Wnt非經(jīng)典通路中Wnt5a的研究現(xiàn)狀

秦月明綜述，梁文紅審校（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563003）

Wnt非經(jīng)典通路中Wnt5a的研究現(xiàn)狀

秦月明綜述，梁文紅△審校
（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563003）

基因；炎癥；腫瘤；Wnt蛋白質(zhì)類；綜述

Wnt基因最初是在小鼠的乳腺癌中發(fā)現(xiàn)的，在多種組織中廣泛表達(dá)?？梢哉{(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷移、極性和死亡。有研究表明，Wnt信號通路與多種干細(xì)胞的自我更新密切相關(guān)，而且在神經(jīng)形成及一些腫瘤的病理發(fā)生過程中起重要作用。Wnt信號通路對干細(xì)胞的生物學(xué)行為也很重要，其與酪氨酸激酶之間的相互作用，可調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、成熟及分化，而這種動態(tài)的相互作用確保了細(xì)胞在增殖和分化間達(dá)到一種平衡。因此，Wnt信號參與了干細(xì)胞的多能性維持或分化，以及細(xì)胞增殖。Wnt通路中Wnt/Ca2+通路與Wnt/β-catenin通路可相互作用。Wnt5a是Wnt家族中的成員。其既能作用于經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路，又能活化非經(jīng)典的Wnt/ Ca2+通路。本文就其研究現(xiàn)狀作一綜述。

1　Wnt信號通路及其調(diào)節(jié)因素

Wnt得名于wingless與int。Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是由Wnt蛋白所介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，為一個復(fù)雜的蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò)，其功能常見于胚胎發(fā)育和某些正常生理過程［1］。Wnt蛋白家族是一個富含半胱氨酸殘基的分泌型糖蛋白大家族，廣泛表達(dá)于多種組織，迄今為止已發(fā)現(xiàn)至少19個家族成員。在哺乳動物中，包括Wnt1、Wnt2、Wnt3、Wnt4、Wnt5a、Wnt6、Wnt7b、Wnt10b等被發(fā)現(xiàn)并證實(shí)。

Wnt信號通路對干細(xì)胞的生物學(xué)行為也很重要，其與酪氨酸激酶之間的相互作用，可調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、成熟及分化，而這種動態(tài)的相互作用確保了細(xì)胞在增殖和分化間達(dá)到一種平衡。因此，Wnt信號參與了干細(xì)胞的多能性維持或分化，以及細(xì)胞增殖。

Wnt信號通路分為3條途徑：（1）經(jīng)典的Wnt信號途徑，又稱Wnt/β-catenin信號通路。β-catenin在該通路中起關(guān)鍵的信號傳遞作用。已有研究結(jié)果提示，β-catenin在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)和積聚調(diào)節(jié)對Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路極為關(guān)鍵。（2）Wnt/Ca2+途徑，該信號途徑由Wnt11 或Wnt5a激活，通過鈣調(diào)蛋白依賴激酶及鈣調(diào)磷酸酶的作用，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放激活蛋白激酶C，升高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，活化T細(xì)胞核因子，可發(fā)揮抑癌作用。Wnt/ Ca2+通路是經(jīng)典及細(xì)胞極性通路重要的調(diào)節(jié)代謝物。（3）Wnt/PCP途徑（細(xì)胞極性通路），在脊椎動物中被稱為Wnt/JNK激酶途徑，由GTPase Rho A蛋白介導(dǎo)激活JNK（Wnt通路下游的一個中介分子），活化的JNK通過與轉(zhuǎn)錄因子c-Jun、ATF2氨基末端區(qū)結(jié)合使之發(fā)生磷酸化，進(jìn)而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，對細(xì)胞骨架重排起調(diào)控作用。后2種為非經(jīng)典通路。

細(xì)胞內(nèi)存在著多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式和途徑，各種方式和途徑間又有多個層次的交叉調(diào)控，正如不同的Wnt配體與靶細(xì)胞上不同的Wnt受體或復(fù)合受體特異性結(jié)合，決定細(xì)胞內(nèi)不同的信號級聯(lián)反應(yīng)；或者同一Wnt配體通過不同Wnt受體途徑激活多條信號通路，而各通路之間也存在相互作用，最終形成一個復(fù)雜的Wnt蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò)。如Wnt5a能夠阻止由Wnt3a引起的β-catenin依賴性的TCF轉(zhuǎn)錄因子的激活。這可能是Wnt5a和Wnt3a競爭與Frz受體結(jié)合的結(jié)果［2-4］，也可能是Wnt5a激活了促使β-catenin降解的基因表達(dá)。因此，Wnt5a在不同的低密度脂蛋白相關(guān)蛋白（LRP）、酪氨酸激酶樣孤立受體2（Ror2）及Frz受體細(xì)胞中的表達(dá)，表現(xiàn)為對多條Wnt信號通路不同的調(diào)控能力。

2　Wnt5　a的結(jié)構(gòu)及其受體

Wnt5a最早由Thomas Jefferson大學(xué)的Clark等發(fā)現(xiàn)，由1 172個腺嘌呤、884個胞嘧啶、946個鳥嘌呤、1 172個胸腺嘧啶組成。在生長和分化過程中Wnt5a參與細(xì)胞間的信號傳遞。

Wnt5a通過與不同的細(xì)胞表面受體組合相互作用而發(fā)揮不同的功能。Wnt5a蛋白通過與細(xì)胞跨膜受體結(jié)合，可將信號傳遞至細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而產(chǎn)生一系列反應(yīng)。最常見的受體就是Frizzled受體（一個7次跨膜受體蛋白）。目前至少有Fz3、Fz4、Fz5和Fz8受體參與了Wnt5a信號通路。Fz7參與小鼠成纖維細(xì)胞中由Wnt5a誘導(dǎo)的AP-1激活和Dv1聚合。Fz2可以介導(dǎo)Wnt5a依賴的細(xì)胞使其增高鈣離子濃度。表明Wnt5a發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞的作用是通過與各種不同的Fz受體結(jié)合達(dá)到的。

作為另一種Wnt受體——Ror2是一種含有酪氨酸激酶的單次跨膜受體蛋白。Wnt5a通過與Fz受體和Ror2形成一個三重復(fù)合體將信號傳遞至細(xì)胞內(nèi)，從而發(fā)揮作用。Ror2可特異性激活Wnt5a信號通路。另外，表型和Ror2或Fz受體缺失的小鼠表型與敲除Wnt5a的相似，均表現(xiàn)為面部畸形、侏儒、尾巴短小或呼吸系統(tǒng)障礙等癥狀。在成骨細(xì)胞譜系細(xì)胞向破骨細(xì)胞前體轉(zhuǎn)化的過程中，Wnt5a-Ror2信號途徑可促進(jìn)破骨細(xì)胞發(fā)生，為相關(guān)疾病提供了治療方向。此外，Wnt5a參與其磷酸化過程的受體有可能是Ror1。已證實(shí)Wnt5a的另2種受體，受體樣酪氨酸激酶Ryk與軸向生長有關(guān)，而酪氨酸激酶樣受體PTK7與細(xì)胞的極性相關(guān)。

3　Wnt5　a與炎性反應(yīng)的關(guān)系

刺激微生物可使Wnt5a的表達(dá)上調(diào)和釋放增加，這提示W(wǎng)nt5a極可能是潛在的炎癥因子，具有促炎功能。因?yàn)楫?dāng)免疫細(xì)胞遇到炎癥因子（如TNF-α等）或細(xì)菌產(chǎn)物（如內(nèi)毒素等），單核巨噬細(xì)胞就會過表達(dá)Wnt5a，使細(xì)胞內(nèi)Wnt5a的mRNA及蛋白質(zhì)升高，從而促進(jìn)Wnt5a的釋放。反之，細(xì)胞釋放出Wnt5a可以進(jìn)一步促進(jìn)免疫細(xì)胞分泌炎癥因子。Wnt5a已經(jīng)被認(rèn)為是巨噬細(xì)胞的一種效應(yīng)分子，或作為巨噬細(xì)胞中的促炎性細(xì)胞因子，參與炎癥應(yīng)答［5］。

較骨關(guān)節(jié)炎而言，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎成纖維滑膜細(xì)胞中Wnt5a、Fz5的表達(dá)增加，并與受體激活配體（RANKL），如IL-6、IL-8、IL-15、核因子-1（NF-1）等表達(dá)增加相關(guān)，表明Wnt5a可誘導(dǎo)酶的釋放、纖維細(xì)胞增生、炎癥及關(guān)節(jié)損傷。IL-10也可介導(dǎo)Wnt5a誘導(dǎo)NF-κB抑制劑的活化，而且還可抑制foll樣受體4（TLR-4）的表達(dá)［6］，從而發(fā)揮抗炎作用。

Wnt5a參與調(diào)控動脈粥樣硬化這一炎性反應(yīng)介導(dǎo)的病變，介導(dǎo)的炎性反應(yīng)涉及TLR、NF-κB經(jīng)典炎癥通路。Yang等［7］報(bào)道，在小鼠體內(nèi)采用腺病毒敲低Wnt5a，可減少炎癥介質(zhì)參與MAPK/NF-κB通路以減緩動脈粥樣硬化疾病的進(jìn)展。此外，Wnt5a通過Wnt非經(jīng)典途徑可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖，并抑制其凋亡［8］。

Wnt5a的含量在膿毒癥患者的血清中有顯著升高。進(jìn)一步的研究表明，Wnt5a/CaMKⅡ通路與炎性反應(yīng)相關(guān)聯(lián)，提示W(wǎng)nt5a可能調(diào)控了該通路［9］。

此外，Wnt5a的表達(dá)上調(diào)也在增生性瘢痕的形成中與其增殖活動有關(guān)［10］。在創(chuàng)傷組織及靠近創(chuàng)口邊緣毛囊中的Wnt信號發(fā)生上調(diào)。血清中Wnt5a水平在評估燒傷程度時也具有潛在價值。

4　Wnt5　a與腫瘤的關(guān)系

Wnt5a在參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮多種功能，Wnt5a在組織中可對細(xì)胞的遷移、侵襲及血管的生成產(chǎn)生影響，并且對組織的修復(fù)和維持組織的穩(wěn)態(tài)起著極其重要的作用，因此在許多腫瘤中，Wnt5a出現(xiàn)了表達(dá)缺失、降低或增高。

Wnt5a在黑色素瘤、鱗狀上皮癌、纖維腺瘤、非小細(xì)胞肺癌、食管癌及胰腺癌細(xì)胞系中的表達(dá)顯著增高［11-12］，且在舌癌、胃癌、肺癌、胰腺癌和前列腺癌中表達(dá)上調(diào)，其高表達(dá)常常與這些腫瘤的侵襲性、病情進(jìn)展及預(yù)后不良相關(guān)。Wnt5a可分別通過依賴和非依賴機(jī)制介導(dǎo)受體的內(nèi)吞作用，以促進(jìn)某些類型的癌癥細(xì)胞的侵襲和增殖［13］。在黑色素瘤細(xì)胞中，Wnt5a誘導(dǎo)Ror2受體表達(dá)增高，并且通過網(wǎng)格蛋白（clathrin）介導(dǎo)Ror2內(nèi)吞，增強(qiáng)的Wnt5a表達(dá)可使黑色素瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力增強(qiáng)［14］。近期研究表明，Wnt5a在增強(qiáng)黑色素瘤細(xì)胞brafi （BRAF抑制劑）阻力中起重要作用［15］。而brafi可引發(fā)早期抗腫瘤反應(yīng)。

與相應(yīng)正常組織比較，乳腺癌、子宮內(nèi)膜癌及高危神經(jīng)母細(xì)胞瘤中Wnt5a下調(diào)［16］。作為一種轉(zhuǎn)化生長因子（TGFb）底物，管腔細(xì)胞產(chǎn)生的Wnt5a誘導(dǎo)前饋回路用旁分泌的方式激活在Ryk和依賴性TGFBR1中的Smad2以限制了基礎(chǔ)TiC的表達(dá)。表明Wnt5a在乳腺腫瘤的基因表達(dá)中起抑制作用［17］。髓母細(xì)胞瘤的發(fā)生與Wnt信號通路的失活存在一定的關(guān)聯(lián)。在15%的髓母細(xì)胞瘤中存在Wnt突變。急性白血病及去分化的甲狀腺癌中Wnt5a缺失或顯著降低，且過表達(dá)的Wnt5a在膀胱癌和腎癌細(xì)胞系中導(dǎo)入，可使細(xì)胞的惡性表型發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

近年來對Wnt5a的研究幾乎涉及人體各個系統(tǒng)發(fā)生的常見腫瘤。Wnt5a可介導(dǎo)不同的受體參與調(diào)節(jié)不同的Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并最終導(dǎo)致不同的結(jié)果［18］。因此，根據(jù)癌細(xì)胞的類型不同，細(xì)胞中所含Wnt5a具有促進(jìn)或抑制作用。

5　Wnt5　a與牙源性細(xì)胞的關(guān)系

牙齒的大小由間質(zhì)因素所決定，而Wnt5a是Wnt的19種蛋白中唯一一種在間質(zhì)表達(dá)的蛋白［19］。Wnt5a基因主要分布于小鼠磨牙牙胚間充質(zhì)，這極可能與牙胚的形態(tài)發(fā)生有關(guān)。在牙尖形成和牙齒大小的牙齒區(qū)域相關(guān)基因中Wnt5a可以起到調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的作用。也就是說，Wnt5a可能與牙齒的形狀發(fā)生有關(guān)［20］。

從12周帽狀期到15周鐘狀期，Wnt5a蛋白在門牙和磨牙的牙上皮和間充質(zhì)均有表達(dá)，且在牙間充質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)均強(qiáng)于牙上皮細(xì)胞。Wnt5a在小鼠牙齒早期發(fā)育過程中，僅在間充質(zhì)表達(dá)，而Wnt5a在人牙胚的上皮和間充質(zhì)均有表達(dá)。預(yù)示人類牙齒發(fā)育過程中分子調(diào)控機(jī)制可能與小鼠不同。從Wnt5a在人與小鼠不同的表達(dá)模式來看，Wnt5a可能是人與小鼠牙齒發(fā)育不同的關(guān)鍵基因之一。

有研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)Wnt5a的人牙髓細(xì)胞（HDPCs）可促進(jìn)體外礦物質(zhì)基質(zhì)的形成，并且提高礦化相關(guān)基因DSPP、DMP、ALP、OCN、BSP的表達(dá)，進(jìn)一步證實(shí)Wnt5a具有促進(jìn)HDPCs分化的能力［21］。在牙囊細(xì)胞中敲除Wnt5a基因?qū)е耊nt3a的增強(qiáng)（代表經(jīng)典Wnt配體），其可介導(dǎo)增加堿性磷酸酶（ALP）的表達(dá)。反之，重組Wnt5a抑制ALP的表達(dá)增加，提示W(wǎng)nt5作為經(jīng)典Wnt信號的負(fù)調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)的牙囊細(xì)胞ALP的表達(dá)［22］。Wnt5a的基底分泌是上皮囊腫形成的必要條件［23］，在牙源性腫瘤和炎性囊腫中Wnt5a表達(dá)明顯高于發(fā)育的牙源性囊腫［24］。Wnt5a表達(dá)水平與口腔鱗癌的分化程度呈正相關(guān)［25］。研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的Wnt5a表達(dá)可通過TLR4/ MyD88/PI3-kinase/Akt途徑介導(dǎo)人牙髓干細(xì)胞（HDPSCs）中NF-κB的活化［26］。而過表達(dá)的Wnt5a促進(jìn)人牙乳頭細(xì)胞黏附和形成黏著斑的復(fù)合物（FACS），同時抑制細(xì)胞遷移，而不是激活人牙乳頭細(xì)胞中Wnt信號經(jīng)典通路，說明Wnt5a以RhoA的依賴或獨(dú)立方式刺激誘導(dǎo)激活JNK信號。

6　展　望

細(xì)胞中存在著多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方式和途徑，每種方式和途徑之間又會有不同層次的交叉調(diào)控，正如不同的Wnt配體與靶細(xì)胞上不同的Wnt受體或復(fù)合受體特異性結(jié)合，決定細(xì)胞內(nèi)不同的信號級聯(lián)反應(yīng)；或同一Wnt配體通過不同Wnt受體途徑激活多條信號通路，而各通路之間也存在相互作用，最終形成一個復(fù)雜的Wnt蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò)。

Wnt通路中Wnt/Ca2+通路與Wnt/β-catenin通路可相互作用。Wnt5a是Wnt家族中的成員。其既能作用于經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路，又能活化非經(jīng)典的Wnt/Ca2+通路。Wnt5a是非經(jīng)典Wnt信號途徑中具有代表性的Wnt蛋白，近年來受到廣泛關(guān)注。Wnt5a在胚胎和不同組織的表達(dá)存在明顯的組織特異性，且與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在不同腫瘤細(xì)胞中，既可能作為高表達(dá)的癌基因，也可作為抑癌基因表達(dá)下調(diào)或缺失。大量研究表明，Wnt5a參與炎性反應(yīng)，并起到促進(jìn)作用。此外，Wnt5a還參與牙源性細(xì)胞的增殖、分化、遷移等。但Wnt5a與牙源性細(xì)胞反應(yīng)的機(jī)制尚不明確，而如何將Wnt5a應(yīng)用于臨床，仍需要進(jìn)一步探索。

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A

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（2015-11-23）