Wnt信號通路在肝星狀細胞激活中作用的研究進展

張詩琬，喻雪琴，陳芳，陳星，戢敏，梅小平

(川北醫學院附屬醫院，四川南充637000)

肝纖維化是肝細胞慢性或反復炎癥后出現細胞外基質(ECM)過度沉積的病理結果，若肝纖維化未能獲得及時有效控制，可發展成為肝硬化甚至肝癌，并出現消化道出血、肝性腦病等嚴重并發癥。在ECM形成過程中，肝星狀細胞(HSC)是重要的效應細胞，激活的HSC向肌成纖維細胞(MFLC)轉化致ECM形成過度，是肝纖維化形成的關鍵環節。而HSC的激活由多種細胞因子、信號分子及信號轉導通路直接或間接參與。研究發現，Wnt信號通路在HSC激活、上皮間質轉化(EMT)、ECM形成等方面具有重要的調控作用。因此，了解Wnt信號通路在HSC激活中的作用，對肝纖維化診治具有一定指導作用。本文結合文獻就Wnt信號通路在HSC激活中的作用作一綜述。

1 Wnt信號通路及其生物學特征

Wnt基因是從小鼠乳腺癌中克隆出的一種原癌基因，最初被命名為Int1基因，后續研究發現，該基因與果蠅的無翅基因Wingless為同源基因，故將二者合并命名為Wnt基因。Wnt基因及其編碼的蛋白組成了一條復雜的信號轉導通路，即Wnt信號通路，該信號通路可參與胚胎發育及細胞增殖、分化、凋亡等調控過程。根據Wnt蛋白轉導信號的方式不同，可將Wnt信號轉導途徑分為經典Wnt信號通路與非經典Wnt信號通路。

1.1 經典Wnt信號通路 經典Wnt信號通路的激活與胞質中游離的β連環蛋白(β-catenin)水平有關，故又稱Wnt/β-catenin信號通路。經典Wnt信號通路的傳導路徑和功能：①將細胞外信號傳導至胞質：胞外的Wnt蛋白與靶細胞膜上的卷曲蛋白(Frz)及輔助受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LRP5/6)鏈接，在胞質中磷酸化激活后的松散蛋白(Dsh)作用下，將細胞外信號傳導至胞質[1]；②胞質內信號傳導：胞質內糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)可使β-catenin磷酸化或降解，Dsh能夠通過抑制GSK-3β激活而阻止β-catenin磷酸化或降解，從而使游離β-catenin增多；③胞核內信號傳導：當胞質內游離β-catenin達到一定水平后可進入胞核，并與核內淋巴細胞增強因子/T淋巴細胞因子(LEF/TCF)結合形成β-catenin-LEF/TCF復合物，從而激活經典Wnt信號通路下游靶基因轉錄。

1.2 非經典Wnt信號通路 非經典Wnt信號通路是由Wnt5a、Wnt11等蛋白介導的信號傳導通路。非經典Wnt信號通路的特點：①非經典Wnt信號通路無β-catenin參與；②Wnt蛋白僅與Frz鏈接，與LRP5/6無明顯相關性，其信號傳導主要通過Wnt/平面細胞極性通路完成；③通過調節胞質內Ca2+水平來激活Ca2+相關信號分子，繼而完成抑制經典Wnt信號通路的功能；④通過調節紡錘體方向和非對稱分裂的胞內途徑，影響胚胎發育[2]。目前，關于非經典Wnt信號通路的研究較少，其具體路徑尚不明確。

2 肝纖維化形成機制

肝纖維化是由于各種致病因子所致肝損傷后的異常修復反應，是各種慢性肝損傷的共同通路，其發生機制主要是肝臟內ECM合成與降解失衡，呈彌散性過度沉積，最終導致肝內結締組織異常增生。1876年德國學者Von Kupffer首次在研究中描述了HSC。HSC是肝臟的一種非實質細胞，位于肝竇內皮細胞與肝細胞之間的竇周間隙內。HSC具有靜息和激活兩種狀態，正常情況下處于靜息狀態，能夠合成和儲存類視黃醇類物質、膠質纖維酸性蛋白。在各種肝損傷因素刺激下，靜息狀態的HSC被激活，激活的HSC可轉化為MFLC[3]，胞質內粗面內質網增加、高爾基體發達、平滑肌肌動蛋白(α-SMA)表達增加以及ECM合成增加并過度沉積，最終導致肝纖維化形成。因此，HSC激活被認為是肝纖維化形成的核心和啟動環節。誘導和促進HSC激活涉及多種細胞信號傳導通路與細胞因子的協同調節[4]，包括Wnt信號通路、TGF-β/Smad通路、NF-κB信號通路等。目前，研究較多的是Wnt信號通路。

3 Wnt信號通路在HSC激活中的作用

3.1 Wnt信號通路對HSC激活的影響 Wnt信號通路可通過調控Wnt信號蛋白、β-catenin、氧化物酶體增殖物激活受體以及其他相關基因的表達來激活HSC，進而誘導和促進肝纖維化形成。Wnt信號通路包括經典Wnt信號通路和非經典Wnt信號通路，經典Wnt信號通路通過激活HSC來誘導和促進肝纖維化形成[5]，而非經典Wnt信號通路通過誘導靜息狀態的HSC激活并轉化為MFLC，繼而促進肝纖維化的發生、發展[6]。

3.1.1 經典Wnt信號通路對HSC激活的調節 經典Wnt信號通路可通過Wnt相關蛋白來調控HSC的激活過程。Myung等[7]研究顯示，經典Wnt信號通路中的Wnt3a蛋白可明顯促進HSC激活，并受分泌型Frz相關蛋白抑制；Wnt3a蛋白還可明顯抑制腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體來介導HSC凋亡，從而使激活的HSC凋亡減少。Wang等[8]研究發現，不同濃度Wnt3a蛋白刺激HSC，可使HSC中α-SMA、TGF-β1、Smad3表達均明顯升高，而未給予Wnt3a蛋白刺激的HSC分泌的α-SMA、TGF-β1、Smad3表達較低，結果表明Wnt3a蛋白對HSC的激活具有誘導和促進作用。有研究發現，用外源性Wnt蛋白刺激HSC，其Ⅰ型膠原纖維和α-SMA表達均明顯升高[9]，而α-SMA是HSC由靜息狀態轉化為激活狀態的標志，只有HSC激活后才具有ECM的合成功能，結果表明Wnt蛋白具有誘導和促進HSC激活的功能，進而能夠促進肝纖維化的發生、發展。在經典Wnt信號通路中，β-catenin表達也是調控HSC激活的重要一環。在體外培養的HSC中，瘦素可使β-catenin高表達，從而促進HSC激活。對離體人HSC體外培養后發現，累積的β-catenin聚集于細胞核，上調β-catenin表達可誘導和促進肝纖維化形成[10]。研究發現，用青蒿琥酯作用于激活的HSC，β-catenin表達明顯下調，并能促進激活的HSC凋亡，從而抑制肝纖維化的發生、發展[11]，結果提示β-catenin表達能夠調控HSC激活。經典Wnt信號通路還可通過過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR-γ)來調控HSC激活。PPAR-γ可通過介導DNA的表觀遺傳修飾來調控HSC的激活，即DNA序列不改變而表達卻發生明顯變化，這種變化主要涉及DNA甲基化、組蛋白修飾等，而這些也是HSC激活的基礎。Yang等[12]研究發現，抑制經典Wnt信號通路可降低PPAR-γ表達，從而干擾PPAR-γ介導的表觀遺傳修飾，繼而抑制HSC激活，從而起到抗肝纖維化作用。

3.1.2 非經典Wnt信號通路對HSC激活的影響 Wnt1、Wnt5a等19種Wnt蛋白是非經典Wnt信號通路的主要信號分子。這些Wnt蛋白表達變化可影響HSC激活、增殖和凋亡。Wnt/β-catenin信號通路在激活HSC后可導致Wnt蛋白及其配體等關鍵因子失表達，表現為部分抑制性蛋白sFRP高表達與TCF1、LEF1等轉錄調節因子低表達，從而導致細胞內β-catenin不能檢測出或表達消失，其作用與Wnt/β-catenin信號通路在HSC激活及肝纖維化發生、發展中的作用可能不同[13]。有學者對靜息與激活狀態的HSC研究發現，激活狀態的HSC Wnt5a蛋白表達較靜息狀態的HSC明顯升高，表明Wnt5a蛋白對促進HSC激活具有誘導和促進作用，在下調Wnt5a蛋白表達后，HSC的激活與增殖受到明顯抑制[14]。通過對大鼠肝纖維化模型與非肝纖維化模型的研究發現，肝纖維化模型靜息狀態的HSC與激活狀態的HSC中Wnt5a蛋白及Fz受體表達均明顯高于非肝纖維化模型的HSC，表明Wnt5a蛋白參與了HSC激活并促進其轉化為MFLC，沉默Wnt5a后激活狀態的HSC中Wnt5a蛋白及Fz受體低表達，ECM產生明顯降低，表明Wnt5a蛋白在HSC激活及肝纖維化形成中具有重要作用。另有研究顯示，非經典Wnt信號通路中的Wnt/Ca2+通路也可能參與HSC激活的調節，其主要通過調節胞內Ca2+濃度，從而激活Ca2+相關信號分子(如鈣調蛋白激酶Ⅱ、蛋白激酶C等)而發揮作用，并能拮抗經典Wnt信號通路[15]。非經典Wnt信號通路還能通過PPAR-γ調控HSC的激活，與經典Wnt信號通路剛好相反，非經典Wnt信號通路通過鈣調蛋白激酶Ⅱ等途徑抑制PPAR-γ表達，從而抑制HSC激活，進而發揮抗肝纖維化作用[16]。

3.2 Wnt信號通路在HSC激活過程中對EMT的調節 EMT是指上皮細胞失去其表型特征而形成間質細胞表型特征的過程，可導致上皮細胞分子標志物表達下調或消失以及間葉細胞分子標志物表達上調。有研究發現，在肝組織慢性炎癥時，肝細胞可發生EMT轉化為MFLC，繼而導致ECM合成與降解失衡。Wnt信號通路通過對EMT轉化調節參與肝纖維化過程。經典Wnt信號通路能上調下游靶基因Snail表達，從而下調E-鈣黏蛋白表達，加速肝細胞EMT及肝纖維化形成[17]。HSC分泌的DLK1能促進肝細胞EMT，導致β-catenin高表達，繼而導致肝纖維化形成[18]。但目前關于Wnt信號通路對EMT影響的研究較少，其發生機制有待于進一步研究。

3.3 Wnt信號通路在HSC激活過程中對其他通路的調節 HSC的激活是多方式、多途徑的，既有細胞因子、信號分子及信號轉導通路對HSC激活的直接調節，也有其對HSC激活的間接調節。除對HSC激活的直接或間接調節外，Wnt信號通路還可通過對細胞因子、信號分子等信號轉導通路的調節來參與對HSC激活的調節，如TGF-β/Smad、NF-κB等信號通路。

3.3.1 Wnt信號通路與TGF-β/smad信號通路的關系 目前認為，促進肝纖維形成最強的的細胞因子是TGF-β[19]。有研究發現，TGF-β/Smad2/3信號通路依賴β-catenin來誘導和促進HSC激活并轉化為MFLC，TGF-β的下游基因Wnt3a可上調這一信號通路表達，從而促進HSC激活；Wnt3a還可促進依賴Smad的TGF分泌、激活并誘導向MFLC轉化，繼而引起HSC激活[20]。Wnt信號通路對GSK-3β具有抑制作用，可使磷酸化的Smad3穩定，而磷酸化的Smad對Wnt信號通路上調具有明顯的促進作用，而對β-catenin降解具有抑制作用，可使Wnt信號通路穩定在高水平。Axin是Wnt蛋白與TGF-β/Smad信號通路發揮協調作用的關鍵蛋白，可通過激活TGF-β受體激活TGF-β信號通路，繼而增強TGF-β的轉錄活性。有研究發現，TGF-β可促進復合物中β-catenin游離，在Wnt蛋白誘導下，Smad3能夠促進β-catenin進入細胞核內，從而激活Wnt信號通路，使β-catenin與細胞核內TCF/LEF形成復合物，與Smad3共同調節靶基因的生物學功能。TGF-β/Smad信號通路的激活是促進肝纖維化形成的信號通路之一，可通過促進Wnt信號通路的激活而發揮作用。因此，阻斷TGF-β/Smad信號通路有可能成為抑制HSC激活和防治肝纖維化的一個新策略。

3.3.2 Wnt信號通路與NF-κB信號通路的關系 通常二聚體p65/p50是NF-κB生物學功能的表達模式。miR-126高表達可促進IκBα表達上調并促進TGF-β等細胞因子高表達，NF-κB信號通路激活后可促進HSC激活并轉化為MFLC，并發現NF-κB表達與肝纖維化程度呈正相關關系[21]。有研究發現，β-catenin是Wnt信號通路與NF-κB信號通路的連接點，p65與β-catenin形成復合物后，胞質內游離的β-catenin低表達，進而促進p65和NF-κB信號通路激活[22]。有研究認為，NF-κB在抑制蛋白磷酸激酶后可阻斷β-catenin降解，從而促進胞質內β-catenin表達上調，對增強Wnt信號通路具有一定作用[23]。因此，研究Wnt信號通路與NF-κB信號通路在HSC激活及肝纖維化形成中的作用，可為肝纖維化防治提供新思路。

綜上所述，肝纖維化形成與ECM過度沉積有關，HSC激活可導致肝內ECM合成增加并過度沉積，這是肝纖維化形成非常重要的一環，而Wnt信號通路是誘導和促進HSC激活的重要通路，也是肝纖維化形成最核心、最關鍵的環節。阻斷或沉默Wnt信號通路，可抑制或阻斷HSC激活，繼而對肝纖維化防治具有一定作用。但誘導和促進HSC激活涉及多種細胞信號傳導通路與細胞因子，各信號通路或細胞因子的相互調控作用還需進一步研究。