Wnt/Ca2+信號(hào)通路的生理及病理生理學(xué)研究進(jìn)展

徐建國(guó),谷榮輝,王博文,秦志文,杜宏洋,趙士弟

1982年,美國(guó)加利福尼亞大學(xué)NUSSE等[1]將分別來(lái)自果蠅的Wingless蛋白和小鼠的Int蛋白的具有同源性、富含半胱氨酸殘基的2種分泌型糖蛋白合稱為Wnt蛋白。Wnt信號(hào)通路的啟動(dòng)主要依靠Wnt配體蛋白、Wnt受體及相關(guān)配件。目前,Wnt配體蛋白在人類和哺乳動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)有19種,Wnt受體主要由卷曲蛋白(Frizzled)家族和非Frizzled家族類蛋白構(gòu)成。Wnt信號(hào)通路根據(jù)是否依賴核心調(diào)控因子β-catenin分為依賴β-catenin的經(jīng)典Wnt信號(hào)通路和不依賴β-catenin的非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路[2]。經(jīng)典Wnt信號(hào)通路激活可引起細(xì)胞內(nèi)β-catenin表達(dá)量增加從而激活細(xì)胞核內(nèi)靶基因發(fā)揮調(diào)控作用[3]。非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路主要由Wnt/Planner細(xì)胞極性(planner cell polarity pathway,PCP)通路、調(diào)控紡錘體方向與細(xì)胞分裂的細(xì)胞內(nèi)通路和Wnt/Ca2+信號(hào)通路三條通路組成[4]。目前對(duì)于非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路的研究主要集中在Wnt/PCP通路和Wnt/Ca2+信號(hào)通路方面。研究[5]表明,Wnt/PCP通路專職于通過小G蛋白介導(dǎo)的actin動(dòng)態(tài)變化(多聚化和聚散)調(diào)節(jié)細(xì)胞極性和運(yùn)動(dòng),Wnt/Ca2+信號(hào)通路主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+累積和Ca2+相關(guān)敏感信號(hào)分子活化,從而在細(xì)胞增殖分化、胚胎發(fā)育和相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。本文對(duì)Wnt/Ca2+信號(hào)通路在胚胎發(fā)育、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心腦缺血再灌注損傷、癌癥發(fā)生發(fā)展過程中的作用和機(jī)制作一綜述,以期為多系統(tǒng)基于Wnt/Ca2+信號(hào)通路的生理與病理生理過程研究提供參考。

1 Wnt/Ca2+信號(hào)通路的激活

Wnt/Ca2+信號(hào)通路主要由Wnt配體蛋白、Wnt受體蛋白、G蛋白、散亂蛋白(dishevelled,DVL)、磷脂酶C(phosphplipase C,PLC)、蛋白激酶C(protein kinase,PKC)、肌醇三磷酸(inositol triphosphate,IP3)、二?；视? diacylglycerol,DAG)、鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)和鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ(CaM kinase Ⅱ,CaMKⅡ)等成分組成。Wnt配體蛋白主要由Wnt11和Wnt5a組成,與之結(jié)合的受體主要為R-反應(yīng)蛋白2(R-spondin 2,RSPO2)-LGR5復(fù)合體和Frizzled-2受體。其中,RSPO2-LGR5復(fù)合體主要存在于成骨細(xì)胞中[6],Wnt11配體蛋白通過誘導(dǎo)RSPO2-LGR5復(fù)合體激活Wnt/Ca2+信號(hào)[7],在人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(human bone marrow stromal cells,hMSCs)成骨分化中起重要作用[8]。Frizzled-2受體廣泛存在,肺組織、心臟、腦組織、骨組織等均可檢測(cè)[9],Frizzled-2與Wnt5a配體蛋白的結(jié)合是Wnt/Ca2+信號(hào)通路最經(jīng)典的部分,也是激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路的首要關(guān)鍵蛋白。Wnt5a配體蛋白與Frizzled-2受體結(jié)合激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路,在胚胎發(fā)育及相關(guān)疾病發(fā)展過程中起重要作用[10]。在Wnt/Ca2+信號(hào)通路激活過程中,Frizzled-2與Wnt5a配體蛋白的結(jié)合激活細(xì)胞內(nèi)DVL和G蛋白,DVL和G蛋白隨后共同作用于PLC,使得PLC水解磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)成為IP3和DAG兩種信號(hào)分子。一方面,IP3可以與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上IP3-R結(jié)合,誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放到細(xì)胞質(zhì)內(nèi),引發(fā)細(xì)胞Ca2+含量升高;另一方面,DAG可以激活PKC,從而使得CaMKⅡ通過自身的磷酸化發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。同時(shí),過量的Ca2+也可與CaM形成Ca2+/CaM復(fù)合物,進(jìn)而與PKC共同活化T細(xì)胞核因子(nuclear factor of activated T-cells,NFAT)和核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB),進(jìn)一步調(diào)控下游目的基因的轉(zhuǎn)錄,發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、黏連和遷移等功能[11-12](見圖1)。

2 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與胚胎發(fā)育

2.1 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育 神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育是一個(gè)高度復(fù)雜又高度協(xié)調(diào)的過程,而信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在神經(jīng)發(fā)育中起到了決定性的作用。有關(guān)研究[13]表明,Wnt/Ca2+信號(hào)通路參與了神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的軸突導(dǎo)向和樹突發(fā)育的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。

2.1.1 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與軸突導(dǎo)向 軸突導(dǎo)向指的是神經(jīng)元發(fā)出的軸突在準(zhǔn)確的位置形成突觸的生理過程,是神經(jīng)元發(fā)育中的重要組成部分。研究[14]發(fā)現(xiàn),Ryk蛋白可以作為Wnt配體蛋白的非典型酪氨酸激酶受體來(lái)調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育,Ryk對(duì)皮質(zhì)脊髓束軸突導(dǎo)向起到重要作用,可以引導(dǎo)Wnt蛋白穿過中線參與脊髓前后軸的軸突聯(lián)合,其作用受到Wnt5a表達(dá)量的影響。提高Wnt5a在軸突前后軸處表達(dá)量,可以抑制該處Ryk的表達(dá),影響了Wnt5a與Ryk的相互作用,導(dǎo)致軸突后交聯(lián)紊亂和細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度波動(dòng),而沉默Ryk受體或沉默Wnt/Ca2+信號(hào)通路降低CaMKⅡ表達(dá)可使軸突導(dǎo)向出現(xiàn)缺陷[15]。

2.1.2 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與樹突發(fā)育 樹突屬于細(xì)胞突起的一種,具有接受刺激并將沖動(dòng)傳入到細(xì)胞體的功能,樹突的形態(tài)對(duì)神經(jīng)功能和神經(jīng)回路的形成至關(guān)重要。研究[16]表明,樹突發(fā)育障礙可能與多種神經(jīng)退行性疾病發(fā)生有關(guān)。Wnt/Ca2+信號(hào)通路參與早期樹突的發(fā)育,對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育起重要作用。非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路中Wnt/PCP信號(hào)通路和Wnt/Ca2+信號(hào)通路促進(jìn)樹突發(fā)育和生長(zhǎng)具有聯(lián)合作用。在Wnt/PCP信號(hào)通路中,Wnt7a激活細(xì)胞內(nèi)Dvl1,從而上調(diào)下游Rho和JNK表達(dá)來(lái)影響細(xì)胞骨架的調(diào)節(jié),促進(jìn)樹突的發(fā)育和生長(zhǎng)。Wnt5a與Frizzled-4受體結(jié)合可能通過激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路并刺激下游靶基因促進(jìn)樹突生長(zhǎng),Wnt5a和Frizzled-4受體結(jié)合后的合基末端序列也對(duì)樹突生長(zhǎng)起重要調(diào)節(jié)作用。同時(shí),沉默Wnt/Ca2+信號(hào)通路抑制CaMKⅡ表達(dá)也可以抑制Wnt7a進(jìn)而抑制Wnt/PCP信號(hào)通路來(lái)影響樹突的發(fā)育[17]。

2.2 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與心臟發(fā)育 Wnt/Ca2+信號(hào)通路在胚胎心臟發(fā)育中起重要作用。Wnt5a和Wnt5b可以通過激活JNK介導(dǎo)非經(jīng)典Wnt/Ca2+信號(hào)通路誘導(dǎo)心臟中胚層中的發(fā)育。相關(guān)研究[18]表明,Wnt5a和Wnt5b可以通過激活JNK調(diào)控MESP1表達(dá),起到規(guī)范化誘導(dǎo)心臟中胚層發(fā)育的作用?？紤]到JNK介導(dǎo)的心臟誘導(dǎo)過程本身需要Ca2+參與,Wnt5a、Wnt5b、Wnt11和Wnt2可通過與Frizzled-4和Frizzled-6蛋白結(jié)合激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路途徑,增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+,從而增強(qiáng)心臟發(fā)育的誘導(dǎo)作用。同時(shí),在心腔發(fā)育過程中,Wnt5a配體蛋白能夠介導(dǎo)心內(nèi)膜Notch1/神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1信號(hào)通路,從而維持心腔形成所必須的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)研究[19]表明,抑制Wnt/Ca2+信號(hào)通路可導(dǎo)致類似于心內(nèi)膜Notch1信號(hào)失活的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的中斷,從而抑制心腔的形成。提示W(wǎng)nt/Ca2+信號(hào)通路在維持心腔形成所必須的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的平衡中起重要作用。

2.3 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與胚胎骨發(fā)育 Wnt/Ca2+信號(hào)通路可以參與胚胎骨發(fā)育,在破骨細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育和hMSCs成骨分化方面,Wnt/Ca2+信號(hào)通路都起重要誘導(dǎo)作用。Wnt5a配體蛋白與Frizzled-2受體蛋白結(jié)合,激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路,升高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度,刺激NF-κB和NF-AT調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞生成。同時(shí),由于Wnt5a配體蛋白大量在四肢骨骼發(fā)育生長(zhǎng)的聚集區(qū)表達(dá),Frizzled受體蛋白一般大量表達(dá)于骨髓間質(zhì)干細(xì)胞中,因此,Wnt5a/Frizzled-2/Ca2+信號(hào)通路的激活可以促進(jìn)四肢骨骼發(fā)育生長(zhǎng)聚集區(qū)的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞分化成破骨細(xì)胞,進(jìn)而促進(jìn)四肢骨骼的生長(zhǎng)發(fā)育[20]。研究[8]表明,Wnt11介導(dǎo)的Wnt/Ca2+信號(hào)通路在hMSCs成骨分化中作用明顯,在hMSCs體外成骨分化過程中,Wnt/Ca2+信號(hào)通路與經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路相互關(guān)聯(lián),二者共同發(fā)揮作用,對(duì)hMSCs成骨分化起正性調(diào)控。同時(shí),既往研究[21]表明,NF-κB可以抑制和降解β-catenin。在SPA毒力因子刺激炎癥條件下,Wnt/Ca2+信號(hào)通路可以抑制NF-κB而抑制經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路,進(jìn)而抑制hMSCs的成骨細(xì)胞分化?？梢奧nt/Ca2+信號(hào)通路對(duì)hMSCs成骨分化發(fā)揮重要調(diào)控作用。

2.4 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與胚胎肺發(fā)育 Wnt/Ca2+信號(hào)通路參與了早期胚胎肺的形成,與經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路共同發(fā)揮調(diào)控作用。目前研究[22]表明,Frizzled-2細(xì)胞在支氣管肺泡干細(xì)胞(Bronchioalveolar stem cells,BASCs)增殖和上皮細(xì)胞分化的平衡中不可缺少。降低Frizzled-2表達(dá),抑制Frizzled-2介導(dǎo)的Wnt/β-catenin信號(hào)通路的激活,可以使肺中BASCs分化成的支氣管肺泡數(shù)量明顯降低,進(jìn)而起到抑制肺生長(zhǎng)發(fā)育的作用。Wnt11與表面受體Frizzled-8和LRP5結(jié)合形成Wnt11-Fzd-8-LRP5復(fù)合物,該復(fù)合物可以刺激Wnt/Ca2+信號(hào)通路產(chǎn)生DVL,DVL可以抑制GSK-3,使β-catenin保持穩(wěn)定,維持經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路正常激活狀態(tài),從而使得BASCs分化成支氣管肺泡,進(jìn)而促進(jìn)胚胎肺泡發(fā)育。

3 Wnt/Ca2+信號(hào)通路對(duì)相關(guān)疾病的調(diào)節(jié)作用與機(jī)制

Wnt/Ca2+信號(hào)通路不僅具有促進(jìn)胚胎發(fā)育、細(xì)胞凋亡,神經(jīng)功能調(diào)節(jié)等作用,同時(shí)也在神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心腦缺血再灌注損傷和癌癥發(fā)病中具有重要調(diào)節(jié)作用。

3.1 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化(ALS) ALS又稱“漸凍癥”,是由于神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏而導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損傷,臨床常表現(xiàn)為全身肌肉無(wú)力。生理研究[23]發(fā)現(xiàn),Wnt5a可與Frizzled-2受體結(jié)合,激活下游Ca2+/CaMKⅡ/CREB信號(hào)途徑,從而誘導(dǎo)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(neurotrophic factor,NTs)的產(chǎn)生,對(duì)正常機(jī)體神經(jīng)元起到重要保護(hù)作用。研究[24]表明,在ALS疾病發(fā)展過程中,Wnt5a蛋白和Frizzled-2受體蛋白在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)量明顯減少,Wnt/Ca2+信號(hào)通路激活不足,細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量累積顯著降低,這抑制了體內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的產(chǎn)生,從而加速了神經(jīng)元損傷,這表明ALS的發(fā)生可能與Wnt/Ca2+信號(hào)通路的應(yīng)答降低有關(guān)。

3.2 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與阿爾茨海默癥 阿爾茨海默癥是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變,臨床上常表現(xiàn)為記憶減退和癡呆,其致病機(jī)制復(fù)雜,目前研究[25]發(fā)現(xiàn),神經(jīng)元細(xì)胞異常凋亡和海馬區(qū)樹突結(jié)構(gòu)改變是阿爾茨海默癥發(fā)病的重要因素。Wnt5a與Frizzled-4受體結(jié)合后可能通過激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路,使得細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加,研究[26]表明,上調(diào)細(xì)胞中Ca2+濃度對(duì)突觸可塑性起營(yíng)養(yǎng)作用,因此,Wnt/Ca2+信號(hào)通路正常激活是維持成年海馬樹突結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定的重要因素。Wnt/Ca2+信號(hào)通路激活,一方面使得細(xì)胞內(nèi)累積的Ca2+通過激活蛋白激酶C和鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶等鈣依賴性蛋白,調(diào)控抗凋亡線粒體蛋白Bcl-2的表達(dá),從而維持線粒體外膜通透性正常,抑制神經(jīng)元凋亡的發(fā)生[27]。另一方面,Wnt/Ca2+信號(hào)通路的激活刺激CaMKⅡ表達(dá)增加,CaMKⅡ可以促進(jìn)Wnt7a表達(dá),進(jìn)而增強(qiáng)Wnt/PCP信號(hào)通路,促進(jìn)樹突生長(zhǎng)。此外,有研究[28]顯示,細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加過度會(huì)導(dǎo)致CaM-CaMKⅣ信號(hào)通路激活,從而導(dǎo)致作為神經(jīng)細(xì)胞骨架成分的Tau蛋白因磷酸化而失去參與神經(jīng)細(xì)胞形成的作用。因此,激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路上調(diào)Ca2+濃度的同時(shí),避免因Ca2+濃度增加過度導(dǎo)致的Tau蛋白磷酸化,這對(duì)阿爾茨海默癥的治療有積極作用。

3.3 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與心臟和腦缺血再灌注損傷 心臟和腦缺血再灌注損傷病理生理學(xué)機(jī)制復(fù)雜,氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、線粒體損傷、細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載及血腦屏障破壞等機(jī)制都可參與心臟和腦缺血再灌注損傷的病理過程,這些機(jī)制既可以相互平行地、單獨(dú)地作用于心臟和腦缺血再灌注損傷,也可以產(chǎn)生交叉作用。已有研究[29-31]表明,細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載和炎癥反應(yīng)在心臟和腦缺血再灌注損傷的發(fā)生發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用。

3.3.1 Wnt/Ca2+信號(hào)通路誘導(dǎo)Ca2+超載與心臟和腦缺血再灌注損傷 Ca2+超載是心、腦缺血再灌注損傷的主要機(jī)制,同時(shí)也是加劇心肌細(xì)胞和神經(jīng)元壞死的重要途徑。缺血缺氧可使得心肌細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞Wnt/Ca2+信號(hào)通路異常激活,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+超載,最終參與到心臟[32]和腦[33]缺血再灌注損傷的病理過程中。相關(guān)研究[34-36]表明,Wnt5a和Frizzled-2受體蛋白過量表達(dá)并結(jié)合可導(dǎo)致Wnt/Ca2+信號(hào)通路異常激活,從而大量釋放IP3和DAG信號(hào)分子。IP3信號(hào)分子一方面可以結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上IP3-R受體,使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)Ca2+釋放到細(xì)胞質(zhì)內(nèi);另一方面可以作為細(xì)胞膜上Ca2+通道的激活劑,激活Ca2+通道,使得細(xì)胞外Ca2+流向細(xì)胞內(nèi),從而加重細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+累積。DAG一方面固定于細(xì)胞膜上,激活PKC促進(jìn)Na+-Ca2+交換,使細(xì)胞外Ca2+流向細(xì)胞內(nèi);另一方面DAG信號(hào)分子可以抑制SERCA反向轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+,加劇細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+累積。這兩種信號(hào)分子最終造成細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量顯著增高,高濃度的Ca2+環(huán)境會(huì)使得胞質(zhì)內(nèi)蛋白酶、磷脂酶和核酸酶降解,最終使得腦細(xì)胞線粒體內(nèi)氧化磷酸化過程障礙、組織ATP含量下降,造成心肌細(xì)胞和神經(jīng)元不可逆性損傷和死亡。因此,沉默Wnt/Ca2+信號(hào)通路可能對(duì)心臟和腦缺血再灌注損傷的治療具有積極作用。值得注意的是,心肌細(xì)胞中Wnt配體蛋白與不同F(xiàn)ZD受體蛋白結(jié)合后產(chǎn)生的生理效應(yīng)不同,Wnt5a與Frizzled-1結(jié)合可以抑制端粒酶永生化的心臟成纖維細(xì)胞的分化,Wnt5a與Frizzled-2結(jié)合則可以促進(jìn)心臟成纖維細(xì)胞的分化[37],因此,定向誘導(dǎo)Wnt5a與Frizzled-2靶向結(jié)合有利于心肌缺血再灌注損傷的恢復(fù)[38]。

3.3.2 Wnt/Ca2+信號(hào)通路誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)與心臟和腦缺血再灌注損傷 Wnt/Ca2+信號(hào)通路異常激活可介導(dǎo)心臟和神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)的炎癥反應(yīng),從而參與心臟和腦缺血再灌注損傷。心肌細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞可以分泌Wnt5a,激活自身Wnt5a/Frizzled-5/CaMKⅡ信號(hào)通路,使得細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度上升,Ca2+可以激活PKC和CaMKⅡ,一方面,PKC信號(hào)分子可以激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK),活化的MAPK最終使細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶磷酸化,從而誘導(dǎo)IL-6、IL-8、TNF-α等炎癥因子生成[39];另一方面,CaMKⅡ信號(hào)分子可以激活生長(zhǎng)因子激酶1,從而使IκB激酶活化,繼而使IκB磷酸化并泛素化降解,釋放NF-κB入核,進(jìn)而啟動(dòng)IL-6、IL-8、TNF-α等炎癥因子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生炎癥因子[40]。兩個(gè)信號(hào)分子共同作用,共同促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生與發(fā)展。有趣的是,TNF-α炎癥因子既能促進(jìn)NF-κB的表達(dá),又依賴NF-κB反作用于細(xì)胞本身促進(jìn)Wnt5a分泌進(jìn)而再度激活Wnt5a/Frizzled-5/CaMKⅡ信號(hào)通路?？梢奧nt/Ca2+信號(hào)通路與炎癥信號(hào)途徑組成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),二者作用緊密且相互聯(lián)系,Wnt/Ca2+信號(hào)通路失衡會(huì)造成體內(nèi)炎癥反應(yīng)紊亂,最終誘發(fā)一系列炎性損傷。

3.4 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與癌癥 Wnt/Ca2+信號(hào)通路異常激活對(duì)于癌癥的發(fā)生發(fā)展均有重要作用。該通路在不同種類的癌癥中調(diào)控機(jī)制不盡相同,這是因?yàn)樵撔盘?hào)通路存在多種交叉途徑,在信號(hào)通路上游不同種類的Wnt配體蛋白與不同亞型的Frizzled受體結(jié)合,激活信號(hào)通路的下游的多種交叉通路,從而對(duì)肺癌、卵巢癌和黑素瘤等癌癥發(fā)揮著不同的調(diào)控作用。研究[41]表明,經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路與非經(jīng)典Wnt/Ca2+信號(hào)通路可以通過相互轉(zhuǎn)移來(lái)調(diào)控致癌和抑癌過程。

3.4.1 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與肺癌的關(guān)系 肺癌是由于肺泡上皮細(xì)胞惡性增殖導(dǎo)致的一種惡性腫瘤,Wnt/Ca2+信號(hào)通路在肺癌細(xì)胞的侵襲中起重要作用。Wnt5a、Wnt11作為Wnt/Ca2+信號(hào)通路的主要配體蛋白,廣泛存在于肺成瘤組織中[42],這表明Wnt/Ca2+信號(hào)通路在肺瘤組織中激活,并參與肺癌形成過程。Wnt5a可與Frizzled-2結(jié)合激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量上升和Ca2+敏感信號(hào)成分激活,進(jìn)而調(diào)控成瘤組織癌細(xì)胞黏著和運(yùn)動(dòng),增強(qiáng)肺癌細(xì)胞的侵襲性。

3.4.2 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與卵巢癌關(guān)系 卵巢癌是一種卵巢上皮細(xì)胞惡性增生導(dǎo)致的腫瘤疾病,其致病機(jī)制復(fù)雜,Wnt/Ca2+信號(hào)通路的異常激活對(duì)卵巢癌的發(fā)生發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。研究[43]發(fā)現(xiàn),在卵巢癌細(xì)胞中,Wnt4蛋白表達(dá)明顯升高并可與Fzd受體蛋白結(jié)合激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PKC功能,PKC可作用于整合素、Adducin、Fascin及ERM等細(xì)胞骨架蛋白,調(diào)節(jié)卵巢癌細(xì)胞黏附力和移行運(yùn)動(dòng),進(jìn)而可能參與到卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。研究[44-45]發(fā)現(xiàn),在卵巢癌OVCAR3細(xì)胞系中,Wnt5a出現(xiàn)高表達(dá)并可激活Wnt/Ca2+信號(hào)通路調(diào)節(jié)Snail活性,促進(jìn)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,誘導(dǎo)卵巢癌血管擬態(tài)形成,從而增加了卵巢癌細(xì)胞的遷移和增殖能力。

3.4.3 Wnt/Ca2+信號(hào)通路與黑素瘤的關(guān)系 黑素瘤是一種惡性程度高、易轉(zhuǎn)移,預(yù)后差的惡性腫瘤,目前對(duì)于其具體發(fā)病機(jī)制的研究并不完善,Wnt/Ca2+信號(hào)通路的異常激活可能對(duì)黑素瘤的侵襲有著重要的推動(dòng)作用。Wnt5a被認(rèn)為是評(píng)價(jià)黑素瘤侵襲能力的重要指標(biāo)[46]。研究[47]表明,Wnt5a引起的Wnt/Ca2+信號(hào)通路激活可刺激PKC的產(chǎn)生,PKC可刺激黑素細(xì)胞穿過人工基底膜進(jìn)而增強(qiáng)黑素瘤的侵襲性。然而,過量表達(dá)的Wnt5a在激活PKC的同時(shí)可以提高細(xì)胞黏附性,抑制黑素瘤的轉(zhuǎn)移[48]。因此,對(duì)Wnt5a含量的動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)控制黑素瘤侵襲性具有重要作用。

綜上所述,Wnt/Ca2+信號(hào)通路中,Wnt配體蛋白與Frizzled家族受體蛋白結(jié)合通過一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)使得細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增高,進(jìn)而調(diào)節(jié)組織細(xì)胞在正常和異常狀態(tài)下的增殖、分化、黏附、遷移和極性。Wnt/Ca2+信號(hào)通路在胚胎發(fā)育、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心腦缺血再灌注損傷、癌癥等多種生理和病理生理過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用。目前對(duì)于Wnt/Ca2+信號(hào)通路的研究并不完善,對(duì)相關(guān)疾病的調(diào)節(jié)作用與機(jī)制還有待更深一步探索。同時(shí),Wnt/Ca2+信號(hào)通路作用具有一定的靶向性,隨著靶向藥物治療技術(shù)的應(yīng)用和作用于Wnt/Ca2+信號(hào)通路藥物相互作用位點(diǎn)和門控結(jié)構(gòu)域信息的增加[49],基于Wnt/Ca2+信號(hào)通路的特異性治療手段將會(huì)成為熱點(diǎn)。