Wnt信號通路與肺纖維化的研究進(jìn)展

劉茗心綜述，陳菊屏審校（四川醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)二科，四川瀘州646000）

Wnt信號通路與肺纖維化的研究進(jìn)展

劉茗心綜述，陳菊屏△審校（四川醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)二科，四川瀘州646000）

肺；結(jié)締組織；纖維化；信號通路；綜述

肺纖維化是多種間質(zhì)性肺疾病的最后階段，其特征是細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積和肺實質(zhì)破壞。特發(fā)性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是最常見的彌漫性肺纖維化疾?。?］。IPF是以彌漫性肺泡炎和肺泡結(jié)構(gòu)紊亂、最終出現(xiàn)肺間質(zhì)纖維化為特征的疾病，該病呈進(jìn)展性發(fā)展，診斷明確后患者生存時間中位數(shù)為3～5年。該病病因、發(fā)病機(jī)制至今不明，缺乏有效的治療手段［2-3］。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計分析表明，IPF的發(fā)病率和致死率呈逐年上升趨勢，加重醫(yī)療負(fù)擔(dān)，因此，研究其發(fā)病機(jī)制及治療方法尤為重要。近年來，Wnt信號通路作為纖維化疾病的潛在治療目標(biāo)得到研究者的廣泛關(guān)注，深入探討Wnt信號通路在肺纖維化疾病中的作用，有助于進(jìn)一步了解肺纖維化疾病的發(fā)病機(jī)制，可能為肺纖維化的治療提供一條新途徑。本文就Wnt信號通路與肺纖維化的研究進(jìn)展作一綜述。

1　Wnt信號通路

Wnt信號通路是進(jìn)化保守和復(fù)雜的信號級聯(lián)，具備調(diào)節(jié)重要器官發(fā)育和疾病方面的功能。其在胚胎發(fā)育和維持生物體內(nèi)平衡中起著關(guān)鍵作用，Wnt信號通路所能引導(dǎo)的基本細(xì)胞生理過程的多樣性體現(xiàn)了這一點(diǎn)，如胚胎發(fā)育中細(xì)胞命運(yùn)決定、細(xì)胞極性、細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期停滯和分化及凋亡、組織平衡等。其異常調(diào)節(jié)可引起嚴(yán)重的發(fā)育缺陷，并與多種疾病過程相關(guān)，最引人注目的是癌癥。

Wnt信號通路的研究起始于30多年前Int-1基因的發(fā)現(xiàn)，Int-1是Nusse等［4］在小鼠乳腺癌模型中誘導(dǎo)出的一種原癌基因。Int-1后來被證實與果蠅的無翅基因（Wingless）為同源基因，二者合并由此命名為Wnt基因［5］。

Wnt信號通路發(fā)揮作用的途徑主要分為以下2類：（1）經(jīng)典Wnt通路，即Wnt/β-catenin（β-鏈蛋白）通路，通過β-catenin的轉(zhuǎn)錄活性起作用；（2）非經(jīng)典Wnt信號通路，不依賴于β-catenin發(fā)揮作用，包括平面細(xì)胞極性通路（planar cell polarity，PCP），即Wnt/PCP通路，以及Wnt/Ca2+通路。雖然這種Wnt信號通路的分類對描述Wnt通路不同作用和功能很有幫助，但值得注意的是，這些信號傳導(dǎo)不是獨(dú)立的、相互排斥的，而是高度動態(tài)耦合的，這些途徑之間發(fā)生串?dāng)_取決于細(xì)胞或組織類型和發(fā)育的界定階段［6］。Wnt信號通路涉及細(xì)胞內(nèi)外分子網(wǎng)絡(luò)，19種分泌型糖蛋白構(gòu)成了哺乳類的Wnt蛋白家族，是一系列保守的富含半胱氨酸殘基的蛋白。信號傳導(dǎo)由Wnt蛋白介導(dǎo)傳至一系列稱為卷曲蛋白（frizzled，F(xiàn)z）的7次跨膜蛋白。幾個其他的膜結(jié)合蛋白已確定為共受體，如低密度脂蛋白相關(guān)受體蛋白（low-density lipoprotein receptor-related protein，LRP）5/6受體，以及其他非經(jīng)典7次跨膜蛋白信號受體。當(dāng)異常激活Wnt信號通路時，胞外的Wnt蛋白與跨膜受體Fz/LRP結(jié)合，激活細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的蓬亂蛋白（dishevelled，Dsh），將信號傳送至幾個分支。在Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)中，Dsh破壞了由酪蛋白激酶（casein kinase 1，CK1）、糖原合成酶激酶-3β （glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）、結(jié)腸腺瘤息肉蛋白（adenomatous polyposis coli，APC），以及支架蛋白（axin）結(jié)合形成的復(fù)合物，β-catenin無法磷酸化，從而不能被泛素-蛋白體系降解，使β-catenin在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)聚集。接著β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核，與T淋巴細(xì)胞因子/淋巴樣增強(qiáng)因子（tcellfactor/lymphoid enhancer factor，TCF/ LEF）轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄活性復(fù)合體，并驅(qū)動靶基因的表達(dá)［7］。轉(zhuǎn)錄過程中關(guān)鍵步驟是轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF［8］。TCF家族成員沒有單獨(dú)轉(zhuǎn)錄活化功能，受到Groucho、羧基末端結(jié)合蛋白（C-terminal-binding protein，CtBP）等抑制因子的約束。為了產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄活性復(fù)合物，TCF/β-catenin募集轉(zhuǎn)錄共激活因子環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB）結(jié)合蛋白（CBP）或與其密切相關(guān)的同源物p300，以及基底轉(zhuǎn)錄機(jī)制的其他成分，以引發(fā)轉(zhuǎn)錄。

Wnt/PCP通路由 Fat/Dachsous（Fat/Ds）、Fz、Dsh、Flamingo/Starry（Fmi/Stan）、Strabismus/VanGogh（Stbm/Vang）、Prickle（Pk）和Diego（Dgo）等蛋白組成［9］。PCP通路的作用主要與細(xì)胞的平面極性和紡錘體定位相關(guān)，通過激活小G蛋白（Rho或Rac）及Rho激酶c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）來發(fā)揮作用，并參與不對稱性細(xì)胞骨架的重排及協(xié)調(diào)細(xì)胞極性的作用［10］。Wnt/Ca2+通路由Wnt5a和Wnt11激活，Wnt5a和Wnt11 與Fz受體結(jié)合后激活磷酸酯酶C，引起細(xì)胞內(nèi)的Ca2+水平增加及下游信號分子蛋白激酶C的激活，從而引起轉(zhuǎn)錄因子活化T細(xì)胞核因子 （nuclear factor of activated T cells，NF-AT）在細(xì)胞核內(nèi)的堆積及產(chǎn)生脫磷酸作用，以調(diào)節(jié)細(xì)胞黏著和細(xì)胞運(yùn)動等。

2　肺纖維化與Wnt信號通路

2.1肺纖維化與Wnt/β-catenin信號通路傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，IPF是由慢性炎癥所致，然而組織活檢卻沒有顯示明顯炎癥，在疾病早期也很少有突出的炎癥跡象。Raghu等［11］在臨床實驗中使用糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑等藥物聯(lián)合治療未能阻止肺纖維化的進(jìn)展，患者死亡和住院風(fēng)險與安慰劑組相比反而增高。K?nigshoff等［12］研究發(fā)現(xiàn)，肺纖維化標(biāo)本的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞中存在Wnt信號通路的激活，采用實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）方法發(fā)現(xiàn) Wnt1、Wnt7b、Wnt10b，F(xiàn)z2、Fz3，β-catenin及GSK-3β表達(dá)較正常組顯著升高，并且Wnt 1、Wnt3a、βcatenin、GSK-3β的表達(dá)集中在肺泡及支氣管上皮細(xì)胞。動物肺纖維化模型也有類似的結(jié)果，證明Wnt/β-catenin通路在肺纖維化形成過程中異常激活［13-14］。袁軼愷等［15］在肺纖維化患者肺活檢組織標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核內(nèi)βcatenin、Wnt途徑靶基因產(chǎn)物細(xì)胞周期蛋白 D1（CyclinD1）和基質(zhì)金屬蛋白酶等的高表達(dá)，提示W(wǎng)nt信號通路的活化參與了肺纖維化的發(fā)生及發(fā)展。在肺纖維化動物模型的研究中，發(fā)現(xiàn)抑制Wnt/β-catenin通路可以減輕或逆轉(zhuǎn)肺纖維化［16］。劉繼柱等［17］研究證實，β-catenin在模型小鼠肺纖維化標(biāo)本中發(fā)生持續(xù)高表達(dá)。目前各種研究發(fā)現(xiàn)并證實Wnt/β-catenin信號通路參與了肺纖維化的發(fā)生及發(fā)展過程，而抑制Wnt/β-catenin信號通路，減輕細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變，可以減少肺纖維化發(fā)生。因此，抑制Wnt/β-catenin信號通路的活性可能成為治療IPF的一個新切入點(diǎn)。

2.2肺纖維化與非經(jīng)典信號通路非經(jīng)典Wnt信號通路的主要特征為不依賴β-catenin蛋白，通常包括Wnt/ Ca2+通路及PCP。近年研究表明，Wnt/PCP通路的信號蛋白可協(xié)同經(jīng)典的Wnt/β-catinin通路一起參與胚胎干細(xì)胞不對稱分配［18］。

3　肺纖維化中Wnt信號通路的調(diào)節(jié)

近年研究發(fā)現(xiàn)，Wnt信號通路參與了器官纖維化的發(fā)生、發(fā)展，這可能成為抗肺纖維化的治療靶點(diǎn)，目前仍在研究階段。

3.1Wnt信號分子抑制劑Wnt信號通路的抑制劑包括分泌Fz相關(guān)蛋白（secretedFrizzledrelatedproteins，sFRPs）、Wnt抑制蛋白（wnt inhibitory protein，WIF）、Dickkopf（Dkk）蛋白家族、Wise家族及Sclerostin（SOST）蛋白家族。sFRPs 和WIF為Fz配體的同源異構(gòu)體，可直接與Wnt蛋白和（或）Fz蛋白結(jié)合抑制下游反應(yīng)［19-20］。Dkk-1為Dkk蛋白家族中一員，是一種LRP5/6拮抗配體，可特異性阻斷Wnt/β-catenin信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)。Sun等［21］在大鼠肺纖維化和組織修復(fù)過程中，發(fā)現(xiàn)Dkk-1可以抑制Wnt/βcatenin信號通路，促使間充質(zhì)干細(xì)胞向肺泡上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化，有助于修復(fù)受損的肺上皮細(xì)胞。含Kringle結(jié)構(gòu)域的Kremen蛋白為另一種Dkk-1受體，可與Dkk-1相互作用，通過胞吞和減少表面受體的方式抑制Wnt信號通路［22］。Wise家族和SOST屬于另一組LRP5/6拮抗配體，它對該信號通路也可發(fā)揮抑制作用［23］。

3.2靶向β-catenin表達(dá)和降解Wnt/β-catenin信號通路具有β-catenin依賴性，β-catenin為其中心蛋白。許多研究證實，在肺纖維化發(fā)生過程中，Wnt/β-catenin信號通路異常激活，β-catenin表達(dá)明顯增高，故而需要進(jìn)一步研究探討靶向β-catenin的治療能否作為肺纖維化治療的一個新切入點(diǎn)［24］。黃文生等［25］用 β-catenin的shRNA載體質(zhì)粒轉(zhuǎn)染結(jié)腸癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其對結(jié)腸癌細(xì)胞具有沉默β-catenin基因表達(dá)的作用，因而抑制Wnt信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，并對結(jié)腸癌細(xì)胞的生長有明顯的抑制作用。張帆等［26］用β-catenin干擾RNA轉(zhuǎn)染骨肉瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后細(xì)胞中β-catenin的mRNA和蛋白較一般骨肉瘤細(xì)胞的表達(dá)減弱，同時，骨肉瘤細(xì)胞的侵襲力也明顯降低。針對性的β-catenin干擾RNA能使腫瘤β-catenin的mRNA及蛋白表達(dá)下降，從而降低Wnt信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)力度，抑制腫瘤細(xì)胞的生長，成為抗腫瘤治療的一個新靶點(diǎn)。而目前有關(guān)靶向β-catenin治療在肺纖維化中的應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究。

3.3與其他信號通路相互調(diào)節(jié)Wnt信號通路還與其他信號通路相互作用調(diào)節(jié)肺纖維化的發(fā)生及發(fā)展，如轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）、Smade蛋白、Notch通路等。目前研究已證實，Wnt信號通路與TGF-β通路存在聯(lián)系，TGF-β信號通路與Wnt信號通路共同誘導(dǎo)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化、抑制上皮組織中鈣黏附蛋白（E-cadherinde）的表達(dá)，TGF-β可誘導(dǎo)Wnt通路下游基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白的合成［27］。

4　結(jié)　語

肺纖維化發(fā)病率逐年提高，嚴(yán)重威脅著人類的健康，但目前對于肺纖維化疾病的治療仍無特效藥物，致使其成為一個亟待解決的問題。肺纖維化的病理過程是多條信號通路、多種細(xì)胞因子等共同協(xié)作所致，Wnt信號通路異常激活是肺纖維化發(fā)生發(fā)展的重要因素，其作用機(jī)制是多方面的。調(diào)控Wnt信號通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有望作為抗肺纖維化治療的一個重要靶點(diǎn)。雖然目前動物實驗已取得一定研究進(jìn)展，證實阻斷該信號通路可阻止肺纖維化的發(fā)展，但其在臨床中運(yùn)用的研究報道仍較少，有關(guān)藥物的有效性、耐藥性及不良反應(yīng)等還有待進(jìn)一步研究。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.01.028

A

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（2015-10-14）