基于氧化應(yīng)激Wnt/β-catenin 通路與白癜風(fēng)關(guān)系研究進(jìn)展

王一霖，翟 熙，李夢(mèng)茹，卞庶月，李祥銘，周 寧，陸 靖

（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272067）

白癜風(fēng)是一種常見(jiàn)的色素脫失性皮膚病，以表皮黑素細(xì)胞破壞缺失而出現(xiàn)色素脫失斑為主要特征。白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前仍不完全清楚，主要有遺傳學(xué)說(shuō)、自身免疫學(xué)說(shuō)、神經(jīng)化學(xué)因子學(xué)說(shuō)等。其中氧化應(yīng)激被認(rèn)為是白癜風(fēng)發(fā)病的始發(fā)因素，其主要機(jī)制是機(jī)體氧化一抗氧化平衡失調(diào)，導(dǎo)致局部微環(huán)境中活性自由基大量聚集，引起氧化應(yīng)激造成黑素細(xì)胞損傷。

1 氧化應(yīng)激與白癜風(fēng)的相關(guān)性研究

氧化應(yīng)激（oxidative stress，OS）是指機(jī)體受到外界環(huán)境的有害刺激時(shí)，體內(nèi)氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)作用失衡。在人體正常代謝過(guò)程中，機(jī)體內(nèi)各種酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)不斷產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的高活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），主要包括超氧陰離子、羥自由基OH-等［1］。機(jī)體也存在著抑制高活性氧自由基的抗氧化酶體系，包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等，小分子化合物維生素C、谷胱甘肽、褪黑素等也具有抗氧化作用。正常情況下，機(jī)體氧化體系與抗氧化體系維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。機(jī)體受到外界有害刺激時(shí)平衡被打破，導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)生，致使組織細(xì)胞受到損傷，進(jìn)而導(dǎo)致疾病的發(fā)生［2］。

近年來(lái)，有研究表明［3］過(guò)氧化氫參與介導(dǎo)氧化應(yīng)激所致的白癜風(fēng)，發(fā)現(xiàn)H2O2在晚期白癜風(fēng)患者的表皮中濃度達(dá)到正常人的1000~10000 倍，證實(shí)氧化應(yīng)激在白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要的作用。ROS 還會(huì)破壞大多數(shù)生物大分子，導(dǎo)致DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)的形成、DNA 斷裂、脂質(zhì)過(guò)氧化、蛋白質(zhì)氧化或片段化和酶的活化或失活［4］。氧化應(yīng)激還會(huì)造成線粒體的損傷，過(guò)氧化物刺激導(dǎo)致線粒體脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞及線粒體氧化呼吸鏈完整性的損傷，這是氧化應(yīng)激后細(xì)胞ROS 累積的基礎(chǔ)［5］。有研究表明，ROS可導(dǎo)致瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道（transient receptor potential melastatin，TRPM2）的過(guò)表達(dá)，從而介導(dǎo)Ga2+流入細(xì)胞質(zhì)，促進(jìn)線粒體依賴的黑色素細(xì)胞凋亡［6］。綜上，氧化應(yīng)激在白癜風(fēng)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。

2 Wnt/β-catenin 通路與氧化應(yīng)激

Wnt 是一類富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，是機(jī)體通過(guò)自分泌或旁分泌的方式產(chǎn)生的，其發(fā)揮的主要作用包括促進(jìn)細(xì)胞的增殖分化和細(xì)胞的能動(dòng)性。β-catenin 是一種多功能的蛋白質(zhì)，在細(xì)胞連接處與鈣黏連蛋白相互作用，游離的β-catenin 進(jìn)入細(xì)胞核通過(guò)參與調(diào)控基因的表達(dá)發(fā)揮作用。Wnt 與其膜受體FZD （Frizzled，G 蛋白偶聯(lián)受體家族）結(jié)合后，抑制了糖原合酶激酶-3β（GSK-3β）等蛋白形成的β-catenin 降解復(fù)合物的降解活性，從而穩(wěn)定了細(xì)胞質(zhì)中游離狀態(tài)的β-catenin 蛋白，引起β-catenin 積累。經(jīng)典的Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)通路涉及Wnt-1、Wnt-2、Wnt-3、Wnt-3a、Wnt-5b 等蛋白。這些蛋白進(jìn)入細(xì)胞核后結(jié)合T 細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞樣增強(qiáng)子（t-cell facto/Lymphoid enhancing factor，LEF/TCF）轉(zhuǎn)錄因子家族，啟動(dòng)下游靶基因 如C-Myc 癌基因、細(xì)胞周期蛋白D1（Cyclin D1）等的轉(zhuǎn)錄［7］。

2.1 Wnt/β-catenin 信 號(hào) 通 路 的 激 活 途 徑 Wnt/β-catenin 信號(hào)能有效激活細(xì)胞產(chǎn)生ROS，核β-連環(huán)蛋白的高度表達(dá)促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）中ROS 的 產(chǎn) 生 從而促進(jìn)MSC 的 衰 老［8］。Wnt/β-catenin 在介導(dǎo)氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷和蛋白尿中起著至關(guān)重要的作用，在足細(xì)胞損傷實(shí)驗(yàn)中，Wnt/ β- catenin 通路參與了氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的足細(xì)胞功能障礙，晚期氧化蛋白產(chǎn)物（Aopps）與質(zhì)膜糖基化終末產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation endproducts，RAGE）結(jié)合后觸發(fā)NADPH 氧化酶的激活，導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生增加。足細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的激活，誘導(dǎo)WNT 配體（Wnt1、Wnt7a）的表達(dá)，進(jìn)而激活β-catenin［9］。WNT/β-catenin 的 靶 基 因C-Myc 和Cyclin D1 可 以通過(guò)刺激細(xì)胞產(chǎn)生ROS，進(jìn)而激活炎性因子NF-κB和激活蛋白-1，發(fā)揮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和激活因子轉(zhuǎn)錄的作用。NFκB 抑制 GSK-3β 蛋白的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而激活經(jīng)典WNT途徑［10］。在腫瘤的發(fā)展過(guò)程中WNT/β-catenin信號(hào)通路被異常激活，該通路的激活也是通過(guò)C-Myc靶基因、Cyclin D1 和低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）誘導(dǎo)發(fā)生的。C-Myc 基因作為Wnt/β-catenin 下游的靶基因，是一種氧化敏感轉(zhuǎn)錄因子。C-Myc 基因的低表達(dá)耗盡了細(xì)胞的ATP水平，導(dǎo)致線粒體功能障礙和DNA 損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

2.2 Wnt/β-catenin 信號(hào)與氧化應(yīng)激相互作用 在正常生理?xiàng)l件下，核氧化還原蛋白（recombinant nucleoredoxin，NXN）通過(guò)半胱氨酸的巰基部分（-SH）直接結(jié)合到DVL（一種Wnt 信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子）的PDZ 結(jié)構(gòu)域（盤狀同源區(qū)域），抑制DVL 在Wnt/β-catenin 信號(hào)級(jí)聯(lián)中的功能。NXN 抑制DVL使β-Catenin 形成由軸蛋白（Axin）、腫瘤抑制基因（adenomatous polyposis coli，APC）蛋白和GSK-3β組成的復(fù)合物，導(dǎo)致β-Catenin 被蛋白酶體磷酸化，從而調(diào)控Wnt/β-Catenin 信號(hào)的傳導(dǎo)［11］。

研究發(fā)現(xiàn)，用Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)通路的激活劑氯化鋰處理大鼠，結(jié)果表明激活的Wnt/β-catenin信號(hào)增加了SOD 和GSH-Px 的表達(dá)活性，有效維持了氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)的平衡，減少了細(xì)胞在氧化應(yīng)激條件下的損傷［12］。ROS 作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵介質(zhì)，以氧化還原的方式調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信 號(hào)［13］。缺 氧 誘 導(dǎo) 因 子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）是氧化應(yīng)激的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，Wnt/β-catenin 的靶基因C-Myc 可以通過(guò)缺氧非依賴性的方式激活HIF-1α［14］。在低氧條件下，穩(wěn)定的HIF-1α 移位至細(xì)胞核，與缺氧誘導(dǎo)因子-1β（hypoxia inducible factor-1β，HIF-1β）發(fā)生二聚化，結(jié)合低氧反應(yīng)元件（hypoxic response elements，HRE）進(jìn)而激活靶基因，促進(jìn)血管生成和細(xì)胞代謝，減少ROS 的產(chǎn)生。HIF-1α 在β-catenin 缺乏的肝臟中表達(dá)減少，但在缺氧后過(guò)表達(dá)Wnt1 的肝細(xì)胞中HIF-1α 表達(dá)增加，表明HIF-1α 在Wnt/β-catenin信號(hào)通路介導(dǎo)的氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用。L-乙酰基肉堿（O-acetyl-L-carnitine，ALCAR）是一種乙酰酯L-肉堿，參與線粒體中的脂肪酸代謝，具有強(qiáng)大的抗氧化特性。在6-羥基多巴胺（6-hydroxydopamine 6-OHDA）誘導(dǎo)的帕金森樣表型的大鼠模型中ROS生成增加，發(fā)生了氧化應(yīng)激，并且伴隨著Cyclin D1的表達(dá)減少，GSK-3β 過(guò)度激活，Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)受阻。通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ALCAR 預(yù)處理通過(guò)增加氧自由基增強(qiáng)了大鼠抗氧化能力，并調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)，從而抑制氧化應(yīng)激，降低了氧化應(yīng)激帶來(lái)的細(xì)胞損傷［15］。

3 Wnt/β-Catenin 通路與白癜風(fēng)的關(guān)系

3.1 Wnt/β-catenin 通路調(diào)控白癜風(fēng)的發(fā)生發(fā)展Wnt/β-catenin 通路參與介導(dǎo)多種疾病的發(fā)生發(fā)展，有研究證實(shí)該通路主要通過(guò)影響黑素細(xì)胞的合成以及參與下游黑素合成酶的激活來(lái)發(fā)揮作用［16］。Wnt信號(hào)促進(jìn)皮膚中黑素細(xì)胞前體的分化，Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路的受損降低了黑素細(xì)胞在治療性色素沉著期間增殖分化為功能性黑素細(xì)胞的能力，這為Wnt 激動(dòng)劑治療白癜風(fēng)病變的再著色提供了理論依據(jù)。有研究證實(shí)，Wnt5a 作為一種Wnt 分子對(duì)黑色素合成起到抑制的作用，蛋白質(zhì)印跡分析顯示W(wǎng)nt5a 顯著降低了酪氨酸酶和酪氨酸酶相關(guān)蛋白-1（ tyrosinase-related protein1，TRP1）蛋白的表達(dá)水平［17］。Wnt3a 參與誘導(dǎo)多能干細(xì)胞向功能性黑素細(xì)胞的分化，在黑素細(xì)胞的分化發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用，Wnt3a 通過(guò)上調(diào)小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MITF）、酪氨酸酶（ tyrosinase，TYR）和TRP1 來(lái)促進(jìn)黑素細(xì)胞的黑素生成［18-19］。Wnt/β-catenin 通路的靶基因C-Myc 可以通過(guò)激活HIF-1α 減少ROS 的產(chǎn)生，進(jìn)而避免了因ROS 水平升高而導(dǎo)致的細(xì)胞功能障礙的發(fā)生，減少了黑素細(xì)胞的凋亡［20］，這為通過(guò)調(diào)控Wnt/β-catenin 信號(hào)通路治療白癜風(fēng)提供了新思路。

3.2 通過(guò)調(diào)控Wnt/β-catenin 信號(hào)治療白癜風(fēng) 大量研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的激活可以作為白癜風(fēng)治療的輔助手段。白癜風(fēng)患者病灶處皮膚與該患者正常皮膚比較，白癜風(fēng)患者皮損處黑素細(xì)胞發(fā)育異常，色素沉著信號(hào)、晝夜節(jié)律信號(hào)和Wntβcatenin 信號(hào)明顯失調(diào)［21］。有研究者構(gòu)建白癜風(fēng)色素脫失性皮膚模型，發(fā)現(xiàn)Wnt 激動(dòng)劑和GSK-3β 抑制劑均可誘導(dǎo)表皮黑素細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)增加［22］，這一結(jié)果證實(shí)了Wnt 激活劑可以用于白癜風(fēng)皮損再色素化的治療。趙思佳等［23］利用免疫熒光染色法檢測(cè)到β-catenin 在白癜風(fēng)患者皮損處的表達(dá)減少，提示W(wǎng)nt/β-catenin 通路的缺陷可能參與了白癜風(fēng)的發(fā)病過(guò)程，該研究者又利用XAV-939（一種Wnt/β-catenin通路的特異性抑制劑）處理斑馬魚(yú)，通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin 通路抑制劑處理后的斑馬魚(yú)黑色素生成明顯減少，表明Wnt/β-catenin 通路的抑制可以減少黑色素的產(chǎn)生。

分泌型卷曲相關(guān)蛋白5 （secreted frizzled related protein 5，SFRP5）是Wnt 信號(hào)的抑制劑，MITF 是黑素生成和黑素細(xì)胞發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子，與正常表皮黑素細(xì)胞相比，白癜風(fēng)黑素細(xì)胞中SFRP5 的表達(dá)增加。鄒道培等［24］研究發(fā)現(xiàn)，SFRP5 的過(guò)表達(dá)抑制了Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，導(dǎo)致MITF 及其靶蛋白的表達(dá)下調(diào)，從而抑制了正常表皮黑素細(xì)胞的黑色素合成。Dickkopf 相關(guān)蛋白1（dickkopf WNT signaling pathway inhibitor 1，DKK1）是Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的抑制分子，低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6（lowdensity lipoprotein receptor-related protein，LRP6） 是低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白的家族成員之一，Wnt 蛋白與LRP6 受體結(jié)合成LRP6/Frz 復(fù)合物后激活下游的Wnt/β-catenin 信號(hào)通路。DKK1 作為Wnt 蛋白抑制劑，通過(guò)與LRP6 結(jié)合促使LRP6 細(xì)胞膜內(nèi)陷，導(dǎo)致LRP6 從LRP6/Frz 復(fù)合物脫離，下游的Wnt/β-catenin 信號(hào)通路被阻斷。張靈曌［25］通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)DKK1 作為抑制劑阻斷下游的Wnt/β-catenin信號(hào)通路的傳導(dǎo)，通過(guò)調(diào)控真皮成纖維細(xì)胞分泌大量細(xì)胞因子的功能，進(jìn)而影響其通過(guò)產(chǎn)生旁分泌因子調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞行為的能力，最終促進(jìn)成纖維細(xì)胞的衰老。成纖維細(xì)胞的衰老會(huì)釋放大量ROS，ROS的大量聚集加劇了氧化應(yīng)激反應(yīng)，加速了白癜風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

白癜風(fēng)的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，其治療的難度很大，臨床上較多采取對(duì)癥治療，但是目前仍然沒(méi)有較好的治療手段。研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激與白癜風(fēng)的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，多項(xiàng)研究表明Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的異常參與白癜風(fēng)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，深入研究Wnt/β-catenin 信號(hào)通路與白癜風(fēng)的發(fā)病的相關(guān)機(jī)制尤為重要。研究人員發(fā)現(xiàn)人為干預(yù)這一信號(hào)通路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)黑素細(xì)胞的修復(fù)和保護(hù)，圍繞這一信號(hào)通路尋找白癜風(fēng)治療的作用靶點(diǎn)，為抗氧化治療白癜風(fēng)開(kāi)辟了新的方向，相信白癜風(fēng)的抗氧化治療在不久的將來(lái)會(huì)有進(jìn)一步的突破。