Wnt信號通路在自身免疫性疾病中的作用研究進展①

陳 爽 張曉敏

(天津醫(yī)科大學眼科醫(yī)院,天津 300384)

自身免疫性疾病(autoimmune disease,AID)是一類免疫應答紊亂致使免疫系統(tǒng)對自身抗原攻擊所產生的疾病。已知的AID有80多種，其分類廣泛，患病率為7.6%～9.4%，但其發(fā)病機制尚不明確[1]。AID的治療多選用激素和免疫抑制劑，長期使用會對機體產生較大的副作用；新型生物制劑具有更強的靶向性，但其長期療效和安全性還需進一步研究[2]。通過研究AID的免疫學和分子生物學機制，可采用基因治療的方式調節(jié)炎癥因子的水平以及淋巴細胞浸潤的部位，提高臨床療效[3]。

Wnt信號通路在淋巴細胞的發(fā)育、分化及功能維持中發(fā)揮重要作用，Wnt信號傳導可調控Th17細胞的分化、細胞毒性T細胞的活化、DC的免疫耐受性、CD8+記憶性T細胞的形成、調節(jié)性T細胞的數(shù)量和功能[4-7]。多項研究表明，Wnt信號通路在多種AID中異常表達，在動物模型中，改變Wnt信號的激活狀態(tài)可有效改善AID病情[8-11]。

1 Wnt信號通路的組成結構

Wnt信號通路是一條高度保守的信號轉導通路，最早發(fā)現(xiàn)于36年前，研究小鼠病毒性乳腺腫瘤時發(fā)現(xiàn)了原癌基因int1，后來證實其與果蠅無翅基因(Wingless)同源[12]。于是將二者合并命名為Wnt，目前在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)了19種Wnt配體。除Wnt配體外，Wnt信號通路的主要組成成分還包括跨膜受體、抑制劑和靶基因。

Wnt信號通路分為Wnt/β-catenin信號通路、Wnt/Planar Cell Polarity(PCP)信號通路和 Wnt/Calcium(Ca2+)信號通路；其中，Wnt/β-catenin信號通路被稱為Wnt經典通路，而后兩者被稱為非經典Wnt通路。

2 Wnt信號通路的調控機制

2.1經典Wnt信號通路 Wnt/β-catenin信號通路的標志是β-catenin向核內聚集轉移、在核內激活目的基因。軸蛋白Axin、腺瘤樣結腸息肉易感基因APC、酪氨酸蛋白激酶CK1、糖原合成酶激酶 GSK3共同組成Axin復合體，調節(jié)細胞質中β-catenin的穩(wěn)定性，在Wnt/β-catenin信號輸出中起關鍵作用[13-14]。在缺乏特異性Wnt配體時，細胞膜內的β-catenin結合在Axin復合體上，CK1和GSK3依次磷酸化β-catenin的氨基端，使β-catenin被E3泛素連接酶亞基β-Trcp識別，隨后β-catenin被泛素化并降解[13-14]。當Wnt配體與跨膜蛋白Frizzled(Fzd)受體和共受體低密度脂蛋白受體相關蛋白LRP6結合，形成類似于Wnt-Fz-LRP6的復合體時，Wnt/β-catenin信號通路被激活；同時招募支架蛋白Dishevelled(Dvl)，導致LRP6磷酸化并活化，Axin復合體與磷酸化的LRP6結合；同時Axin復合體介導的β-catenin磷酸化被抑制，β-catenin穩(wěn)定聚集并轉移進入細胞核，同TCF/LEF結合形成復合體，激活Wnt下游靶基因轉錄表達[13-14]。

2.2非經典Wnt信號通路 Wnt/Ca2+信號通路是通過磷脂酶介導的，導致細胞內游離鈣離子瞬時增加，進而激活蛋白激酶PKC和鈣調蛋白介導的蛋白激酶CaMKⅡ，促進活化T細胞核因子NFAT的轉錄過程、阻斷β-catenin信號通路或參與細胞黏附等[15]。Wnt配體與Fzd受體結合，和共受體Ror1/2相互作用，膜結合酶PLC使膜結合型磷脂酰肌醇二膦酸脂產生肌醇三磷酸IP3和二?；视虳AG，而Dvl、Axin和GSK組成Dvl-Axin-GSK三聯(lián)復合體，介導共受體Ror的磷酸化。IP3引起內質網(wǎng)釋放Ca2+，隨后Cn和CaMKⅡ被激活，進而分別激活NFAT和NFκB；DAG被內質網(wǎng)釋放的Ca2+激活，隨后激活PKC，進而激活NFκB和CREB；NFAT、NFκB和CREB轉移入核并轉錄下游基因[15]。

Wnt/PCP信號通路的核心分子包括Fzd、Van Gogh(Vang)、Dvl、Prickle和Diego，在細胞內形成Fzd-Dvl-Diego-stan復合體和Vang-Prickle復合體，其中Diego連接Dvl正向調節(jié)Wnt/PCP信號通路，而Prickle通過阻斷兩者的連接負向調節(jié)Wnt/PCP信號[16-17]。Wnt/PCP信號通路導致GTP酶RhoA和Rac1的激活，從而激活氨基末端激酶JNK和Rho相關的蛋白激酶ROCK，并導致細胞骨架的重塑、細胞黏附和運動的改變[16-17]。

3 Wnt信號通路與AID

Wnt信號通路在淋巴細胞的增殖分化，以及功能維持中發(fā)揮重要作用。Wnt信號通路調節(jié)胸腺和外周淋巴組織中T細胞的發(fā)育和分化過程，在T細胞分化的任何階段，該途徑的功能障礙可導致嚴重的自身免疫，包括實驗性自身免疫性腦脊髓炎或免疫缺陷[18]。Wnt信號可以調控DC引起強大的調節(jié)性T細胞反應，Wnt信號通路代表抗原提呈細胞抑制過度炎癥的分子開關，從而保護宿主免受免疫介導的病理損傷[19]。在多種AID中，Wnt信號存在異常表達。

3.1Wnt信號通路與多發(fā)性硬化(multiple scler-osis,MS) MS是一種中樞神經系統(tǒng)(central nervous system,CNS)脫髓鞘疾病，其特征在于髓鞘丟失和神經元變性。實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)的小鼠已被廣泛用于模擬MS相關的神經系統(tǒng)并發(fā)癥，包括CNS脫髓鞘、神經炎癥和運動損傷。SCHNEIDER等[20]檢測了EAE小鼠脊髓中Wnt信號蛋白的表達，發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路在脊髓中顯著上調，且Wnt信號通路的異常激活有助于EAE相關慢性疼痛的進展。隨后，LENGFELD等[21]發(fā)現(xiàn)在人MS和小鼠EAE模型的CNS內皮細胞中，經典Wnt信號通路上調。通過Wnt信號轉導報告小鼠Axin2(LacZ)，SCHNEIDER等[20]還發(fā)現(xiàn)Wnt信號傳導的增強可能支持神經源過程以應對免疫介導的神經炎癥時的神經元缺陷。最近有一項研究證明，中樞神經系統(tǒng)脫髓鞘后，脫髓鞘白質內的離散生態(tài)位中形成的獨特微環(huán)境決定了少突膠質前體細胞OPCs分化為再生髓鞘少突膠質細胞OLs還是再生髓鞘雪旺細胞SCs[22]。通過轉錄組圖譜比較，這一生態(tài)位富含骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)和Wnt信號通路的分泌配體，這些配體由激活的OPCs和內皮細胞產生；而非血管區(qū)的反應性星形膠質細胞表達BMP/Wnt的雙重拮抗劑Sostdc1[22]。血腦屏障(blood brain barrier,BBB)的破壞是MS的一個明確而早期的特征，它直接損害CNS，促進免疫細胞浸潤，并影響臨床療效。在EAE/MS中，CNS血管中活化的Wnt/β-catenin信號恢復了部分BBB的功能，限制了免疫細胞向中樞神經系統(tǒng)的浸潤[21]。全基因組關聯(lián)研究顯示，單核苷酸多態(tài)性rs1335532的微小變異與MS的低風險相關，保護性的rs1335532等位基因為Wnt信號通路的靶基因ASCL2轉錄因子創(chuàng)造了功能結合位點；在保護性的rs1335532等位基因存在的情況下，Wnt信號通路的激活導致CD58啟動子活性增加，CD58結合CD2受體刺激調節(jié)性T細胞，發(fā)揮對MS的保護作用[23]。Wnt信號通路在MS中顯著上調，發(fā)揮保護作用。

3.2Wnt信號通路與類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA) RA是一種病因不明的對稱性多關節(jié)AID，目前認為是由類風濕因子和抗瓜氨酸肽抗體ACPA 2種已知抗體引起的，其特征是滑膜炎癥和增殖、伴有軟骨侵蝕和骨丟失，臨床表現(xiàn)為持續(xù)的滑膜炎癥、關節(jié)炎癥和關節(jié)破壞[24-25]。成纖維細胞樣滑膜細胞(fibroblast-like synoviocytes,FLS)在RA的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用，而β-catenin信號通路有助于RA中FLS的穩(wěn)定活化。Wnt拮抗劑Dickkopf-1(DKK-1)是FLS在炎癥中分泌的，該蛋白被認為是RA成骨細胞-破骨細胞軸失衡的主要調節(jié)因子[26]。通過薈萃分析評估發(fā)現(xiàn)，RA患者血清DKK-1水平較健康對照組升高，表明DKK-1在RA的發(fā)病機制和治療中具有重要作用[27]。腫瘤壞死因子生物抑制劑的治療會迅速降低RA患者血清中DKK-1水平，減少骨吸收、增加骨形成[28]。Wnt信號通路拮抗劑的過度分泌導致成骨細胞的分化和功能受損，破壞骨侵蝕的修復能力。另一項研究通過Wnt5a敲除小鼠檢測內源性Wnt5a對于關節(jié)的影響，結果顯示W(wǎng)nt5a敲除小鼠對關節(jié)炎發(fā)展具有抗性、Wnt5a通過促進炎癥和破骨細胞融合來調節(jié)關節(jié)炎的發(fā)展[9]。膠原溶解基質金屬蛋白酶MMP1和MMP13對軟骨膠原的不可逆破壞是與關節(jié)炎等組織破壞相關的病理過程中的一個關鍵因素，而炎癥誘導的活化蛋白-1(activator protein-1,AP-1)轉錄因子是MMP1和MMP13基因的重要調節(jié)因子。MACDONALD等[29]已經證明CFOs與近端MMP1啟動子內的AP-1順式元件結合，CFOs對MMP1的表達有顯著的促進作用，而沉默Wnt相關的富含半胱氨酸的核蛋白CSRNP1導致MMP1的大量抑制；DNA結合分析表明，CSRNP1選擇性地促進人軟骨細胞MMP1地表達，減弱炎癥組織損傷。

3.3Wnt信號通路與炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD) IBD是一種胃腸道衰弱疾病，主要包括克羅恩病(crohn′s disease,CD)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)[30]。IBD的病因尚不明確，以腹痛、腹瀉、腸梗阻、腸穿孔等為主要臨床表現(xiàn)，以腸黏膜慢性反復發(fā)炎、引起血性腹瀉和嚴重腹痛等為主要特征，反復的組織損傷和修復最終導致黏膜功能的喪失，并可能引發(fā)結腸炎相關癌癥[31]。CD的特點是Paneth細胞產生的抗菌α-防御素的特異性減少和黏膜黏附菌的存在，UC的特點是結腸黏液層缺陷和杯狀細胞數(shù)量減少[32-33]。小鼠中Dkk-1的全身性表達導致Wnt靶基因的表達迅速被抑制，小腸和結腸的增殖受到抑制，說明Wnt是成人小腸和結腸的重要生長因子[34]。在小鼠Tcf-4基因敲除模型中，Tcf-4在雜合子小鼠中表達的降低足以引起Paneth細胞α-防御素水平和細菌殺傷活性的顯著降低，導致CD的產生[32]。炎癥性腸病相關大腸癌的全基因組測序分析顯示，在IBD患者的腫瘤中，SOX9和EP300的突變頻率更高或更獨特；還揭示了GTP酶RhoA和Rac1成分的重復突變，表明Wnt信號通路在IBD大腸腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮了作用[35]。WISP1是分泌的基質細胞蛋白，在IBD中增加并且有助于腸道中的促炎性級聯(lián)反應，可以調節(jié)Wnt/β-catenin途徑[36]。WiF-1是Wnt信號通路的一種抑制蛋白，在CD和UC的活檢組織中，WiF-1的表達明顯增強[37]。IBD小鼠中miRNA31表達量增加，調節(jié)Wnt和Hippo信號通路促進上皮再生，免疫反應減弱，減輕炎癥程度[38]。調節(jié)性T細胞中β-catenin的穩(wěn)定表達提高了調節(jié)性T細胞的存活率，并誘導了非調節(jié)性T細胞無應答[39]。在IBD模型小鼠中，阻斷DC中β-catenin的表達增強了炎癥反應和疾病，β-catenin使DC處于耐受狀態(tài)，限制了炎癥反應[40]。

3.4Wnt信號通路與其他AID 系統(tǒng)性紅斑狼瘡(system lupus erythematosus,SLE)是一種病因不明的慢性AID，其特征是多種免疫異常，包括喪失對自身抗原的免疫耐受、異常淋巴細胞活化和自身抗體產生；miRNA分析發(fā)現(xiàn)潛在靶基因主要富集于發(fā)育過程，且參與調控Wnt信號通路[41]。白癜風是最常見的人類色素性疾病，其特征在于成熟的表皮黑色素細胞的進行性自身免疫性破壞，Wnt/β-catenin在不同色素沉著系統(tǒng)中具有增殖、遷移和分化作用[42]。在黑色素瘤患者中，長鏈非編碼BANCR普遍存在高表達，可通過激活Wnt/β-catenin信號通路調控黑色素瘤細胞遷移和侵襲能力[43]。系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis,SSc)是一種自身免疫性結締組織病，導致皮膚纖維化。有研究表明，Wnt/β-catenin信號通路在SSc小鼠的皮膚和肺中過度活化[44]。甲基帽結合蛋白MeCP2通過Wnt拮抗劑sFRP1的表觀遺傳抑制積極調節(jié)細胞外基質的表達，導致增強的Wnt信號傳導，啟動和驅動SSc中成纖維細胞活化[45]。在結締組織病相關的肺間質病變(CTD-ILD)中，下調Wnt/β-catenin信號通路可降低CTD-ILD纖維化的發(fā)生[46]。馬復發(fā)性葡萄膜炎是馬中嚴重且常見的致盲疾病，其呈現(xiàn)自身反應性侵入性T細胞，導致內眼破壞。HAUCK等[10]發(fā)現(xiàn)補體和凝血級聯(lián)的顯著上調和經典Wnt信號傳導的負旁分泌調節(jié)劑的下調，包括Wnt抑制劑DKK3和SFRP2。

4 結語

綜上所述，Wnt信號通路在AID的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，但具體機制有待進一步研究。AID常因病因不明給治療帶來困擾，探索針對Wnt信號通路的新的治療靶點，將為AID的診治提供新方向。