信号转导通路与组织器官纤维化
Wnt信号转导通路是近年来分子生物学、细胞生物学和肿瘤研究中的一大热点，Wnt蛋白在动物的生长发育过程中，对细胞的增殖、分化和迁移起巨大的调节作用，决定细胞的极性、命运、前体细胞的增殖、体轴的建立，以及细胞的不对称分裂等。在成年以后，则主要参与机体内平衡稳定。Wnt信号转导通路参与了胚胎发育及成体组织细胞增殖、分化及凋亡等调控过程。Wnt通路的过度激活常引起细胞过度增殖及凋亡减弱，进而诱导肿瘤的发生。同时，Wnt信号通路的异常激活与肾、肺、肝、心脏以及皮肤等组织器官纤维化的发生与进展关系密切［1—4］。本文就近年来对Wnt信号转导通路与组织器官纤维化的相关研究综述如下。 1 Wnt信号转导通路的组成 Wnt蛋白是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。Wnt蛋白基因中含有高度保守的碱基序列，组成了重要的细胞外信号分子家族。Wnt蛋白及其受体、调节蛋白等组成的复杂信号转导通路，包括经典通路和非经典通路。
经典Wnt信号转导通路由Wnt蛋白，卷曲蛋白受体（Frizzled，Fz），蓬乱蛋白（Dishevelled，Dsh或Dvl），糖原合成激酶3β(GSK—3β)，GSK—3β结合蛋白(GBP)，β—catenin和T细胞因子（T cell factor / lymphoid enhancer factor，Tcf/LEF）等组成。当Wnt蛋白与其细胞表面受体Frizzled家族跨膜蛋白结合，Wnt信号通路被激活。Frizzled激活蓬乱蛋白(Dsh/Dv1)，后者再激活下游因子GSK—β结合蛋白(GBP)；激活的GBP能识别并抑制GSK—3β的磷酸化活性，使GSK—3β不能磷酸化β—catenin，导致β—catenin不能被泛素连接酶识别，从而不能被蛋白酶复合体降解，β—catenin在胞质内大量积累。这种积累打破了细胞内原有β—catenin出入细胞核的平衡，使得细胞核内的β—catenin大大增加，与核内含有高迁移组非组蛋白盒(HMG—BOX)的转录因子—淋巴细胞增强因子/T细胞因子(LEF/TCF)家族成员结合，启动靶基因的转录［5］。
在人类及小鼠中目前已经发现的Wnt蛋白超过18种，在这些Wnt蛋白中只有一部分可以产生导致内源β—catenin积累的信号，如Wntl、Wnt3a、Wnt8、Wntl0b等。一些不产生β—catenin积累的信号的Wnt，包括Wnt5a、Wnt11在内的多种Wnt蛋白则通过其它方式转导信号，称为非经典Wnt信号转导通路。Wnt信号转导的多样性可能部分取决于其结合的受体和受体复合物。目前已经发现的Fz受体有10多种，且其中一部分与Wnt蛋白一样在发育过程和成体组织中具有高度的时空特异性。目前已知的非经典Wnt信号通路主要调节的对象是细胞的极性和细胞内的钙离子浓度。非经典Wnt信号通路主要包括以下3条：①平面细胞极性 (The planar cell polarity，PCP)通路：即Wnt/PCP通路，主要通过激活Dsh下游区、小GTP酶、Rho、Rac、Cdc42等，从而调节JNK信号来发挥作用［6—7］，其生理作用是在胚胎发育阶段调控细胞骨架的重排，并参与原肠胚形成；②Wnt/Ca2+ 通路：主要由Wnt5a和Wnt1l激活，增加胞内Ca2+含量以及Ca2+敏感信号成分的激活，激活蛋白激酶C(PKC)、磷脂酶C(PLC)和活化T细胞核因子（NFAT)，调节细胞粘着和细胞运动。Wnt5a能够以不依赖GSK—3β的方式，通过Siah2和APC降解β—catenin，从而和经典的Wnt／β—catenin信号途径相互作用；③ 调节纺锤体定向和不对称细胞分裂信号通路［8］。目前对该信号通路的研究较少。
组织器官纤维化是许多疾病致残、致死的主要原因，其主要病理改变为组织器官内纤维结缔组织增多，实质细胞减少，持续进展可致器官结构破坏和功能减退，乃至衰竭，严重威胁人类健康和生命。组织器官纤维化的本质是组织遭受损伤后的修复反应，以保护组织器官的相对完整性。然而，如果损伤较大或反复损伤超出了损伤周围实质细胞的再生能力时，间质纤维结缔组织（细胞外基质）将大量增生对缺损组织进行修复，即发生纤维化的病理改变。这样增生的纤维结缔组织虽然修复了缺损，但不具有原器官的结构和功能。目前，大量研究证明Wnt信号通路的激活与各种组织器官纤维化疾病有关。
肝纤维化的中心环节是肝星状细胞(HSC)的活化，HSC活化后的显著特征是细胞内脂滴的消失。HSC的去脂肪细胞分化是HSC活化的内在机制，而β—catenin可能是维持前脂肪细胞未分化状态的重要分子。Wnt信号通路可通过抑制脂肪生成的转录因子CCAA/增强子的结合蛋白—α(C/EBP—α)和PPAR—7的生成，从而维持前脂肪细胞未分化状态，而C/EBP—α和PPAR—7的表达水平降低与HSC的去脂肪细胞分化密切相关。Tsukamoto等［9］研究发现，Wnt信号通路可以抑制HSC中PPAR7的表达而参与HSC的去脂肪细胞分化。Myung等［10］体外培养人HSC，向培养基中加入外源性Wnt3a后，LEF/Tcf转录子活性显著增加，Ⅰ型胶原和α—SMA表达上升，说明经典Wnt信号通路通过激活HSC参与了肝纤维化的形成。也有学者研究发现Wnt经典信号通路中的Wnt3a、Wntl0b基因，非经典信号转导通路中的Wnt4、Wnt5a基因，Fz—1，Fz—2以及受体LRP6和Ryk在活化的HSC中的表达量是静息状态的3到12倍，同时活化的HSC核内的β—catenin和Tcf表达明显增加，通过测定核内β—catenin和Tcf启动子活性可以反映Wnt信号通路水平［11］。Zeng等［12］研究了Wnt信号转导通路相关分子在小鼠肝脏及分离的肝细胞和肝非实质细胞中的表达水平变化，发现成熟的小鼠肝脏中有11种Wnt基因的表达(Wnt1、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt8b、Wnt9a、Wnt9b、Wnt11)和8种Frizzled基因的表达(Fzl、Fz2、Fz3、Fz4、Fz5、Fz6、Fz7、Fz8)；在小鼠静止及活化的HSC中有15种Wnt基因的表达(Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt8b、Wnt9a、Wnt9b、Wntl0a、Wnt10b、Wntl1、Wntl6)和7种Frizzled基因的表达(Fz2、Fz3、Fz4、Fz6、Fz7、Fz8、Fz9)。Wnt信号通路分子在肝脏中的表达包括经典通路分子及非经典通路分子，表明经典及非经典Wnt信号通路均参与肝纤维化的病理生理过程。
Surendmn等［13］制作大鼠小管间质性肾纤维化模型，发现Wnt4在集合管中有表达并伴随集合管周围纤维化形成，间质成纤维细胞Wnt4高水平表达与Ⅰ型胶原及平滑肌激动蛋白的高表达一致；体外实验表明Wnt4可以诱导培养的成纤维细胞β—catenin进入细胞核内。此外，他们还发现，Wnt4的表达和诱导贯穿于肾间质纤维化的4种疾病中，Wnt4表达最高的细胞，也高表达Ⅰ型胶原蛋白mRNA和α—平滑肌肌动蛋白。He等［14］分析了小鼠阻塞性肾损伤后Wnt信号通路的受体和拮抗剂的表达，发现单侧输尿管梗阻后，除外Wnt5b、Wnt8b和Wnt9b，其他所有Wnt家族成员的表达均有上调。此外，大多数Fz受体蛋白和Wnt拮抗剂均被诱导产生。阻塞性肾损伤导致β—catenin在细胞质和肾小管上皮细胞的细胞核急剧积累，表明Wnt经典通路的激活。用DDK基因治疗抑制肌成纤维细胞活化，抑制成纤维细胞表达的特异性蛋白1、Ⅰ型胶原和纤维连接蛋白，减少了对梗阻性肾病模型的总胶原含量。
Melanie等［15］用RT—PCR分析正常与特发性肺纤维化（IPF）肺组织，发现Wntl、Wnt17b和Wnt10b，Fz2和Fz3，β—catenin和LEF在后者的表达明显增加。并且，体外实验证实，Wnt配体可以诱导肺上皮细胞增殖、肌成纤维细胞活化以及胶原合成。Chilosi等［16］对20例IPF患者肺活检标本进行免疫组织化学染色，结果发现，绝大多数(18例)增殖性细支气管损害(基底细胞增生、鳞状上皮化生、支气管样变、蜂窝样变)局灶出现了细胞核内β—catenin、Wnt信号通路靶基因产物cyclinDl和基质金属蛋白酶等的高表达，提示IPF的发病涉及Wnt信号通路的活化。
囊性纤维化(CF)是一种常染色体显性遗传性疾病，其遗传学特征是缺失囊性纤维化跨膜通道调节因子(CFTR)基因，该基因编码同名蛋白质，调节体内多种外分泌腺体的分泌。CF在肺内的一项基本病理生理改变是气道内腺体分泌过少。鉴于Wnt/β—catenin途径在肺腺体发育中起重要调控作用，有作者认为Wnt信号通路与CF的发病有关，且此信号通路的关键性转录因子LEFl可作为识别黏膜下腺祖细胞的分子表型标记，为CF的基因治疗提供了新的细胞定向手段［17］。