Wnt5a在結(jié)直腸癌發(fā)病中分子機(jī)制的研究現(xiàn)狀

孫衛(wèi)民，李淑蘭，謝建軍

（河北省三河燕郊福合第一醫(yī)院外科，河北 三河 065201）

Wnt 信號(hào)通路是一個(gè)復(fù)雜的蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò)，在生物進(jìn)化中極為保守，通過(guò)多環(huán)節(jié)、多作用位點(diǎn)調(diào)控生物體正常的生長(zhǎng)發(fā)育。Wnt 通路與其他細(xì)胞信號(hào)通路間互相交叉，構(gòu)成復(fù)雜的調(diào)控體系，并與腫瘤的發(fā)生和生長(zhǎng)有關(guān)。Wnt 蛋白在功能上通常分為典型和非典型Wnt 配體兩類，分別激活典型和非典型Wntβ-連環(huán)蛋白信號(hào)級(jí)聯(lián)，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、遷移、分化和極性過(guò)程[1]。本文闡述了非典型Wnt 配體——Wnt5a 在結(jié)直腸癌（Colorectal cancer，CRC）發(fā)病中的分子機(jī)制和臨床意義。

1 Wnt 通路調(diào)控的特點(diǎn)

在典型Wntβ- 連環(huán)蛋白信號(hào)通路中，靶基因的表達(dá)受Wnt 配體存在和缺失的影響。生理?xiàng)l件下，當(dāng)Wnt 配體與跨膜受體卷曲蛋白（frizzelds，F(xiàn)zd）的胞外區(qū)結(jié)合后，β- 連環(huán)蛋白轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，與特定的轉(zhuǎn)錄因子如T 細(xì)胞因子/ 淋巴樣增強(qiáng)結(jié)合因子緊密結(jié)合，刺激參與細(xì)胞增殖和分化的靶基因表達(dá)[2]。當(dāng)Wnt 配體缺乏時(shí)，β- 連環(huán)蛋白被降解，主要復(fù)合物成分包括糖原合成酶激酶3β、腺瘤樣結(jié)腸息肉易感基因蛋白和軸蛋白被破壞并泛素化，影響細(xì)胞信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)[1]。與典型Wntβ- 連環(huán)蛋白信號(hào)相反，非典型Wnt 信號(hào)可獨(dú)立于β- 連環(huán)蛋白，通過(guò)激活Wnt/Ca2+和平面細(xì)胞極性（planar cell polarity，PCP）通路，調(diào)節(jié)Wnt 非典型配體的表達(dá)和其他細(xì)胞的代謝過(guò)程。其中，Wnt5a 是一種研究較多的非典型Wnt 配體。研究發(fā)現(xiàn)，隨著Wnt 非典型配體與Fzd 受體結(jié)合并激活散亂蛋白，PCP 信號(hào)通路被觸發(fā)，通路的其他細(xì)胞內(nèi)介質(zhì)，包括Rho、Rac、Rho 相關(guān)激酶和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）也分別被激活。激活后的PCP 信號(hào)通路在調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白聚合和肌凝蛋白活化中起關(guān)鍵作用[3]。與PCP 通路相反，Wnt/Ca2+信號(hào)通路也可由Wnt5a 和Ror2 受體之間的相互作用而觸發(fā)，導(dǎo)致磷脂酶C 誘導(dǎo)產(chǎn)生肌醇1,4,5三磷酸和1,2 二酰基甘油，形成膜結(jié)合4,5- 二磷酸。隨后，活化的肌醇1,4,5 三磷酸促使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+，激活多種轉(zhuǎn)錄因子，包括鈣/ 鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ誘導(dǎo)的核因子-κB 和蛋白磷酸酶、鈣調(diào)磷酸酶誘導(dǎo)的T 細(xì)胞相關(guān)核因子，在調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附、細(xì)胞骨架更新、遷移和組織細(xì)胞分離方面發(fā)揮重要作用[4]。Wnt5a 通過(guò)靶向腫瘤細(xì)胞中廣泛存在的多種病理過(guò)程，包括細(xì)胞衰老、化療耐受、腫瘤細(xì)胞微環(huán)境、腫瘤相關(guān)炎癥反應(yīng)、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞增殖、細(xì)胞侵襲和遷移等，介導(dǎo)抑癌和致癌作用。Wnt5a 的表達(dá)水平?jīng)Q定了其在特定腫瘤分型中作為抑癌基因或致癌基因的功能。Wnt5a 也是一種自分泌和旁分泌分子，在不同腫瘤分型中，刺激相關(guān)的致癌和抑癌信號(hào)[3]。

2 Wnt5a 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在CRC 中的致癌作用

Wnt5a 的致癌作用，可能通過(guò)特定細(xì)胞介導(dǎo)而影響CRC 腫瘤細(xì)胞的代謝過(guò)程，包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophages，TAMs）。TAMs誘導(dǎo)Wnt5a 表達(dá)后，刺激腫瘤細(xì)胞增殖和CRC 的HCT116 和DLD1 細(xì)胞遷移，并強(qiáng)化巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)。Wnt5a 對(duì)TAMs 的自分泌作用也是促進(jìn)CRC 腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的重要途徑。wnt5a 自分泌刺激TAMs-M2 極化，作為TAM 亞型，引發(fā)細(xì)胞增殖、遷移和CRC的HCT116 和DLD1 細(xì)胞侵襲，使TAMs 分泌白細(xì)胞介素-10 明顯增加。由于Wnt5a 在CRC 細(xì)胞中的表達(dá)水平較高，故該配體可逐步影響腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、遷移和侵襲等不同細(xì)胞過(guò)程[5]。在可誘導(dǎo)的Wnt5a 轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，也觀察到Wnt5a 可刺激CRC 細(xì)胞的定向遷移和侵襲[1]。Wnt5a 非典型信號(hào)通路的下游作用靶點(diǎn)是鈣/ 鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶Ⅱγ，后者可作為腫瘤微環(huán)境中腸上皮細(xì)胞高表達(dá)的調(diào)節(jié)因子。在右旋糖酐硫酸酯鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎相關(guān)癌中，通過(guò)過(guò)表達(dá)Wnt5a 以及Wnt5a 受體和Wnt5a 輔受體Fzd-2、-5 和Ror2，促進(jìn)了炎癥信號(hào)的傳遞并導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞損傷。腸上皮細(xì)胞過(guò)表達(dá)Wnt5a 及其受體/ 輔受體后，Wnt5a 顯著增加了蛋白激酶Ⅱγ 的磷酸化，在結(jié)腸炎相關(guān)癌發(fā)病的過(guò)程中，過(guò)度激活上皮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)器和轉(zhuǎn)錄激活因子-3 信號(hào)，最終影響結(jié)腸上皮細(xì)胞的存活和增殖[6]。

其他細(xì)胞信號(hào)作用通路也影響Wnt5a 的致癌作用。瞬時(shí)受體電位通道家族成員TrpC5 在CRC 細(xì)胞中呈高表達(dá)，在調(diào)控結(jié)腸腫瘤細(xì)胞分化中發(fā)揮重要作用。與腫瘤微環(huán)境區(qū)調(diào)控分泌因子一致，TrpC5 可激活非選擇性可滲透Ca2+通道。研究表明，表達(dá)TrpC5的低分化CRC 細(xì)胞株SW480、HT-29、SW620、DLD1、HCE8693 和RKO 可上調(diào)Wnt5a 和細(xì)胞質(zhì)β- 連環(huán)蛋白表達(dá)，最終導(dǎo)致CRC 細(xì)胞分化減少及干細(xì)胞化增強(qiáng)[7]。而β- 連環(huán)蛋白能促進(jìn)許多原癌基因的表達(dá)，是許多原癌基因的產(chǎn)物，受多種調(diào)節(jié)因子的影響。細(xì)胞內(nèi)β- 連環(huán)蛋白豐度、分布以及功能的變化，可影響生物的胚胎發(fā)育、能量代謝等系列生理過(guò)程，甚至?xí)?dǎo)致腫瘤的發(fā)生及惡化等事件[2]。因此，Wnt5a的致癌作用與β- 連環(huán)蛋白密切相關(guān)。Wnt5a 的另一種調(diào)控因子是叉頭盒轉(zhuǎn)錄因子M1（forkhead box transcription factor M1，F(xiàn)OXM1），它是一種與細(xì)胞增殖相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境樹突狀細(xì)胞中靶基因的表達(dá)，在腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。在骨髓來(lái)源樹突狀細(xì)胞中，通過(guò)增加H3 賴氨酸79 的去甲基化，使FOXM1 活化后激活Wnt5a 非典型信號(hào)通路，抑制樹突狀細(xì)胞形成正常的細(xì)胞表型和功能。Wnt5a 也能通過(guò)降低FOXM1 啟動(dòng)子去甲基化，抑制樹突狀細(xì)胞成熟表型的形成，影響腫瘤細(xì)胞的增殖和分化[8]。

3 Wnt5a 作為CRC 腫瘤抑制因子的臨床價(jià)值

Wnt5a 作為CRC 的腫瘤抑制因子也是通過(guò)多通道、多模式的相互交叉作用實(shí)現(xiàn)的。表觀遺傳修飾誘導(dǎo)調(diào)控Wnt5a 的表達(dá)水平，可能是決定Wnt5a 在CRC 細(xì)胞中具有腫瘤抑制作用的途徑之一[9]。在CRC的不同發(fā)展階段，Wnt5a 的表觀遺傳可能發(fā)生動(dòng)態(tài)改變。Wnt5a 異常的甲基化水平與CRC 的臨床病理特征有關(guān)，包括最大腫瘤直徑、腫瘤侵襲范圍、腫瘤部位、組織學(xué)分型等[1]。在異位模型中誘導(dǎo)Wnt5a 過(guò)表達(dá)，可抑制上皮- 間質(zhì)轉(zhuǎn)化、典型Wnt 通路以及HCT116 細(xì)胞株中Wnt/Ca2+信號(hào)的過(guò)度激活，進(jìn)一步強(qiáng)化了Wnt5a 對(duì)原發(fā)性結(jié)腸癌的腫瘤抑制作用。研究表明，CRC 細(xì)胞中甲基化誘導(dǎo)的Wnt5a 沉默，通過(guò)下調(diào)β- 連環(huán)蛋白水平和Wntb- 連環(huán)蛋白信號(hào)失活，可抑制腫瘤細(xì)胞的克隆性[10]。Wnt5a 甲基化水平與微衛(wèi)星不穩(wěn)定性等腫瘤特征顯著增加相關(guān)聯(lián)，包括存在錯(cuò)配修復(fù)蛋白、MLH1 甲基化、近端病變、黏液類型、女性患者等[8]。此外，甲基化引起CRC 細(xì)胞中Wnt5a表達(dá)水平降低，與化療藥物5- 氟尿嘧啶（5-FU）的腫瘤抑制作用呈負(fù)相關(guān)。而由Wnt5a 異常甲基化誘導(dǎo)的Wnt5a 表達(dá)缺失與淋巴結(jié)浸潤(rùn)和TNM 晚期分型顯著相關(guān)，提示W(wǎng)nt5a 在CRC 患者中起抑癌基因的作用。

研究發(fā)現(xiàn)，siRNA 誘導(dǎo)敲除Wnt5a 的低甲基化LoVo 和SW480 細(xì)胞后，5-FU 的抗腫瘤效果強(qiáng)于過(guò)表達(dá)Wnt5a 的高甲基化HCT116 和SW620 細(xì)胞，提示W(wǎng)nt5a 表達(dá)缺失可降低5-FU 對(duì)CRC 細(xì)胞的抑制作用[10]。在CRC 患者中，Wnt5a 甲基化水平受維生素D 攝入量的影響，維生素D 可使Wnt5a 甲基化水平降低以抑制細(xì)胞增殖，通過(guò)減少維生素D 的攝入可提升Wnt5a 的高甲基化水平[7]。由于SW480 細(xì)胞株中Wnt5a 的甲基化水平通常會(huì)降低，在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β 處理的SW480 細(xì)胞中，通過(guò)激活增強(qiáng)子zeste 同源物2 誘導(dǎo)Wnt5a 啟動(dòng)子H3K27 的高甲基化，從而可降低Wnt5a 的表達(dá)水平[11]。另外，CRC細(xì)胞啟動(dòng)子區(qū)域組蛋白修飾可引起Wnt5a 表達(dá)缺失，給予組蛋白去乙酰化酶抑制劑，包括曲古菌素A 和丁酸鈉后，與無(wú)轉(zhuǎn)移的人CRC 細(xì)胞株SW480 相比，高轉(zhuǎn)移人CRC 細(xì)胞株SW620 通過(guò)增加其啟動(dòng)子區(qū)H3Ac、H4Ac 和H3K4me2 組蛋白乙?；?，增加了Wnt5a mRNA 和蛋白的表達(dá)水平[12]。采用重組Wnt5a（rWnt5a）或Wnt5a 模擬肽Foxy-5 處理CRC細(xì)胞系HT-29 和Caco-2，在前列腺素E2分解代謝中，通過(guò)促進(jìn)抑癌酶15-羥基前列腺素脫氫酶（15-PGDH）的過(guò)表達(dá)和Wntβ- 連環(huán)蛋白信號(hào)的減少，能抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞分化[13]。利用結(jié)腸細(xì)胞外鈣敏感受體刺激HT-29 細(xì)胞的Wnt5a 表達(dá)，通過(guò)誘導(dǎo)Ror2和缺失同源物2 過(guò)表達(dá)，以及Wntβ- 連環(huán)蛋白信號(hào)失活，可抑制細(xì)胞增殖。將脂多糖加入到RAW264.7小鼠巨噬細(xì)胞或HT-29 細(xì)胞中，可刺激腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達(dá)，使Wnt5a 的表達(dá)水平顯著增加，導(dǎo)致HT29 CRC 細(xì)胞系中TNF 受體1 激活，通過(guò)過(guò)表達(dá)Ror2 調(diào)控Wnt3a 典型信號(hào)通路[14]。多項(xiàng)研究均發(fā)現(xiàn)了Wnt5a 的腫瘤抑制作用。在CRC 的不同腫瘤細(xì)胞中，Wnt5a 的表達(dá)水平不是固定不變的，多種介質(zhì)的調(diào)控共同決定了Wnt5a 腫瘤抑制作用功能的實(shí)現(xiàn)。Wnt5a 對(duì)CRC 不同組織細(xì)胞類型和腫瘤組織的抑制作用表明，該蛋白可能成為抑制CRC 進(jìn)展的關(guān)鍵治療靶點(diǎn)。Wnt5a 表達(dá)缺失也與CRC 不同階段的臨床病理特征之間存在關(guān)聯(lián)。與組蛋白修飾誘導(dǎo)的Wnt5a 高甲基化一致，Wnt5a 表達(dá)水平下調(diào)與Ⅲ、Ⅳ期CRC 以及CRC 組織的淋巴結(jié)浸潤(rùn)程度呈正相關(guān)。Wnt5a 低表達(dá)與CRC 患者年齡、性別、腫瘤大小、組織學(xué)分化和復(fù)發(fā)無(wú)關(guān)，而與轉(zhuǎn)移性組總生存率顯著降低有關(guān)[15]。提示通過(guò)檢測(cè)Wnt5a 甲基化水平可能對(duì)CRC 不同腫瘤亞型患者的預(yù)后做出預(yù)判。

4 小結(jié)

綜上所述，Wnt5a 在CRC 不同階段的致癌和抑癌作用表明，Wnt5a 與其他細(xì)胞通路相互交叉，對(duì)CRC 細(xì)胞的增殖、分化產(chǎn)生影響。Wnt5a 在CRC 發(fā)病機(jī)制中的重要性，可能成為有臨床價(jià)值的候選靶點(diǎn)。未來(lái)需要對(duì)Wnt5a 特異性拮抗劑作為CRC 新的治療策略進(jìn)行相關(guān)研究，以探索CRC 基于Wnt5a 分子靶向治療的可行性。