Wnt信號(hào)通路與精神分裂癥發(fā)病機(jī)制的探討研究（綜述）

鄭 軍

精神分裂癥（SZ）是以病人思維、行為、情感以及認(rèn)知等方面的障礙為特征，出現(xiàn)精神活動(dòng)和環(huán)境的多種不協(xié)調(diào)，該病多發(fā)生于青春期的晚期和成年的早期，是精神科最常見(jiàn)的一種重癥精神疾病[1]。隨著分子生物學(xué)的興起，Wnts及Wnt信號(hào)通路在精神分裂癥的發(fā)病機(jī)制中越來(lái)越受研究者關(guān)注。Wnt信號(hào)通路在調(diào)節(jié)自身免疫及細(xì)胞的發(fā)育、分化和功能中具有重要作用，其主要下游蛋白糖原合成酶激酶-3（GSK-3）和β-catenin在通路的激活過(guò)程中同樣發(fā)揮著重要的作用。因此，本文結(jié)合近年來(lái)的研究，對(duì)Wnt信號(hào)通路在精神分裂癥病情的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用進(jìn)行綜述。

1 Wnt信號(hào)通路

Wnt信號(hào)通路是一系列Wnt家族蛋白或通路相關(guān)蛋白通過(guò)自分泌或旁分泌與細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體結(jié)合，從而激活胞內(nèi)各級(jí)信號(hào)分子，促進(jìn)下游基因轉(zhuǎn)錄的信號(hào)傳導(dǎo)通路。Wnt家族蛋白對(duì)于脊椎和非脊椎生物的胚胎形成和大腦發(fā)育至關(guān)重要，并對(duì)細(xì)胞生命、黏附和增殖起到調(diào)控作用。Wnt蛋白對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的早期事件起調(diào)控作用，如Wnt-3、Wnt-3a、Wnt-7b和Wnt-8b等 配 體都參與前腦的發(fā)育，而Wnt-1的缺乏會(huì)導(dǎo)致中腦、小腦和脊髓的損傷，Wnt-3a的缺失則會(huì)導(dǎo)致海馬的全部損傷。Wnt信號(hào)途徑的組成為：Wnt的配體蛋白、細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體、胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)部分以及細(xì)胞核內(nèi)的核轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。目前己知的Wnt信號(hào)通路包括：Wnt經(jīng)典Wnt/β-catenin通路、Wnt/calcium通路和平面細(xì)胞極性（PCP）通路三種。

1.1 經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路[2]Wnt/β-catenin 途徑是Wnt信號(hào)通路的經(jīng)典途徑，其標(biāo)志是對(duì)β-catenin調(diào)控。細(xì)胞外分泌的Wnt配體與Frz受體結(jié)合，并與LRP5/6受體結(jié)合形成三聚體，將信號(hào)傳遞并通過(guò)磷酸化活化胞質(zhì)內(nèi)蓬亂蛋白（Dvl），從而抑制GSK-3的表達(dá)。Wnt信號(hào)通路通過(guò)調(diào)控GSK-3的活性來(lái)抑制β-catenin的磷酸化，當(dāng)Wnt蛋白缺失時(shí)，則通過(guò)降解使β-catenin低表達(dá)。一旦接收到Wnt信號(hào)，Dvl則通過(guò)招募GSK-3綁定蛋白（GBP）來(lái)抑制β-catenin降解，使β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)濃度升高，繼而轉(zhuǎn)入核內(nèi)與T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子/淋巴樣增強(qiáng)因子（TCF/LEF）相互作用，促使Wnt目標(biāo)基因（如cyclin D1，PPAR-δ）轉(zhuǎn)錄，激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，最終活化下游靶基因的表達(dá)。

1.2 Wnt/calcium通路 Wnt/Ca2+通路由Wnt配體激活Frz受體，形成G蛋白三聚體，產(chǎn)生并升高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，激活下游蛋白如蛋白激酶C（PKC）和鈣調(diào)磷酸酶，導(dǎo)致PKC和活化T細(xì)胞核因子（NFAT）通路活化，核內(nèi)NFAT的積聚促使靶基因的最終激活，來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞間的黏附。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)升高的Ca2+濃度也可增強(qiáng)發(fā)育中神經(jīng)元的突觸效應(yīng)。該通路能拮抗經(jīng)典的Wnt通路。

1.3 Wnt/PCP通路 細(xì)胞平面極性通路（Wnt/PCP通路）主要包含2個(gè)重要的過(guò)程：細(xì)胞分型的生長(zhǎng)和構(gòu)成與頂端-基底段成線性相關(guān)；大腦和脊髓束中神經(jīng)元的生長(zhǎng)和形態(tài)變化。這些信號(hào)級(jí)聯(lián)的進(jìn)程已被證明與不同的Wnt/PCP基因有關(guān)。在PCP信號(hào)通路中，不同的級(jí)聯(lián)時(shí)期有不同的蛋白組。首先，一組蛋白可將Wnt配體轉(zhuǎn)換成發(fā)生素信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)梯度的Wnt配體。這些蛋白包括非典型鈣粘蛋白（Dachsous）、Fat等；第二，這些信號(hào)可轉(zhuǎn)移到細(xì)胞上，涉及Fz、鈣黏素、EGF等。第三，Wnt 蛋白質(zhì)直接作用于Frz受體，活化 Dvl進(jìn)而激活Rho和Rac及下游的相關(guān)激酶。此通路在胚胎發(fā)育過(guò)程中可調(diào)控細(xì)胞骨架的重排，并參與原腸胚形成。

2 Wnt信號(hào)通路與精神分裂癥的關(guān)系

1998年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者腦組織中Wnt信號(hào)通路中的β-catenin蛋白水平低表達(dá)，表明Wnt通路在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[3]。因此，β-catenin和GSK-3可能是抗精神病藥物發(fā)揮治療作用的機(jī)制之一，可能與D2受體下游跨膜功能通路有關(guān)。Hoseth通過(guò)對(duì)551位精神分裂癥患者血漿蛋白和Wnt相關(guān)基因的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不論是經(jīng)典通路的基因Frz7還是非經(jīng)典通路的基因NFATC3都有顯著的增加，同時(shí)對(duì)于其他通路相關(guān)的基因也有明顯的調(diào)控[4]。在另一項(xiàng)從4位精神分裂癥患者的多功能干細(xì)胞神經(jīng)前體細(xì)胞（hiPSC NPCs）的研究[5]中提示，精神分裂癥患者的Wnt信號(hào)蛋白表達(dá)明顯高于正常組，且β-catenin的蛋白表達(dá)也較正常組明顯升高，其潛在的機(jī)制可能與氧化應(yīng)激有關(guān)。

2.1 Wnt信號(hào)通路與多巴胺功能亢進(jìn)假說(shuō)的關(guān)系 多巴胺及其相關(guān)蛋白對(duì)精神分裂癥患者的影響巨大，Wnt信號(hào)也通過(guò)不同的途徑影響相關(guān)蛋白對(duì)疾病的發(fā)展進(jìn)程。Wnt1、Wnt2、Wnt3a調(diào)控著中腦后腦交接區(qū)的結(jié)構(gòu)和中腦腹側(cè)初代多巴胺能祖細(xì)胞，而Wnt5a則調(diào)控著多巴胺神經(jīng)元的分化?；罨腤nt/β-catenin通路在神經(jīng)元的發(fā)育過(guò)程中可明顯增加DA的神經(jīng)發(fā)生：β-catenin可促進(jìn)體內(nèi)中腦區(qū)多巴胺能神經(jīng)形成，通過(guò)GSK-3β的抑制使β-catenin在中腦腹側(cè)區(qū)趨于穩(wěn)定，從而誘導(dǎo)增加DA的分化。日本學(xué)者通過(guò)采用APC1638T/1638T小鼠（一種APC 3'-端基因缺失，不能激活Wnt通路的小鼠）研究發(fā)現(xiàn)[6]，該小鼠存在嚴(yán)重的記憶障礙、自發(fā)活動(dòng)增加、焦慮相關(guān)行為減少以及社交活動(dòng)的減少等現(xiàn)象，表現(xiàn)為形態(tài)和樹(shù)突的異常以及海馬C1區(qū)域突出傳導(dǎo)長(zhǎng)期損傷，并使大腦多巴胺和血清素出現(xiàn)異常，表明APC的缺乏對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)以及精神分裂癥有明顯的作用。Singh S[7]通過(guò)MK-801（一種NMDAR受體拮抗劑）誘導(dǎo)大鼠的帕金森病/精神分裂癥，研究顯示MK-801可通過(guò)上調(diào)Wnt-3a來(lái)抑制GSK-3β的表達(dá)，從而激活Wnt通路來(lái)增強(qiáng)模型大鼠海馬的多巴胺神經(jīng)元發(fā)生。

2.2 Wnt信號(hào)通路與神經(jīng)發(fā)育障礙假說(shuō) Wnt信號(hào)通路在正常的胚胎發(fā)育過(guò)程中參與胚胎形成、器官發(fā)育、細(xì)胞命運(yùn)決定等多個(gè)環(huán)節(jié)。TCF4是堿性螺旋轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，涉及人體多種細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程（包括大腦神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞），而其普通基因的突變以及染色體的異常都會(huì)增加精神分裂癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。Hennig KM等[8]研究發(fā)現(xiàn)，TCF4過(guò)表達(dá)會(huì)引起認(rèn)知障礙和運(yùn)動(dòng)損傷，隨著Wnt信號(hào)的激活，GSK-3被抑制、β-catenin表達(dá)增加，從而提高TCF4的表達(dá)，因此，嘗試研發(fā)Wnt信號(hào)通路的拮抗藥物可降低TCF4表達(dá)來(lái)治療精神分裂癥。GABA是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在精神分裂癥等多種精神疾病中發(fā)揮重要作用。Cuitino L[9]發(fā)現(xiàn)，Wnt-5a可誘導(dǎo)神經(jīng)元表面受體的表達(dá)和維持，觸發(fā)GABAA受體的嵌入和聚集，通過(guò)突觸后作用擴(kuò)大GABA的成員聚集。FXR1是精神分裂癥的一個(gè)影響因子，Khlghatyan J[10]提示FXR1增加或者GSK-3的減少可以明顯減輕患者的焦慮以及自發(fā)活動(dòng)，并對(duì)谷氨酸神經(jīng)突觸的前傳遞和后傳遞均存在潛在的影響。

2.3 Wnt信號(hào)通路與自身免疫學(xué)假說(shuō) 精神分裂癥是一種與自身免疫缺陷有關(guān)的慢性疾病，而Wnt信號(hào)通路在這些免疫缺陷疾病中同樣發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

2.3.1 體液免疫 有研究發(fā)現(xiàn)精神分裂癥大鼠血液中IgA、IgM和IgG的水平均明顯升高。Hara M[11]通過(guò)對(duì)1147名抗NMDAR腦膜炎、精神分裂癥等病人發(fā)現(xiàn)，IgG在血液和腦脊液中特異性存在，且顯著降低NMDAR水平，IgA和IgM則非特異性或很少存在，且對(duì)NMDAR無(wú)明顯調(diào)控。

2.3.2 細(xì)胞免疫 學(xué)者們發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者外周血中異常的淋巴細(xì)胞增多，T細(xì)胞百分比降低，B細(xì)胞百分比升高。Wnt信號(hào)在T細(xì)胞的活化中起到重要的調(diào)控作用。Giacoppo S[12]研究發(fā)現(xiàn)在自身免疫的腦膜炎中Wnt-β-catenin通路下調(diào)，活化GSK-3并抑制β-catenin的表達(dá)，從而抑制T細(xì)胞的活化，增加炎性因子（如IL-1，IL-6等）的表達(dá)。Sorcini D[13]同樣發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)的β-catenin表達(dá)可誘導(dǎo)Th1細(xì)胞活化，促使CD4+T細(xì)胞高表達(dá)，增加整合素α加整合的表達(dá)，并誘導(dǎo)CNS細(xì)胞遷移，表明Wnt-β-catenin信號(hào)通路在神經(jīng)系統(tǒng)炎癥以及自身免疫精神疾病中發(fā)揮重要作用。

細(xì)胞因子的異常也是精神分裂癥免疫機(jī)制的重要信號(hào)，研究發(fā)現(xiàn)[14]精神分裂癥患者IL-6和TNF-α等多種細(xì)胞因子顯著升高，另有報(bào)道顯示[15]，GSK-3與精神分裂癥臨床特征以及炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，GSK抑制劑可顯著降低炎癥因子（如IL-1、IL-6和TNF-α等），因此，與Wnt通路相關(guān)的炎癥因子可能成為治療精神分裂癥的潛在靶點(diǎn)。

3 小結(jié)與展望

精神分裂癥是一個(gè)慢性難治性的疾病，目前對(duì)于精神分裂癥的Wnt信號(hào)通路的相關(guān)性研究仍然存在多方面的爭(zhēng)議。迄今為止，雖然Wnt信號(hào)通路對(duì)精神分裂癥的發(fā)生發(fā)展有重要作用，但圍繞雙方關(guān)系的研究卻并未深入，且樣本量較少。這對(duì)今后的科研需要提出更高的要求，也希望通過(guò)對(duì)Wnt信號(hào)通路的進(jìn)一步深入研究，可以為研發(fā)Wnt信號(hào)靶向藥物提供理論基礎(chǔ)，并為臨床治療精神分裂癥尋找出新的靶點(diǎn)和方法。