Wnt信號通路在肝星狀細(xì)胞激活中作用的研究進(jìn)展

張詩琬，喻雪琴，陳芳，陳星，戢敏，梅小平

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，四川南充637000)

肝纖維化是肝細(xì)胞慢性或反復(fù)炎癥后出現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過度沉積的病理結(jié)果，若肝纖維化未能獲得及時有效控制，可發(fā)展成為肝硬化甚至肝癌，并出現(xiàn)消化道出血、肝性腦病等嚴(yán)重并發(fā)癥。在ECM形成過程中，肝星狀細(xì)胞(HSC)是重要的效應(yīng)細(xì)胞，激活的HSC向肌成纖維細(xì)胞(MFLC)轉(zhuǎn)化致ECM形成過度，是肝纖維化形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而HSC的激活由多種細(xì)胞因子、信號分子及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路直接或間接參與。研究發(fā)現(xiàn)，Wnt信號通路在HSC激活、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、ECM形成等方面具有重要的調(diào)控作用。因此，了解Wnt信號通路在HSC激活中的作用，對肝纖維化診治具有一定指導(dǎo)作用。本文結(jié)合文獻(xiàn)就Wnt信號通路在HSC激活中的作用作一綜述。

1 Wnt信號通路及其生物學(xué)特征

Wnt基因是從小鼠乳腺癌中克隆出的一種原癌基因，最初被命名為Int1基因，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，該基因與果蠅的無翅基因Wingless為同源基因，故將二者合并命名為Wnt基因。Wnt基因及其編碼的蛋白組成了一條復(fù)雜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，即Wnt信號通路，該信號通路可參與胚胎發(fā)育及細(xì)胞增殖、分化、凋亡等調(diào)控過程。根據(jù)Wnt蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)信號的方式不同，可將Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑分為經(jīng)典Wnt信號通路與非經(jīng)典Wnt信號通路。

1.1 經(jīng)典Wnt信號通路 經(jīng)典Wnt信號通路的激活與胞質(zhì)中游離的β連環(huán)蛋白(β-catenin)水平有關(guān)，故又稱Wnt/β-catenin信號通路。經(jīng)典Wnt信號通路的傳導(dǎo)路徑和功能：①將細(xì)胞外信號傳導(dǎo)至胞質(zhì)：胞外的Wnt蛋白與靶細(xì)胞膜上的卷曲蛋白(Frz)及輔助受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(LRP5/6)鏈接，在胞質(zhì)中磷酸化激活后的松散蛋白(Dsh)作用下，將細(xì)胞外信號傳導(dǎo)至胞質(zhì)[1]；②胞質(zhì)內(nèi)信號傳導(dǎo)：胞質(zhì)內(nèi)糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)可使β-catenin磷酸化或降解，Dsh能夠通過抑制GSK-3β激活而阻止β-catenin磷酸化或降解，從而使游離β-catenin增多；③胞核內(nèi)信號傳導(dǎo)：當(dāng)胞質(zhì)內(nèi)游離β-catenin達(dá)到一定水平后可進(jìn)入胞核，并與核內(nèi)淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子/T淋巴細(xì)胞因子(LEF/TCF)結(jié)合形成β-catenin-LEF/TCF復(fù)合物，從而激活經(jīng)典Wnt信號通路下游靶基因轉(zhuǎn)錄。

1.2 非經(jīng)典Wnt信號通路 非經(jīng)典Wnt信號通路是由Wnt5a、Wnt11等蛋白介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路。非經(jīng)典Wnt信號通路的特點(diǎn)：①非經(jīng)典Wnt信號通路無β-catenin參與；②Wnt蛋白僅與Frz鏈接，與LRP5/6無明顯相關(guān)性，其信號傳導(dǎo)主要通過Wnt/平面細(xì)胞極性通路完成；③通過調(diào)節(jié)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+水平來激活Ca2+相關(guān)信號分子，繼而完成抑制經(jīng)典Wnt信號通路的功能；④通過調(diào)節(jié)紡錘體方向和非對稱分裂的胞內(nèi)途徑，影響胚胎發(fā)育[2]。目前，關(guān)于非經(jīng)典Wnt信號通路的研究較少，其具體路徑尚不明確。

2 肝纖維化形成機(jī)制

肝纖維化是由于各種致病因子所致肝損傷后的異常修復(fù)反應(yīng)，是各種慢性肝損傷的共同通路，其發(fā)生機(jī)制主要是肝臟內(nèi)ECM合成與降解失衡，呈彌散性過度沉積，最終導(dǎo)致肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生。1876年德國學(xué)者Von Kupffer首次在研究中描述了HSC。HSC是肝臟的一種非實(shí)質(zhì)細(xì)胞，位于肝竇內(nèi)皮細(xì)胞與肝細(xì)胞之間的竇周間隙內(nèi)。HSC具有靜息和激活兩種狀態(tài)，正常情況下處于靜息狀態(tài)，能夠合成和儲存類視黃醇類物質(zhì)、膠質(zhì)纖維酸性蛋白。在各種肝損傷因素刺激下，靜息狀態(tài)的HSC被激活，激活的HSC可轉(zhuǎn)化為MFLC[3]，胞質(zhì)內(nèi)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增加、高爾基體發(fā)達(dá)、平滑肌肌動蛋白(α-SMA)表達(dá)增加以及ECM合成增加并過度沉積，最終導(dǎo)致肝纖維化形成。因此，HSC激活被認(rèn)為是肝纖維化形成的核心和啟動環(huán)節(jié)。誘導(dǎo)和促進(jìn)HSC激活涉及多種細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路與細(xì)胞因子的協(xié)同調(diào)節(jié)[4]，包括Wnt信號通路、TGF-β/Smad通路、NF-κB信號通路等。目前，研究較多的是Wnt信號通路。

3 Wnt信號通路在HSC激活中的作用

3.1 Wnt信號通路對HSC激活的影響 Wnt信號通路可通過調(diào)控Wnt信號蛋白、β-catenin、氧化物酶體增殖物激活受體以及其他相關(guān)基因的表達(dá)來激活HSC，進(jìn)而誘導(dǎo)和促進(jìn)肝纖維化形成。Wnt信號通路包括經(jīng)典Wnt信號通路和非經(jīng)典Wnt信號通路，經(jīng)典Wnt信號通路通過激活HSC來誘導(dǎo)和促進(jìn)肝纖維化形成[5]，而非經(jīng)典Wnt信號通路通過誘導(dǎo)靜息狀態(tài)的HSC激活并轉(zhuǎn)化為MFLC，繼而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展[6]。

3.1.1 經(jīng)典Wnt信號通路對HSC激活的調(diào)節(jié) 經(jīng)典Wnt信號通路可通過Wnt相關(guān)蛋白來調(diào)控HSC的激活過程。Myung等[7]研究顯示，經(jīng)典Wnt信號通路中的Wnt3a蛋白可明顯促進(jìn)HSC激活，并受分泌型Frz相關(guān)蛋白抑制；Wnt3a蛋白還可明顯抑制腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體來介導(dǎo)HSC凋亡，從而使激活的HSC凋亡減少。Wang等[8]研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度Wnt3a蛋白刺激HSC，可使HSC中α-SMA、TGF-β1、Smad3表達(dá)均明顯升高，而未給予Wnt3a蛋白刺激的HSC分泌的α-SMA、TGF-β1、Smad3表達(dá)較低，結(jié)果表明Wnt3a蛋白對HSC的激活具有誘導(dǎo)和促進(jìn)作用。有研究發(fā)現(xiàn)，用外源性Wnt蛋白刺激HSC，其Ⅰ型膠原纖維和α-SMA表達(dá)均明顯升高[9]，而α-SMA是HSC由靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)的標(biāo)志，只有HSC激活后才具有ECM的合成功能，結(jié)果表明Wnt蛋白具有誘導(dǎo)和促進(jìn)HSC激活的功能，進(jìn)而能夠促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展。在經(jīng)典Wnt信號通路中，β-catenin表達(dá)也是調(diào)控HSC激活的重要一環(huán)。在體外培養(yǎng)的HSC中，瘦素可使β-catenin高表達(dá)，從而促進(jìn)HSC激活。對離體人HSC體外培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，累積的β-catenin聚集于細(xì)胞核，上調(diào)β-catenin表達(dá)可誘導(dǎo)和促進(jìn)肝纖維化形成[10]。研究發(fā)現(xiàn)，用青蒿琥酯作用于激活的HSC，β-catenin表達(dá)明顯下調(diào)，并能促進(jìn)激活的HSC凋亡，從而抑制肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展[11]，結(jié)果提示β-catenin表達(dá)能夠調(diào)控HSC激活。經(jīng)典Wnt信號通路還可通過過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR-γ)來調(diào)控HSC激活。PPAR-γ可通過介導(dǎo)DNA的表觀遺傳修飾來調(diào)控HSC的激活，即DNA序列不改變而表達(dá)卻發(fā)生明顯變化，這種變化主要涉及DNA甲基化、組蛋白修飾等，而這些也是HSC激活的基礎(chǔ)。Yang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，抑制經(jīng)典Wnt信號通路可降低PPAR-γ表達(dá)，從而干擾PPAR-γ介導(dǎo)的表觀遺傳修飾，繼而抑制HSC激活，從而起到抗肝纖維化作用。

3.1.2 非經(jīng)典Wnt信號通路對HSC激活的影響 Wnt1、Wnt5a等19種Wnt蛋白是非經(jīng)典Wnt信號通路的主要信號分子。這些Wnt蛋白表達(dá)變化可影響HSC激活、增殖和凋亡。Wnt/β-catenin信號通路在激活HSC后可導(dǎo)致Wnt蛋白及其配體等關(guān)鍵因子失表達(dá)，表現(xiàn)為部分抑制性蛋白sFRP高表達(dá)與TCF1、LEF1等轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子低表達(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)β-catenin不能檢測出或表達(dá)消失，其作用與Wnt/β-catenin信號通路在HSC激活及肝纖維化發(fā)生、發(fā)展中的作用可能不同[13]。有學(xué)者對靜息與激活狀態(tài)的HSC研究發(fā)現(xiàn)，激活狀態(tài)的HSC Wnt5a蛋白表達(dá)較靜息狀態(tài)的HSC明顯升高，表明Wnt5a蛋白對促進(jìn)HSC激活具有誘導(dǎo)和促進(jìn)作用，在下調(diào)Wnt5a蛋白表達(dá)后，HSC的激活與增殖受到明顯抑制[14]。通過對大鼠肝纖維化模型與非肝纖維化模型的研究發(fā)現(xiàn)，肝纖維化模型靜息狀態(tài)的HSC與激活狀態(tài)的HSC中Wnt5a蛋白及Fz受體表達(dá)均明顯高于非肝纖維化模型的HSC，表明Wnt5a蛋白參與了HSC激活并促進(jìn)其轉(zhuǎn)化為MFLC，沉默Wnt5a后激活狀態(tài)的HSC中Wnt5a蛋白及Fz受體低表達(dá)，ECM產(chǎn)生明顯降低，表明Wnt5a蛋白在HSC激活及肝纖維化形成中具有重要作用。另有研究顯示，非經(jīng)典Wnt信號通路中的Wnt/Ca2+通路也可能參與HSC激活的調(diào)節(jié)，其主要通過調(diào)節(jié)胞內(nèi)Ca2+濃度，從而激活Ca2+相關(guān)信號分子(如鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ、蛋白激酶C等)而發(fā)揮作用，并能拮抗經(jīng)典Wnt信號通路[15]。非經(jīng)典Wnt信號通路還能通過PPAR-γ調(diào)控HSC的激活，與經(jīng)典Wnt信號通路剛好相反，非經(jīng)典Wnt信號通路通過鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ等途徑抑制PPAR-γ表達(dá)，從而抑制HSC激活，進(jìn)而發(fā)揮抗肝纖維化作用[16]。

3.2 Wnt信號通路在HSC激活過程中對EMT的調(diào)節(jié) EMT是指上皮細(xì)胞失去其表型特征而形成間質(zhì)細(xì)胞表型特征的過程，可導(dǎo)致上皮細(xì)胞分子標(biāo)志物表達(dá)下調(diào)或消失以及間葉細(xì)胞分子標(biāo)志物表達(dá)上調(diào)。有研究發(fā)現(xiàn)，在肝組織慢性炎癥時，肝細(xì)胞可發(fā)生EMT轉(zhuǎn)化為MFLC，繼而導(dǎo)致ECM合成與降解失衡。Wnt信號通路通過對EMT轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)參與肝纖維化過程。經(jīng)典Wnt信號通路能上調(diào)下游靶基因Snail表達(dá)，從而下調(diào)E-鈣黏蛋白表達(dá)，加速肝細(xì)胞EMT及肝纖維化形成[17]。HSC分泌的DLK1能促進(jìn)肝細(xì)胞EMT，導(dǎo)致β-catenin高表達(dá)，繼而導(dǎo)致肝纖維化形成[18]。但目前關(guān)于Wnt信號通路對EMT影響的研究較少，其發(fā)生機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

3.3 Wnt信號通路在HSC激活過程中對其他通路的調(diào)節(jié) HSC的激活是多方式、多途徑的，既有細(xì)胞因子、信號分子及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對HSC激活的直接調(diào)節(jié)，也有其對HSC激活的間接調(diào)節(jié)。除對HSC激活的直接或間接調(diào)節(jié)外，Wnt信號通路還可通過對細(xì)胞因子、信號分子等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)來參與對HSC激活的調(diào)節(jié)，如TGF-β/Smad、NF-κB等信號通路。

3.3.1 Wnt信號通路與TGF-β/smad信號通路的關(guān)系 目前認(rèn)為，促進(jìn)肝纖維形成最強(qiáng)的的細(xì)胞因子是TGF-β[19]。有研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β/Smad2/3信號通路依賴β-catenin來誘導(dǎo)和促進(jìn)HSC激活并轉(zhuǎn)化為MFLC，TGF-β的下游基因Wnt3a可上調(diào)這一信號通路表達(dá)，從而促進(jìn)HSC激活；Wnt3a還可促進(jìn)依賴Smad的TGF分泌、激活并誘導(dǎo)向MFLC轉(zhuǎn)化，繼而引起HSC激活[20]。Wnt信號通路對GSK-3β具有抑制作用，可使磷酸化的Smad3穩(wěn)定，而磷酸化的Smad對Wnt信號通路上調(diào)具有明顯的促進(jìn)作用，而對β-catenin降解具有抑制作用，可使Wnt信號通路穩(wěn)定在高水平。Axin是Wnt蛋白與TGF-β/Smad信號通路發(fā)揮協(xié)調(diào)作用的關(guān)鍵蛋白，可通過激活TGF-β受體激活TGF-β信號通路，繼而增強(qiáng)TGF-β的轉(zhuǎn)錄活性。有研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β可促進(jìn)復(fù)合物中β-catenin游離，在Wnt蛋白誘導(dǎo)下，Smad3能夠促進(jìn)β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，從而激活Wnt信號通路，使β-catenin與細(xì)胞核內(nèi)TCF/LEF形成復(fù)合物，與Smad3共同調(diào)節(jié)靶基因的生物學(xué)功能。TGF-β/Smad信號通路的激活是促進(jìn)肝纖維化形成的信號通路之一，可通過促進(jìn)Wnt信號通路的激活而發(fā)揮作用。因此，阻斷TGF-β/Smad信號通路有可能成為抑制HSC激活和防治肝纖維化的一個新策略。

3.3.2 Wnt信號通路與NF-κB信號通路的關(guān)系 通常二聚體p65/p50是NF-κB生物學(xué)功能的表達(dá)模式。miR-126高表達(dá)可促進(jìn)IκBα表達(dá)上調(diào)并促進(jìn)TGF-β等細(xì)胞因子高表達(dá)，NF-κB信號通路激活后可促進(jìn)HSC激活并轉(zhuǎn)化為MFLC，并發(fā)現(xiàn)NF-κB表達(dá)與肝纖維化程度呈正相關(guān)關(guān)系[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，β-catenin是Wnt信號通路與NF-κB信號通路的連接點(diǎn)，p65與β-catenin形成復(fù)合物后，胞質(zhì)內(nèi)游離的β-catenin低表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)p65和NF-κB信號通路激活[22]。有研究認(rèn)為，NF-κB在抑制蛋白磷酸激酶后可阻斷β-catenin降解，從而促進(jìn)胞質(zhì)內(nèi)β-catenin表達(dá)上調(diào)，對增強(qiáng)Wnt信號通路具有一定作用[23]。因此，研究Wnt信號通路與NF-κB信號通路在HSC激活及肝纖維化形成中的作用，可為肝纖維化防治提供新思路。

綜上所述，肝纖維化形成與ECM過度沉積有關(guān)，HSC激活可導(dǎo)致肝內(nèi)ECM合成增加并過度沉積，這是肝纖維化形成非常重要的一環(huán)，而Wnt信號通路是誘導(dǎo)和促進(jìn)HSC激活的重要通路，也是肝纖維化形成最核心、最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。阻斷或沉默Wnt信號通路，可抑制或阻斷HSC激活，繼而對肝纖維化防治具有一定作用。但誘導(dǎo)和促進(jìn)HSC激活涉及多種細(xì)胞信號傳導(dǎo)通路與細(xì)胞因子，各信號通路或細(xì)胞因子的相互調(diào)控作用還需進(jìn)一步研究。