Wnt信號通路在腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制研究進展

楊琳琳，程閏夏，林云，曹靈

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

Wnt信號通路在腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制研究進展

楊琳琳，程閏夏，林云，曹靈

(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

腎小球疾病是終末期腎病主要病因之一，發(fā)病機制仍未完全明確。Wnt信號通路由Wnt配體和Wnt受體組成，效應(yīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式分為經(jīng)典信號通路和非經(jīng)典信號通路，參與胚胎發(fā)育、機體代謝、腫瘤發(fā)生等多種過程，在腎臟疾病的發(fā)病中也發(fā)揮重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，Wnt信號通路與急進性腎小球腎炎、腎病綜合征、狼瘡性腎炎、糖尿病腎病、HIV相關(guān)性腎病等多種腎小球疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，主要機制包括引發(fā)足細胞凋亡、足突融合與增生、系膜細胞凋亡、基底膜增厚以及細胞外基質(zhì)過度沉積等。

Wnt信號通路；腎小球疾??；足細胞；系膜細胞；基底膜；細胞凋亡

腎小球疾病是主要累及雙腎腎小球的一組疾病，其臨床表現(xiàn)、病理改變、病程和預(yù)后不盡相同，發(fā)病機制尚不十分明確。Wnt信號通路作為一種在進化中高度保守、高度復(fù)雜的信號通路，參與胚胎發(fā)育、機體代謝、腫瘤發(fā)生等多種過程，而且在腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮重要作用。正常機體腎臟中Wnt信號是“沉默”的，但學(xué)者們在大量動物腎臟病模型和人類腎臟病組織的研究中發(fā)現(xiàn)，腎損傷后Wnt信號會被再次激活。大量研究證實，Wnt信號通路激活可促進急性腎損傷、腎臟腫瘤、多囊腎、腎臟纖維化的發(fā)生發(fā)展。關(guān)于Wnt信號通路在腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，目前研究較多且結(jié)論不統(tǒng)一。現(xiàn)就Wnt信號通路在腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制研究進展綜述如下。

1 Wnt信號的組成、效應(yīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)和生理功能

1.1 Wnt信號通路的組成 Wnt通路主要成分包括Wnt配體(Wnt蛋白)、Wnt受體[Frizzled家族蛋白(Fz)/低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LRP)、Dishevelled蛋白(Dsh)，β-環(huán)連蛋白(β-catenin)、糖原合成激酶-3β(GSK-3β)、支架蛋白(Axin)、結(jié)腸腺瘤性息肉病基因蛋白(APC)、T細胞因子/淋巴增強因子(LEF)][1]。Wnt蛋白主要通過自分泌或旁分泌的方式激活膜受體而發(fā)揮作用，是Wnt信號通路活化的重要起始信號[2]。Fz能夠與多種結(jié)構(gòu)及功能各異的配體相互作用，是Wnt信號通路最重要的受體蛋白。Dsh蛋白是Wnt信號經(jīng)典信號從膜受體傳遞至胞內(nèi)的中心分子，是Wnt信號通路的正調(diào)控因子。Axin與APC一樣起到支架蛋白的作用，是Wnt信號通路的負調(diào)控因子。β-catenin主要位于細胞膜，與下游的TCT/LEF結(jié)合激活靶基因的轉(zhuǎn)錄。除此之外，人體內(nèi)尚存在天然的Wnt信號抑制劑，如抗衰老蛋白Klotho，其為內(nèi)生Wnt拮抗劑，可溶性形式與Wnt配體有效結(jié)合和解離，從而負面調(diào)控Wnt信號[3]。Dickkopf(DKK)家族的DKK1-4可破壞Wnt與共同受體結(jié)合，抑制β-catenin激活[4]。

1.2 Wnt信號通路的效應(yīng)轉(zhuǎn)導(dǎo) 根據(jù)Dsh的水平，Wnt信號通路分為經(jīng)典信號通路和非經(jīng)典信號通路。在經(jīng)典信號通路中，Dsh、APC、Axin、GSK-3β、CK1結(jié)合形成"降解復(fù)合體"。在正常和靜止?fàn)顟B(tài)下，β-catenin被GSK-3β持續(xù)磷酸化，磷酸化的β-catenin與泛素連接酶β轉(zhuǎn)導(dǎo)重復(fù)相容蛋白結(jié)合，最終被E3泛素連接酶降解，因而胞質(zhì)內(nèi)游離β-catenin含量極低。然而，當(dāng)Wnt配體在Fz和LRP5/6作用下，胞質(zhì)中的散亂蛋白(DVL)被磷酸化激活，導(dǎo)致β-catenin去磷酸化，使β-catenin不能被降解；大量游離的β-catenin在胞質(zhì)中積聚，進入細胞核，與T細胞特異性轉(zhuǎn)錄因子(TCF)/淋巴增強結(jié)合因子(LEF)等轉(zhuǎn)錄因子和Legness蛋白及PYGO結(jié)合形成復(fù)合物，從而激活特異性周期蛋白D1(Cyclin-D1)、c-myc、VEGF、結(jié)締組織生子(CTGF)等靶基因表達，促進細胞增殖，抑制細胞凋亡[5]。非經(jīng)典Wnt通路包括Wnt/平面細胞極性通路(PCP)、Wnt/Ca2+通路。在PCP通路中，激活Dsh，然后將信號傳導(dǎo)GTP結(jié)合蛋白和Rac蛋白，激活ROCK和JNK。這條通路主要是參與表面上皮細胞細胞骨架重排和細胞極性的建立[6]。在Wnt/Ca2+通路，激活卷曲蛋白受體三聚物G蛋白，使Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放。當(dāng)細胞內(nèi)Ca2+濃度上升時，蛋白激酶C(PKC)和鈣調(diào)磷酸酶被激活。鈣調(diào)磷酸酶引發(fā)核轉(zhuǎn)錄因子激活T細胞，調(diào)節(jié)細胞黏附和細胞運動[7]。

1.3 Wnt信號通路的生理功能 Wnt信號通路可參與多種組織器官的生長發(fā)育。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，當(dāng)神經(jīng)元去極化時，刺激Wnt蛋白釋放，激活NMDA受體，上調(diào)海馬組織中Wnt2表達，促進樹突發(fā)育[8]。在泌尿系統(tǒng)中，Wnt信號通路對腎單位的形成具有重要作用，主要是Wnt4、Wnt9b、β-catenin在腎小管發(fā)生起始階段的作用。Wnt4蛋白由后腎間充質(zhì)通過自分泌途徑產(chǎn)生并作用于自身，由PAX2激活后啟動經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號通路，促進細胞增殖，誘導(dǎo)小泡體轉(zhuǎn)化為腎小囊的上皮結(jié)構(gòu)，參與腎小管形成[9]。非經(jīng)典的Wnt/PCP信號通路主要參與調(diào)節(jié)腎小管上皮細胞的極性，調(diào)控細胞分裂和遷移，促進腎小管延長[10]。Wnt9b在輸尿管芽中表達，不僅誘導(dǎo)生后腎原基的形成，而且也是誘導(dǎo)各部分腎小囊分化的主要信號[11]。

2 Wnt信號通路在原發(fā)性腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制

2.1 急進性腎小球腎炎 急性腎小球腎炎多急性起病，臨床上表現(xiàn)為在血尿、蛋白尿、水腫、高血壓基礎(chǔ)上短期出現(xiàn)少尿、無尿、急劇性的腎功能減退；病理表現(xiàn)為彌漫性腎小球損害，廣泛性的壁層上皮細胞增生，新月體形成，因此亦稱為新月體腎炎。研究者發(fā)現(xiàn)，急進性腎小球腎炎患者β-catenin蛋白高表達，促進VEGF、CTGF表達，從而使細胞外基質(zhì)(ECM)蛋白沉積。一方面，沉積的ECM使壁層上皮發(fā)生間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)形成細胞性新月體；另一方面，ECM沉積導(dǎo)致纖維細胞新月體產(chǎn)生[12]。研究[13]報道，血管損傷是腎小球壞死壁層上皮增殖、新月體形成、腎功能損害的推動力。Chen等[14]研究發(fā)現(xiàn)促紅細胞生成素(EPO)可通過Wnt/β-catenin通路激活從而提高內(nèi)皮細胞生存能力、防止血管的損傷，抑制新月體形成。

2.2 腎病綜合征 腎病綜合征表現(xiàn)為大量蛋白尿、低蛋白血癥、水腫、高脂血癥的一組臨床癥候群，按照病理分型可分為系膜增生性腎小球腎炎、微小病變型腎病、局灶性節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)、系膜毛細血管性腎小球腎炎、膜性腎病。研究表明，Wnt信號通路主要參與了微小病變型腎病、FSGS、特發(fā)性膜性腎病的發(fā)生和發(fā)展。

2.2.1 微小病變型腎病 電鏡下腎小球上皮細胞足突腫脹、廣泛融合是微小病變性腎病的主要病理特點，大量蛋白尿是最常見的臨床特征。有學(xué)者[15]采用阿霉素誘導(dǎo)微小病變型腎病小鼠模型，發(fā)現(xiàn)損傷足細胞中Wnt1蛋白過度表達，并激活下游β-catenin活性，抑制nephrin的表達，破壞足細胞裂孔隔膜完整性，導(dǎo)致大量蛋白尿的產(chǎn)生；使用Wnt/β-catenin信號抑制劑DKK1后可顯著減少β-catenin表達，明顯改善足細胞病變，減少蛋白尿，保護腎功能。Li等[16]在阿霉素誘導(dǎo)微小病變型腎病小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，注射阿霉素1 d后，Wnt1、Wnt2b、Wnt6、Wnt9a mRNA及蛋白表達量明顯增加，Wnt4、Wnt10a mRNA及蛋白表達略增加，而Wnt2、Wnt11 mRNA及蛋白表達輕微減少。同時研究者也檢測到Wnt1蛋白在腎小球上皮的表達在注射藥物的第3天達到高峰，遠遠早于蛋白尿的產(chǎn)生，因此認為Wnt1蛋白可用于預(yù)測腎小球上皮足突損傷。Bohr等[17]在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，足細胞經(jīng)嘌嶺霉素干預(yù)后，Wnt/β-catenin通路被激活，β-catenin表達增加，并激活下游LEF，抑制裂孔隔膜相關(guān)蛋白的表達，從而引起足細胞凋亡，形成大量蛋白尿。

2.2.2 FSGS FSGS是以足細胞損傷為特征的進展性腎小球硬化疾病，大量蛋白尿是最常見的臨床癥狀。足細胞去分化或喪失在FSGS的啟動和發(fā)展中起決定性作用。足細胞去分化表現(xiàn)為維系足細胞穩(wěn)態(tài)的肌動蛋白細胞骨架分子的破壞，而肌動蛋白細胞骨架重排引起足突廣泛融合，進而導(dǎo)致大量蛋白尿產(chǎn)生。足細胞的喪失體現(xiàn)為足細胞凋亡[18]。FSGS患者Wnt/β-catenin信號異位表達，抑制Nephrin，使Nephrin在硬化區(qū)無法表達，足細胞正常信號無法得以傳遞，進而引起足細胞凋亡和肌動蛋白細胞骨架分子破壞，出現(xiàn)大量蛋白尿[19]。

2.2.3 特發(fā)性膜性腎病 特發(fā)性膜性腎病大多與抗磷脂酶A2受體抗體相關(guān)，抗磷脂酶A2受體抗體與足細胞上的相應(yīng)抗原結(jié)合，形成原位免疫復(fù)合物，激活補體形成C5b-9復(fù)合物，促進足細胞凋亡，從而產(chǎn)生蛋白尿。目前研究發(fā)現(xiàn)，miR-135通過上調(diào)靶基因GSK-3β表達，激活Wnt信號和β-catenin信號，抑制Nephrin，引起足細胞凋亡和足細胞骨架紊亂，破壞腎小球濾過屏障，最終產(chǎn)生蛋白尿[20]。

3 Wnt信號通路在繼發(fā)性腎小球疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制

3.1 狼瘡性腎炎 狼瘡性腎炎是系統(tǒng)性紅斑狼瘡的常見并發(fā)癥，表現(xiàn)為程度不等的蛋白尿、血尿及腎功能下降。研究表明，免疫復(fù)合物相關(guān)的腎小球基底膜增厚可能導(dǎo)致了腎功能下降。有學(xué)者推測，基底膜成分的合成或降解參與腎小球基底膜增厚過程。在狼瘡性腎炎模型中，Wnt通路被激活，β-catenin與轉(zhuǎn)錄因子LEF/TCF家族成員結(jié)合，激活下游MMP基因，MMP-2、MMP-9表達減少，減少腎小球基底膜Ⅳ型膠原和層黏連蛋白降解，導(dǎo)致基底膜增厚[21]。研究[22]發(fā)現(xiàn)，Wnt通路參與Ⅰ型膠原和纖維蛋白連接素等細胞外基質(zhì)的形成，表明Wnt通路可能參與狼瘡性腎炎腎臟形態(tài)學(xué)改變?；蚍治鲲@示，在狼瘡性腎炎的進展中，Wnt信號通路改變與腎臟及血清中Wnt抑制劑DKK-1改變是一致的。有學(xué)者[23]建立了F1代雜交大鼠(NZB×NZW)狼瘡性腎炎模型，發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路被激活，β-catenin在腎組織中高表達，并且伴有DKK-1水平代償性升高，提示W(wǎng)nt信號通路激活可促進狼瘡性腎炎的進展；后期隨著腎功能逐漸下降，最終導(dǎo)致腎臟纖維化。有學(xué)者[23]發(fā)現(xiàn)β-catenin在狼瘡性腎炎患者腎組織中高表達，伴隨Axin2 mRNA高表達，而Axin2是TCF/LE的應(yīng)答基因，其激活可活化β-catenin蛋白表達，上調(diào)c-jun、CTGF、TWIST等間充質(zhì)細胞基因的表達，抑制E-cadherin上皮細胞基因表達，導(dǎo)致腎細胞外基質(zhì)沉積。

3.2 糖尿病腎病 糖尿病腎病是糖尿病嚴重的微血管并發(fā)癥，也是導(dǎo)致終末期腎疾病的最主要原因。腎小球基底膜增厚、系膜基質(zhì)堆積、足細胞凋亡是糖尿病腎病的病理特點。高糖誘導(dǎo)下的系膜細胞、足細胞凋亡是糖尿病腎病重要的發(fā)病機制之一。糖尿病腎病患者Wnt1、β-catenin mRNA和蛋白表達上調(diào)，Wnt1和β-catenin抑制nephrin的表達，最終導(dǎo)致足細胞凋亡。在高糖誘導(dǎo)下的系膜細胞增殖實驗中，Wnt信號通路是被抑制的，表現(xiàn)為Wnt4和Wnt5a表達下調(diào)，β-catenin降解增強，核內(nèi)β-catenin表達減少，系膜細胞中Capase-3表達增多，從而導(dǎo)致系膜細胞凋亡。轉(zhuǎn)染W(wǎng)nt4、Wnt5a的系膜細胞中β-catenin表達增強，激活Wnt信號通路，減少高糖誘導(dǎo)下的系膜細胞凋亡[24]；使用硫化氫可阻斷Wnt信號通路，上調(diào)nephrin表達，減少足細胞凋亡[25]。

3.3 HIV相關(guān)性腎病 HIV相關(guān)性腎病是由HIV-1病毒感染引起的繼發(fā)性腎小球疾病，主要表現(xiàn)為蛋白尿和腎功能不全，塌陷性局灶性節(jié)段性腎小球硬化。塌陷性局灶性節(jié)段性腎小球硬化與足突的增生和分化標(biāo)志丟失有關(guān)。在人類和小鼠HIV相關(guān)性腎病的腎臟組織中，Wnt信號被激活，足細胞中β-catenin表達上調(diào)?；罨摩?catenin一方面促進足突細胞中Cyclin D1表達，導(dǎo)致足突增殖；另一方面促進podocalyxin表達，導(dǎo)致足突分化標(biāo)志丟失。用HIV-1 Tg26轉(zhuǎn)基因小鼠可以復(fù)制HIV相關(guān)性腎病相似的足突細胞病變[26]。有學(xué)者在HIV-1 Tg26轉(zhuǎn)基因小鼠相關(guān)實驗中，使用DKK1抑制Wnt信號，下調(diào)β-catenin表達，發(fā)現(xiàn)可抑制足突細胞增生，促進分化標(biāo)志的重新表達，改善腎小球濾過屏障功能，減少蛋白尿，保護腎功能[27]。

綜上所述，Wnt信號通路通過多種途徑引起腎小球足細胞病變、系膜細胞凋亡、基底膜增厚以及ECM沉積，抑制Wnt信號通路激活則可減輕腎小球損傷。鑒于Wnt信號通路與腎小球疾病的關(guān)系，調(diào)控Wnt通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)將是一種有前景的治療腎小球疾病的方法。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.39.034

R692.6

A

1002-266X(2017)39-0107-04

四川省衛(wèi)生廳科研項目(120342)；瀘州市科技局重點項目(2012-S-37)。

曹靈(E-mail: lzcaoling@163.com)

2017-05-28)