Wnt信號通路與肝纖維化

李頂春 李武

摘 要：肝纖維化是各種致病因子導致慢性肝損傷，肝臟內(nèi)細胞外基質(zhì)沉積與降解失調(diào)，從而導致肝臟內(nèi)結(jié)締組織異常增生的自身病理修復過程，是發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)階段，也是發(fā)展至肝細胞肝癌的主要原因。多種細胞因子及信號分子可通過復雜的信號轉(zhuǎn)導通路參與肝纖維的發(fā)生和發(fā)展，近年Wnt信號通路在肝纖維化發(fā)生發(fā)展過程中的重要作用越來越受到關(guān)注。本文介紹了Wnt信號通路在肝纖維化發(fā)生發(fā)展過程中的重要作用及其與其他信號通路之間的對話與肝纖維化的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：肝纖維化；肝星狀細胞；Wnt信號通路

中圖分類號：R743.35 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.09.002

文章編號：1006-1959（2018）09-0004-05

Abstract：Hepatic fibrosis is a pathological process of chronic liver damage caused by a variety of pathogenic factors，extracellular matrix deposition and degradation in the liver，resulting in abnormal proliferation of connective tissue in the liver，is a necessary stage for the development of liver cirrhosis，is also the development of the main cause of hepatocellular carcinoma.A variety of cytokines and signaling molecules can participate in the occurrence and development of liver fibers through complex signal transduction pathways. In recent years，the important role of Wnt signaling pathways in the development of hepatic fibrosis has received increasing attention. This article describes the important role of Wnt signaling pathway in the development of hepatic fibrosis and its relationship with other signaling pathways and liver fibrosis.

Key words：Hepatic fibrosis；Hepatic stellate cells；Wnt signaling pathway

肝纖維化（hepatic fibrosis）是各種致病因子導致慢性肝損傷，肝內(nèi)外細胞基質(zhì)沉積與降解失調(diào)，導致肝臟內(nèi)結(jié)締組織異常增生的自身病理修復過程，是慢性肝損傷發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)階段，也是發(fā)展至細胞肝癌的主要原因[1]。在此過程中，肝星狀細胞（hepatic stellate cells，HSCs）是重要的效應細胞，被激活后向肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化是肝纖維化發(fā)生的關(guān)鍵步驟[2]，其特點是肌成纖維細胞分泌和合成大量細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM），并造成其降解不足，沉積于肝小葉內(nèi)和匯管區(qū)。多種細胞因子、信號分子及信號轉(zhuǎn)導通路直接或間接激活HSCs，對肝纖維化中相關(guān)信號通路的研究，并針對其進行早期干預，對防止或逆轉(zhuǎn)肝纖維化、防治肝纖維化甚至肝癌有著非常重要的意義，Wnt信號通路在HSCs的激活和肝纖維化發(fā)生、發(fā)展中的作用越來越受到關(guān)注[3，4]，本文就對Wnt信號通路在肝纖維化及肝臟疾病中的重要作用綜述。

1 Wnt信號通路

Wnt基因是在果蠅的遺傳研究中因證實果蠅體節(jié)極性基因Wingless與Int-1為同源基因而首次命名[5]。Wnt信號通路廣泛存在于生物體內(nèi)，是調(diào)控細胞生長、分化、增殖及凋亡的重要通路，并在胚胎發(fā)育、器官的生成等過程中發(fā)揮重要作用，有文獻研究表明抑制Wnt信號通路可影響早期肝臟的發(fā)育[6]。同時，病理條件下Wnt信號通路的激活與纖維化疾病、遺傳性疾病及腫瘤的發(fā)生有關(guān)[7]。Wnt信號通路包括經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路和非經(jīng)典Wnt通路，至今鑒別出的Wnt蛋白中，Wnt1、Wnt2、Wnt3a、Wnt8、Wnt8a及Wnt10b屬于經(jīng)典Wnt信號蛋白，而Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a及Wnt11則屬于非經(jīng)典Wnt信號蛋白[8]。

1.1經(jīng)典Wnt信號通路 β-鏈蛋白（β-catenin）是經(jīng)典Wnt信號通路中關(guān)鍵的信號轉(zhuǎn)導分子[9]。胞質(zhì)中酪蛋白激酶1（casein kinases 1，CK1）、糖原合成激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK3β）、腺瘤性結(jié)腸息肉病（adenomatous polyposis coli，APC）基因蛋白和支架蛋白（Axin）組成蛋白降解復合物，在無Wnt信號時，β-catenin與此復合物相結(jié)合，CK1和GSK3β使之磷酸化。β-catenin被磷酸化后能與β-轉(zhuǎn)導重復相容蛋白（β-transduction repeat-containing proteins，β-TrCP）向作用啟動泛素化過程而被降解，從而使其自胞質(zhì)中維持較低水平[10]。細胞外Wnt蛋白與跨膜受體Frizzled（Fz受體）及共受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（lipoprotein receptor-related protein，LRP）相結(jié)合使經(jīng)典Wnt信號通路被激活。經(jīng)典Wnt信號通路被激活后，細胞內(nèi)Dishevelled（Dsh）蛋白活化，Axin與LRP結(jié)合，使蛋白降解復合物的穩(wěn)定性降低，GSK3β失活，減少β-catenin降解，激活的Wnt信號還可以阻斷β-catenin泛素化及蛋白降解過飽和，最終導致β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)大量的積聚[7，11，12]。當β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)積聚超過一定程度時，與細胞核內(nèi)具有高遷移基因框轉(zhuǎn)錄因子及T淋巴細胞因子/淋巴細胞增強因子（T cell factor/lymphoid enhancer factory，TCF/LEF）成員結(jié)合，其與轉(zhuǎn)錄抑制因子的結(jié)合力下降，降低對Wnt信號的抑制作用，啟動纖維連接蛋白、纖溶酶原激活物抑制劑等纖維化相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄[13]。可溶性Fz受體相關(guān)蛋白、抑制性蛋白sFRP、Wnt抑制因子等可通過阻礙Wnt蛋白與Fz受體結(jié)合或抑制Wnt蛋白生物學效能能方式對該通路起負調(diào)控作用[14]。

1.2非經(jīng)典Wnt信號通路 非經(jīng)典Wnt信號通路中不產(chǎn)生β-catenin累積信號，主要包括Wnt/Ca2+通路、平面細胞極性通路（planer cell polarity pathway，又稱JNK/AP-1通路）和細胞分裂通路。Wnt/Ca2+通路通過G蛋白和磷脂酶發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，并通路激活蛋白激酶C和鈣依賴磷脂酶調(diào)節(jié)細胞質(zhì)內(nèi)的鈣濃度[15]。平面細胞極性通路主要在細胞胚胎的各階段發(fā)育過程發(fā)揮調(diào)控作用[16]。

2 Wnt信號通路與肝纖維化的關(guān)系

有許多研究表明[17，18]，Wnt信號通路與HSCs激活和肝臟纖維化的發(fā)生有關(guān)。有研究表明[19]，在激活的HSCs中Wnt4，Wnt5及FZ受體表達水平較靜止肝星狀細胞升高。近年Chen等也得出類似的結(jié)論，報道Wnt3a、Wnt10b、Wnt4、Wnt5a、FZD-1、2和β-catenin在激活的肝星狀細胞中呈較高表達，相比靜止HSCs上調(diào)3%～12%，證實經(jīng)典Wnt信號蛋白和非經(jīng)典Wnt蛋白均在促進肝纖維化過程中發(fā)揮非常重要的作用[3]。Ma等[20]用人類尿激酶纖溶酶原激活物（human urokinase-type plasminogen activator，uPA）轉(zhuǎn)染骨髓間充質(zhì)干細胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells，BMSCs），uPA-BMSCs作用的CCL4誘導肝纖維化大鼠模型組中肝功能較單純CCL4誘導肝纖維化組明顯改善，肝纖維化程度也明顯減輕，Western blot檢測還發(fā)現(xiàn)uPA-BMSCs組中經(jīng)典Wnt信號通路中關(guān)鍵信號轉(zhuǎn)導分子β-catenin蛋白及非經(jīng)典Wnt蛋白Wnt4、Wnt5a的表達水平都明顯下降，表明uPA-BMSCs抗纖維化可能是通過調(diào)節(jié)經(jīng)典Wnt信號通路及非經(jīng)典Wnt信號通路。

2.1經(jīng)典Wnt信號通路與肝纖維化 研究表明[21]，經(jīng)典Wnt信號通路在HSCs活化中非常重要，研究表明在激活的HSCs細核內(nèi)β-catenin和結(jié)合TCF DNA表達增多，靶向抑制β-catenin的si-RNA可以減少膠原蛋白Ⅰ和膠原蛋白Ⅲ mRNA的表達，抑制β-catenin在HSCs中的表達，可以抑制HSCs的活化，膠原蛋白的合成及沉積，證實在肝纖維化的發(fā)展中β-catenin發(fā)揮關(guān)鍵的作用，而抑制經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路可能是逆轉(zhuǎn)或控制肝纖維化進展的關(guān)鍵途徑。Yu等[22]報道微型RNA-17-5P（miR-17-5p）的大量表達可促進HSC的增殖和活化，并促進α-SMA和肌間蛋白的表達，提出丹酚酸B（Salvianolic acid B，Sal B）可抑制miR-17-5p，并提高其靶向抑制因素Wnt抑制因子-1（WIF-1）的表達，從而抑制經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路而發(fā)揮抗纖維化的作用。此外有研究發(fā)現(xiàn)[23]，在活化的HSC內(nèi)β-catenin蛋白含量及β-catenin mRNA表達量可上調(diào)，而青蒿琥酯作用于活化的HSC后存在計量依賴性的β-catenin蛋白含量和β-catenin mRNA表達量減少，可促活化HSC的凋亡，抑制肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。

2.2非經(jīng)典Wnt信號通路與肝纖維化 Corbett等[24]研究報道由于經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路中各種關(guān)鍵細胞細胞因子的缺乏，包括HSCs自分泌產(chǎn)生的經(jīng)典Wnt蛋白配體、FZ受體基因等缺乏，及抑制性蛋白sFRP（包括sFRP4）的大量表達和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子TCF1，TCF4，LEF1的低水平表達，這些因素導致β-catenin在細胞內(nèi)水平在細胞內(nèi)無法測出，提出經(jīng)典Wnt/β-catenin信號的表達在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用的觀點證據(jù)不足。而非經(jīng)典Wnt信號通路則在HSCs的活化及肝纖維化進展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，通路自分泌和旁分泌途徑細胞內(nèi)非經(jīng)典Wnt蛋白Wnt5a表達增加，導致膠原蛋白的合成及沉積增加，并抑制活化的HSCs的凋亡，從而在肝纖維的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。此外也有研究報道[25]，非經(jīng)典Wnt信號通路中的Wnt/Ca2+通路和平面細胞極性通路（PCP信號通路）也參與HSC的活化，并提出在膽管結(jié)扎所致肝纖維化模型的HSCs、CCl4所致肝纖維化模型的HSCs及活化的HSCs中Wnt5a及FZ受體表達明顯較正常非肝纖維化HSC增加，Wnt5a參與靜止的HSCs轉(zhuǎn)化為成肌纖維細胞的過程，而Wnt5a的缺失可使膠原蛋白在肝細胞中的沉積減少，從而證實非經(jīng)典Wnt5a蛋白及非經(jīng)典Wnt信號通路在HSC的活化及肝纖維化發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

總之，經(jīng)典Wnt信號通路參及非經(jīng)典Wnt信號通路均參與肝纖維化發(fā)生及發(fā)展過程，通過對經(jīng)典Wnt蛋白、非經(jīng)典Wnt蛋白及通路中各個環(huán)節(jié)的不斷研究，Wnt信號通路將有望成為新的、有效的抗肝纖維化治療方法的關(guān)鍵節(jié)點。

2.3 Wnt信號通路對肝臟的保護作用 Wnt信號通路在肝臟中發(fā)揮保護作用，有延緩肝臟疾病進展的作用。Tan等[26]報道，在肝細胞核因子3γ（hepatocyte nuclear factor 3γ，HNF3γ）的驅(qū)動下β-catenin被特異性敲除后，將發(fā)生嚴重的氧化應激作用及肝細胞凋亡增加，導致胎兒期的肝臟停止發(fā)育或壞死，并提出在特異性敲除β-catenin會延緩肝細胞再生的過程。敲除β-catenin會增高肝細胞的氧化應激，影響肝細胞線粒體的功能，導致嚴重的肝臟損害[27]。Wnt/β-catenin信號通路的激活，可以上調(diào)血清/腎上腺激素調(diào)節(jié)激酶1（serum/glucocorticoid regulated kinase 1），從而抑制促凋亡基因Foxo3A通過乙醇化作用及磷酸化作用誘導的肝細胞凋亡[28]。β-catenin不止參與了肝細胞再生，還參與肝細胞凋亡過程的調(diào)節(jié)，研究發(fā)現(xiàn)乙醇所致肝細胞損傷、肝細胞凋亡程度與Wnt/β-catenin信號通路的激活成負相關(guān)，肝損傷細胞促凋亡基因Foxo3A表達增加與肝細胞Wnt/β-catenin信號通路的下降有關(guān)，此外Wnt/β-catenin信號通路的激活可上調(diào)血清/腎上腺激素調(diào)節(jié)激酶1（serum/glucocorticoid regulated kinase 1）而抑制肝細胞胰島素抵抗的作用，并可減輕肝細胞炎癥活動及肝細胞脂肪變性，Wnt/β-catenin信號通路的激活可以延緩各種肝細胞致病因素（特別是乙醇）所的致肝細胞損傷[29]，最終延緩肝臟疾病的進展。

Wnt信號通路在肝細胞再生、肝細胞凋亡及肝細胞炎癥活動發(fā)揮重要的作用，適量的Wnt蛋白是促進肝細胞再生、減少肝細胞損傷和延緩肝臟疾病進展中的關(guān)鍵蛋白，對Wnt蛋白、Wnt信號通路的進一步探索，可能發(fā)現(xiàn)更多其在肝纖維化及其他肝臟疾病中的作用，有望作為治療肝纖維化、延緩肝臟疾病的潛在方向。

3 Wnt信號通路與TGF-β及NF-κB信號通路的聯(lián)系

3.1 Wnt信號通路與TGF-β/smad信號通路 TGF-β是促進肝纖維化發(fā)展最重要的細胞因子之一，在肝纖維化患者中，TGF-β表達與肝纖維化的嚴重程度相關(guān)[30]，TGF-β信號通路在肝纖維化發(fā)生發(fā)展的發(fā)揮重要作用。有研究顯示[31]，TGF-β/samd2/3信號通路依賴β-catenin促進HSCs激活轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，Wnt3a能上調(diào)這一信號通路表達而促進HSC激活，并增加依賴smad的TGF的自分泌而促進激活轉(zhuǎn)化后的肌成纖維細胞的分化，最終導致HSC的激活及肌成纖維細胞的分化增加。Wnt/β-catenin信號通路能抑制GSK3β使磷酸化的Smad3處于穩(wěn)定狀態(tài)，磷酸化的Smad促進Wnt/β-catenin信號通路的表達上調(diào)，同時抑制胞質(zhì)內(nèi)的β-catenin分解，使Wnt/β-catenin信號維持在較高水平[32]。Axin是Wnt信號通路與TGF-β/smad信號通路相關(guān)作用的節(jié)點，它可活化TGF-β受體激活TGF-β信號通路，并提高TGF-β的轉(zhuǎn)錄活性，同時TGF-β信號抑制支架蛋白1（Axin1）和支架蛋白2（Axin2）表達而上調(diào)Wnt信號通路[33]。NikS等[34]研究提出TGF-β促進β-catenin與結(jié)合復合物的解離，在存在Wnt信號時可通過smad3的作用促進β-catenin轉(zhuǎn)移入細胞核內(nèi)，加速Wnt信號通路的激活。Wnt信號激活后β-catenin與細胞核內(nèi)具有高遷移基因框轉(zhuǎn)錄因子及T淋巴細胞因子/淋巴細胞增強因子（T cell factor/lymphoid enhancer factory，TCF/LEF）成員結(jié)合，smad3能與此復合體結(jié)合，共同調(diào)節(jié)靶基因活性，調(diào)節(jié)細胞的生物學行為。Wnt信號通路和TGF-β/smad信號通路均是肝纖維化中的重要信號通路，TGF-β/smad信號通路可加速Wnt信號通路及上調(diào)Wnt信號通路水平，對于兩者之間的聯(lián)系及相互作用節(jié)點的深入研究，將有助于在肝纖維化的預防及治療上發(fā)現(xiàn)新的靶點。

3.2 Wnt信號通路與NF-κB信號通路 核轉(zhuǎn)錄因子（nuclear transcription factor-kappa B，NF-κB）是一種具有轉(zhuǎn)錄激活功能的蛋白質(zhì)，二聚體P65/P50是其發(fā)揮生物學功能的主要形式。miR-126可抑制IκBα蛋白表達，上調(diào)的miR-126使IκBα表達及促進TGF-β相關(guān)基因和膠原mRNA的表達，導致NF-κB信號通路激活，活化NF-κB信號通路可促進HSCs活化轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，并促進釋放促炎性因子，在肝纖維化中發(fā)揮作用，NF-κB與肝纖維化呈正相關(guān)[35]。研究表明[36]，Wnt信號通路與NF-κB信號通路通過β-catenin相互聯(lián)系，β-catenin能與P65結(jié)合復合物，使β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)水平降低，促進P65轉(zhuǎn)移和激活，從而促進NF-κB信號通路的活化及維持其活性。孫敬波等[37]提出NF-κB抑制蛋白（IκB）磷酸激酶IκKα等抑制β-catenin降解，增加胞內(nèi)β-catenin含量，促進Wnt信號通路靶基因的轉(zhuǎn)錄活性，而IκKβ的作用則相反，增加β-catenin磷酸化使其內(nèi)胞內(nèi)含量下調(diào)。

Wnt信號通路與NF-κB信號通路在肝纖維化過程中相關(guān)作用，對二者相關(guān)作用機制的研究可能為防止、逆轉(zhuǎn)肝纖維化，防止肝硬化和肝癌提供新的思路。

4總結(jié)與展望

肝纖維化是各種慢性肝病是發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)階段，也是發(fā)展至肝癌的主要原因，越來越受到關(guān)注。Wnt、TGF-β/smads、NF-κB信號通路均與參與到肝纖維化發(fā)生、發(fā)展過程中，發(fā)揮非常重要的作用。本文介紹的Wnt信號通路在肝纖維化中發(fā)揮的重要作用及其與TGF-β及NF-κB信號通路之間的聯(lián)系在肝纖維化的形成及進展中發(fā)揮生物學功能，適量的Wnt信號蛋白在肝臟疾病中還發(fā)揮一定保護作用，針對Wnt信號通路中的各個環(huán)節(jié)及其與其他信號通路對話的深入探索，使它們在肝纖維化過程中的作用更明確、更清晰，探索它們在肝纖維化、肝臟疾病中的作用，探索新的、更適用于臨床及更有效的肝纖維化治療策略。

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收稿日期：2017-11-9；修回日期：2018-2-11

編輯/楊倩