癌。經(jīng)典的BCC顯示W(wǎng)nt和Hedgehog信號通路的激活和轉(zhuǎn)錄，這是眾所周知的BCC的關(guān)鍵特性。類SCC基癌富含免疫反應(yīng)基因和氧化應(yīng)激相關(guān)基因。類正常皮膚基癌顯示代謝過程的激活，特別是脂肪酸代謝。盡管BCC擁有共同病理和臨床特征，他們的相似性和異質(zhì)性在分子水平?jīng)]有充分闡述。利用Wnt信號通路有助于我們將BCC進(jìn)一步分型。

3.3 Wnt通路與毛囊發(fā)育和毛囊皮脂腺相關(guān)的腫瘤

Fu J等［20］研究揭示W(wǎng)nt信號在表皮和真皮具有不同的角色和特定功能，Wnt信號在不同的階段動態(tài)調(diào)節(jié)毛囊形態(tài)發(fā)生，在毛囊發(fā)育過程中起重要作用。β－catenin能誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞、真皮乳頭細(xì)胞和黑素細(xì)胞的微環(huán)境形成。Beaudoin等［21］將Hairless(Hr)基因 (Hr基因調(diào)節(jié)毛囊再生)轉(zhuǎn)給Hr基因敲除小鼠，結(jié)果出現(xiàn)Wnt信號的周期性表達(dá)，說明Wnt與Hr基因共同作用調(diào)節(jié)毛囊再生。小鼠皮膚發(fā)育過程中過度表達(dá)β－catenin時，可在已存在的毛囊之間誘導(dǎo)形成新毛囊，這些毛囊具有毛乳頭及皮脂腺，發(fā)育良好，但存在發(fā)育定向障礙。

Qiu W 等［22］研究發(fā)現(xiàn)毛囊干細(xì)胞 (hair follicle stem cells，HFSCs)有可能分化成皮脂腺細(xì)胞、毛囊和表皮角化細(xì)胞，皮脂腺祖細(xì)胞的異常導(dǎo)致皮脂腫瘤的發(fā)展。皮脂小葉皮脂腫瘤中Wnt10b/β－catenin信號分子是重要的激活途徑。異常激活HFSCs和Wnt10b/β－catenin信號與皮脂腫瘤的發(fā)展相關(guān)。Rishikaysh P［23］證實(shí)毛囊形態(tài)發(fā)生取決于Wnt，Shh，Notch，BMP和其他信號通路相互作用于上皮和間充質(zhì)細(xì)胞。這些通路失調(diào)會導(dǎo)致某些異常，甚至腫瘤的發(fā)生。

4 結(jié) 語

皮膚腫瘤發(fā)生是多基因參與，內(nèi)因、外因共同作用，經(jīng)過多個階段才最終形成的極其復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象。皮膚信號通路的失調(diào)可造成細(xì)胞異常增殖和腫瘤易感性。Wnt通路的失調(diào)和多種皮膚腫瘤形成的關(guān)聯(lián)已得到廣泛的認(rèn)同，抑制該通路的各類分子靶向治療正在臨床中積極探索，但是我們也不要忽視Wnt通路與其他信號通路相對時空性等綜合作用在皮膚腫瘤發(fā)病機(jī)制中的意義，為早期診斷以及早期預(yù)防等方面開拓一個新的領(lǐng)域。

［1］Wilusz M，Majka M.Role of the Wnt/beta－catenin network in regulating hematopoiesis［J］.Arch ImmunolTher Exp(Warsz)，2008，56(4):257－266.

［2］Mikhail S，Zeidan A.Stem cells in gastrointestinal cancers:The road less travelled ［J］.World J Stem Cells，2014，6(5):606－613.

［3］Kühl M，Geis K，Sheldahl LC，et al.Antagonistic regulation of convergent extension movements in Xenopus by Wnt/betacatenin and Wnt/Ca2+signaling ［J］.Mech Dev，2001，106(2):61－76.

［4］Liu A，Chen S，Cai S，et al.Wnt5a through noncanonical Wnt/JNK or Wnt/PKC signaling contributes to the differentiation of mesenchymal stem cells into type II alveolar epithelial cells in vitro［J］.PLoS One，2014，9(3):e90229.

［5］Serman L，Nikuseva Martic T，Serman A，Vranic S.Epigenetic alterations of the Wnt signaling pathway in cancer:a mini review ［J］.Bosn J Basic Med Sci，2014，14(4):191 －194.

［6］Varelas X，Bouchie MP，Kukuruzinska MA.Protein N －glycosylation in oral cancer:dysregulated cellular networks among DPAGT1，E－cadherin adhesion and canonical Wnt signaling［J］.Glycobiology，2014，24(7):579 －591.

［7］Cheng XX，Wang ZC，Chen XY，et al.Correlation of Wnt－2 expression and beta－catenin intracellular accumulation in Chinese gastric cancers:relevance with tumour dissemination ［J］.Cancer Lett，2005，223(2):339 －347.

［8］Ayed － Guerfali DB，Hassairi B，Khabir A，et al.Expression of APC，β－catenin and E－cadherin in Tunisian patients with gastric adenocarcinoma:clinical significance［J］.Tumour Biol，2014，35(3):1775 －1783.

［9］Webster MR，Weeraratna AT.A Wnt－er migration:the confusing role of β － catenin in melanoma metastasis ［J］.Sci Signal，2013，6(268):11.

［10］Pandi NS，Manimuthu M，Harunipriya P，et al.In silico analysis of expression pattern of a Wnt/β－catenin responsive gene ANLN in gastric cancer［J］.Gene，2014，545(1):23－29.

［11］Li WW，Long GX，Liu DB，et al.Cyclooxygenase－2 inhibitor celecoxib suppresses invasion and migration of nasopharyngeal carcinoma cell lines through a decrease in matrix metalloproteinase－2 and －9 activity［J］.Pharmazie，2014，69(2):132－137.

［12］Katoh M.Therapeutics targeting angiogenesis:genetics and epigenetics，extracellular miRNAs and signaling networks ［J］.Int J Mol Med，2013，32(4):763－767.

［13］Pham K，Milovanovic T，Barr RJ，et al.Wnt ligand expression in malignant melanoma:pilot study indicating correlation with histopathological features ［J］.Mol Pathol，2003，56(5):280－285.

［14］Sherwood V，Chaurasiya SK，Ekstrm EJ，et al.WNT5A －mediated β－catenin－independent signalling is a novel regulator of cancer cell metabolism ［J］.Carcinogenesis，2014，35(4):784－794.

［15］Demunter A，Libbrecht L，Degreef H，et al.Loss of membranous expression of beta－catenin is associated with tumor progression in cutaneous melanoma and rarely caused by exon 3 mutations［J］.Mod Pathol，2002，15(4):454 －461.

［16］Yang PT，Anastas JN，Toroni RA，et al.Moon RT WLS inhibits melanoma cell proliferation through the β－catenin signalling pathway and induces spontaneous metastasis［J］.EMBO Mol Med，2012，4(12):1294－1307.

［17］Brinkhuizen T，van den Hurk K，Winnepenninckx VJ，et al.Epigenetic changes in Basal Cell Carcinoma affect SHH and WNT signaling components［J］.PLOS One，2012，7(12):e51710.

［18］Bongiovanni L，Malatesta D，Brachelente C，et al.Beta －catenin in canine skin:immunohistochemical pattern of expression in normal skin and cutaneous epithelial tumours［J］.J Comp Pathol，2011，145(213):138 －147.

［19］Jee BA，Lim H，Kwon SM，et al.Molecular classification of basal cell carcinoma of skin by gene expression profiling ［J］.Mol Carcinog，2014，10(18):45－47.

［20］Fu J，Hsu W.Epidermal Wnt controls hair follicle induction by orchestrating dynamic signaling crosstalk between the epidermis and dermis［J］.J Invest Dermatol，2013，133(4):890 －898.

［21］Beaudoin GM 3rd，Sisk JM，Coulombe PA，Tet al.Hairless triggers reactivation of hair growth by promoting Wnt signaling［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2005，102(41):14653－14658.

［22］Qiu W，Lei M，Li J，et al.Activated hair follicle stem cells and Wnt/β － catenin signaling involve in pathnogenesis of sebaceousneoplasms［J］.Int J Med Sci，2014，11(10):1022－1028.

［23］Rishikaysh P，Dev K，Diaz D，et al.Signaling involved in hair follicle morphogenesis and development ［J］.Int J Mol Sci，2014，15(1):1647－1670.