Wnt信號通路在類風濕關節炎炎癥及骨代謝方面的研究進展

王香琳，張 杰

（1.遼寧中醫藥大學研究生院，遼寧 沈陽 110032；2.中國醫科大學附屬第一醫院中醫科，遼寧 沈陽 110001）

類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）是常見的風濕免疫性疾病，中國大陸地區RA發病率為0.2%～0.4%，以女性較為多發[1]。RA以侵蝕性關節炎為主要表現，關節位置出現紅、腫、熱、痛為該病的主要癥狀，此外還可伴有發熱、疲乏等全身表現，隨著病情進展最終可發展為關節畸形，甚至導致關節功能喪失。近年來，隨著對Wnt信號通路相關研究的不斷深入，發現了Wnt信號通路已經廣泛參與了RA發病進程的各個病理階段，Wnt信號途徑在RA患者體內的成纖維樣滑膜細胞受體（FLS）中存在異常激活作用，并在細胞的增殖、凋亡、骨代謝平衡失調、軟骨的損壞及骨質鈣的流失中發揮著極其重要的作用[2]。現就Wnt信號通路對骨代謝及滑膜炎癥方面的調控進行綜述，為臨床治療RA提供理論依據。

1 現代醫學對RA的認識

1.1 病因RA的發病機制尚不十分明確，臨床上還多處于探索研究階段，但目前被證實了RA的發生多與病毒感染、遺傳因素、免疫調節及炎癥機制有關[3]。在中醫上，RA隸屬“痹癥”范疇， 《內經》所言：“風寒濕三氣雜至合而為痹也，其風氣勝者為行痹，寒氣勝者為痛痹，濕氣勝者為著痹”。中醫根據外感寒熱邪氣中的陰陽、虛實、強弱偏勝，將各種痹癥分為行痹、痛痹、著痹等[4]。

1.2 癥狀RA患者的發病特點通常是緩慢起病，該病早期癥狀一般為關節腫脹與壓痛，常見疼痛部位大多為肘、腕及掌指的關節，如果患者治療處理不及時往往會導致關節功能障礙的加重，嚴重的甚至出現關節畸形。RA早期的關節受累可能是不對稱的，只有在疾病后期階段，才會發生典型的對稱性多關節炎。由于RA早期癥狀通常不典型，患者對RA的認知較低，常常致使臨床診斷延誤及治療不當。

1.3 診斷標準RA典型病例常按照美國風濕病協會的標準進行診斷，主要依靠臨床表現、實驗室檢查及影像學檢查：①關節及其周圍晨僵感至少持續1 h，且至少持續6周；②14個關節區（雙側近端指間關節、肘關節、跖趾關節、掌指關節、踝關節、腕關節、膝關節）中至少3個區有軟組織腫脹或積液，且至少持續6周；③腕關節、掌指關節或近側指關節腫脹至少持續6周；④兩側近端指間關節、掌指關節及跖趾關節受累，同時出現左右兩側的對稱性關節炎，但不要求完全對稱，且持續時間長于6周；⑤類風濕結節，表現為骨性突起和關節周圍有皮下結節；⑥類風濕因子陽性；⑦手和腕關節X線片顯示受累關節骨侵蝕或骨質疏松，以上7項中符合4項即可確診為RA[5]。

1.4 治療RA治療目的主要在于控制病情，改善關節功能和預后，治療方法包括藥物治療、外科手術及其他治療等。目前治療RA的藥物大致包括：非甾體抗炎藥、傳統生物合成改變病情的抗風濕藥、靶向合成的改變病情的抗風濕藥、糖皮質激素、生物制劑及植物藥制劑等六大類[6]。隨著各國對RA疾病的研究認識不斷加深，尋求既可有效抑制過度自身免疫應答，且更為安全、便宜的新藥，已經逐步成為醫師與患者的共同需求。若經過積極的內科正規治療，仍不能控制RA患者病情，可考慮采取手術糾正關節畸形，改善生活質量，如滑膜切除術、人工關節置換術、關節融合術、軟組織手術等，但手術并不能根治疾病，術后仍需使用藥物進行治療[7]。除上述方法外，體療、理療對于緩解癥狀、改善關節功能也具有重要作用。少數患者用藥療效欠佳，且血清中高滴度自身抗體、免疫球蛋白水平明顯增高，則可考慮免疫吸附、血漿置換等免疫凈化療法。此外，健康積極的精神生活方式也是預防疾病和促進RA康復的重要措施之一，如保持良好的作息時間，戒煙、戒酒、增加肌肉鍛煉等。

2 Wnt信號通路概述

在RA滑膜炎癥，骨與軟骨破壞及骨中鈣的變化均可發現Wnt信號通路的改變。Wnt蛋白屬于分泌蛋白生長因子家族中的一類，通過自分泌或者旁分泌在細胞增殖、分化、凋亡調控及抗凋亡調控中發揮重要作用。目前被發現主要有以下3種信號通路：經典的Wnt/β-連環蛋白（Wnt/β-catenin）信號通路、非經典的Wnt-鈣離子（Wnt/Ca2+）信號通路及Wnt-平面細胞極性通路（Wnt/PCP）[8]。

2.1經典Wnt/β-catenin信號通路Wnt/β-catenin 屬于Wnt里面的一個經典通路，其主要由以下幾種蛋白構成：Wnt家族蛋白、低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6（LRP5/6）、散亂蛋白Dsh、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）、結直腸腺瘤性息肉蛋白（APC）、β-鏈環蛋白、軸蛋白（Axin）和核內轉錄因子T細胞因子（TCF）/淋巴樣增強因子（LEF）[9]。β-catenin在Wnt里面屬于中樞性因子。有Wnt信號時，Wnt信號與胞膜蛋白Frizzled結合，把信號傳遞至胞漿里面的散亂蛋白Dsh，而活化的散亂蛋白Dsh能夠對Axin-APC-GSK-3β組建的復合物活性起到有效的抑制作用，從而讓β-catenin無法被GSK-3β磷酸化，促使β-catenin堆積進入細胞核，與TCF/LEF相互作用，從而介導Wnt引起的基因轉錄的改變，促進破骨細胞和成骨細胞增殖分化、軟骨形成等過程的發生；當Wnt/β-cantenin信號通路被抑制時，磷酸化的β-catenin可與APC、Axin、GSK-3β結合成復合體，磷酸化的β-catenin可促進β-catenin的降解，Wnt通路被抑制，引起骨形成不足[10]。Wnt/β-catenin信號通路是治療RA的關鍵環節。

2.2 非經典Wnt/Ca2+信號通路非經典信號通路中的Wnt/Ca2+信號通路主要是由Wnt5a和Wnt11激活，對于Wnt蛋白而言，在同細胞膜上Frizzled受體進行融合后，能夠使胞漿里面的G蛋白激活，依靠G蛋白介導的蛋白激酶C與磷脂酶C激活，細胞內鈣離子濃度會提升，以致核因子-κB（NF-κB）轉錄因子和T細胞核因子等轉錄因子被有效活化，最終能促進目的基因的轉錄[11]。

2.3 Wnt/PCP信號通路Wnt/PCP信號通路主要是Wnt配體結合Frizzled對散亂蛋白Dsh下游區、小G蛋白Rac等進行激活，進而激活c-Jun氨基末端激酶，階段性調控胚胎發育，還可以建立細胞極性和重排細胞骨架，調節細胞骨架的不對稱性分布和上皮細胞的協同極化[12]。在胚胎時期PCP通路通過控制細胞收斂與擴展功能來管理細胞運動并決定細胞后期功能，然而PCP通路在骨重建過程中的功能卻鮮有報道。

3 WNT信號通路在RA中的表達及作用機制

3.1 Wnt信號通路與RA滑膜炎癥RA最初的病理表現為滑膜炎，其中滑膜成纖維細胞（RASF）過度增生，遷移并黏附于軟骨組織，可使炎癥因子、基質金屬蛋白酶、趨化因子等表達增加，形成滑膜血管翳，并導致滑膜炎癥，破壞關節軟骨及骨組織，造成關節畸形。Wnt信號通路參與RA慢性炎癥的過程，RA患者RASF中β-catenin的表達升高，可激活Wnt信號通路，從而激活FLS，活化炎癥因子相關信號通路，從而釋放大量炎癥因子[13]。Wnt1能與Wnt/β-catenin通路一起通過調節RA患者FLS中纖連蛋白的表達，來誘導FLS在RA病理過程中的畸形生長和炎癥的發生[14]。Wnt3a屬于Wnt/β-catenin信號通路的啟動因子，其出現升高情況則表示此異常信號通路已經得到了激活[15]。CARESSA等[16]實驗證明，通過抑制β-cantenin的表達，可以阻抑RASF增殖，減輕骨關節炎程度。

相關研究發現，在RA患者滑膜組織的FLS中發現大量與骨侵蝕相關的因子，尤其是長期患RA的患者中，這些因子包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）及Wnt7b等[17]。其中TNF-α為RA發病的核心機制，該因子誘導破骨細胞的分化和激活，抑制參與骨重建的成骨細胞，導致軟骨下骨組織破壞，增加骨質疏松的發生風險。徐愿等[18]在試驗中證實了通過調節Wnt/β-catenin通路可讓TNF-a和基質金屬蛋白酶的表達受到抑制。柏中喜等[19]利用脈沖電磁廠對膠原誘導型關節炎（collagen induced arthritis，CIA）模型鼠實驗中可以驗證，抑制Wnt/β-catenin表達顯著可降低滑膜白細胞介素-1β（IL-1β）、基質金屬蛋白酶-13（MMP-13）、TNF-α的水平并改善滑膜炎癥。NAKAMURA等[20]研究證實，Wnt7b在RA中表達升高，Wnt7b轉染的正常滑膜細胞中，TNF-α、IL-1β及IL-6的分泌顯著增強。Wnt5a依靠將FLS中PKC途徑激活，讓RA患者關節內出現促炎趨化因子，而Wnt5A/Frizzled復合物在受到了阻斷后，可以讓IL-6、白細胞介素-15（IL-15）及核因子-κB受體活化因子配體（RANKL）表達有效減少，還可以讓滑膜增生受到抑制[21]。

3.2 Wnt信號通路與RA骨代謝目前越來越多的研究表明，Wnt信號通路在骨代謝方面發揮著巨大的作用。RA導致的骨質損傷主要是由于成骨細胞與破骨細胞比例失衡所致。經典途徑Wnt/β-catenin通路在骨形成與骨重建過程中成骨細胞發揮著巨大的作用。Wnt蛋白屬于Wnt/β-catenin經典通路的起始因子，主要是通過調節成骨細胞來維持骨的動態平衡，其可對成骨細胞分化增殖產生影響，Wnt/β-catenin 通路能促進骨髓間充質干細胞（MSC）向成骨細胞分化，同時β-catenin可誘導間充質細胞堿性磷酸酶的表達，促進成骨細胞的增殖和成熟分化[22]。Wnt3a是Wnt信號通路的經典配體，對骨穩態及骨代謝有著重要作用，骨髓基質干細胞（BMSCs）中骨形成蛋白-2（BMP-2）在Wnt3a的誘導下進行表達，促使BMSCs向成骨細胞分化，抑制向脂肪細胞分化，改善由于雌激素缺乏導致的骨質疏松，促進骨形成[23]。DKK1為Wnt經典信號通路的可溶性抑制劑，也作用于通路上游，能夠同Wnt蛋白競爭性結合LRP5/6，進而阻止β-catenin向細胞核內轉移，抑制成骨細胞生長和分化的轉錄因子表達，阻礙成骨細胞的分化和增殖，使成骨細胞數量減少、活性降低。有研究指出，相比于健康人或骨關節炎患者，RA患者滑膜組織中可分離到更高水平Dickkopf1（DKK1），表明DKK1作為RA骨侵蝕的生物學標志物，與骨侵蝕及RA炎癥有關，其表達與疾病活動度成比例[24]。

破骨細胞屬于引起RA病程里面骨量降低以及骨質疏松的一個關鍵因素，RANKL、核因子-κB受體活化因子（RANK）、骨保護素（OPG）共同形成管理破骨細胞的旁分泌。Wnt可通過作用于OPG/RANKL/RANK通路對破骨細胞產生作用。激活的Wnt信號通路能夠促進OPG的表達，而OPG能競爭性結合RANK受體，阻斷RANKL與RANK的相互作用，從而抑制破骨細胞的生成[25]。Wnt16是一個經典的Wnt/β-catenin信號通路激動劑，一般作用于信號通路的上游。Wnt16依靠推動成骨細胞生成OPG，競爭性地對RANKL同RANK受體融合進行抑制，減緩或阻止破骨細胞的活動，以便對骨吸收進行有效抑制[26]。作為Wnt家族中唯一在四肢發育的骨骼生長聚集區和進展區表達的成員蛋白，Wnt5a可以通過激活c-Jun N端激酶（JNK），進而激活破骨前體細胞中表達的RANK及其配體RANKL，并使兩者結合從而誘導破骨細胞的生成。當Wnt5a與Frizzled受體結合時，1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）、乙酰化炔諾吡啶（DAC）和鈣離子水平短暫升高，從而觸發NF-κB和活化的T細胞核內因子（NFAT）的激活，調節破骨細胞的生成[27]。

4 小結與展望

由于RA疾病嚴重干擾患者正常生活，所以探索其發病機制與防治措施顯得十分重要。Wnt信號通路廣泛參與RA發病的各個階段，Wnt/β-catenin信號不僅可以干預炎癥因子的表達，還能廣泛促進成骨細胞發育，抑制破骨細胞增殖分化，對保持骨內微環境的穩定起著重要作用。然而在RA疾病發展過程中，不僅Wnt信號通路參與其疾病進展的調控，其他通路也廣泛參與疾病的各個過程，比如NF-kB、OPG/RANKL/RANK等；并且不同信號通路間相互影響，互相制約，Wnt通路與這些通路之間的關系并未完全闡明。因此通過深入研究經典和非經典Wnt途徑中各種因子的作用，探索與其他通路之間的聯系必將為RA的發病機制及治療研究提供新的思路與方向。