维甲酸与Wnt／β-catenin通路及肾纤维化的关系

杜 轩，涂卫平

（南昌大学第二附属医院肾内科，南昌330006）

维甲酸（retinoid acid，RA）是维他命 A（VitA）代谢的产物，作为急性早幼粒白血病（APL）的治疗药物已广泛用于血液科临床。随着学科交叉的发展，近年来RA在肾脏疾病中的前景越来越受到学者们的关注，发现对诸多肾脏疾病动物模型都存在保护效应，尤其是针对肾间质纤维化与肾小球硬化等领域，但具体是通过哪些机制通路尚不明确。在诸多信号途径中，Wnt／β-catenin通路与肾纤维化关系极为密切。国内国外针对肿瘤、发育领域及肾脏以外很多器官研究均提示RA能够干预Wnt通路，同时，人体肾脏表达着许多亚型的RA受体类别，推测RA对肾纤维化的影响可能与Wnt及其相关蛋白有联系。但Wnt信号在肾纤维化发生、发展中究竟发挥何种作用？RA又能干预Wnt体系的哪些环节层面？RA能否成为抗肾硬化的前景药物？上述问题均值得深入探讨。

1 RA及其核受体（nuclear receptor，NR）的基本机制

经吸收后的RA可转为全反式维甲酸（All-trans-retinoic acid），发挥生物效应主要是通过其“核受体”来介导。RA作为脂溶性的配体穿过由脂类构成的胞膜，之后便与“核受体”结合从而引发靶启动因子转录及其他生物效应。RA相关核受体有两种：RA受体（RARs）、视黄醇X受体（RXRs），其中每一个受体又存在3种异构体。RARs和RXRs两者往往形成异质二聚体，与特异性“RA反应元件”（RARE）结合，启动靶基因的转录。除此之外，RXR还能够以同质二聚体或者与其他NR成员形成异质二聚体发挥效应。

2 Wnt／β-catenin信号及其在肾硬化中的作用

作为物种进化过程中一条较保守的转导通路，Wnt体系广泛影响着诸多生理病理过程。其成员涵盖：wnt相关蛋白，β-catenin连环蛋白，蓬乱蛋白Dishevelled，Frizzled及LRP，GSK-3β激酶，T因子及淋巴增强子，APC蛋白，支架Axin蛋白。在机体诸多细胞及器官中wnt均有广泛表达，到目前为止，发现的wnt蛋白亚型多达10余种，其中wnt1、wnt 8及wnt 3a在经典途径中发挥关键作用［1］。wnt配体结合对应的受体及frizzled蛋白，随后便活化蓬乱蛋白Dishevelled，进而糖原合成激酶-3β受到抑制并阻遏“β-连环蛋白降解复合体”生成［2］。以往对经典 Wnt／β-catenin的认识基本来源于肿瘤研究，尤其是在调控细胞生长、增殖和凋亡以及组织发育领域，近年Wnt信号在肾病领域的实验涉及肾脏发育、肾肿瘤、急性肾损伤修复等角度，但是最突出的也是研究最多的是对肾纤维化的保护作用。He等［3］研究显示，Wnt信号转导通路在肾间质纤维化的发生、发展的多个环节发挥着多项作用。

正常机体肾脏中 Wnt信号基本上是静默的［4］，细胞质里仅存在极微量游离状态的β-catenin，在细胞膜，绝大多数βcatenin与E-cadherin构成复合体。通过借助单侧输尿管梗阻UUO模型，Surendran等［5］证实了在纤维化的肾间质周边，除了呈现胶原及α-SMA的高表达，还同时伴有wnt蛋白水平的升高；针对成纤维细胞的研究发现：wnt可以诱使其β-catenin连环蛋白入核；且在肾脏病理状态下，肾小管上皮及间质的βcatenin也被激活。β-catenin在细胞-细胞间连接黏附中发挥了关键性的作用，这对肿瘤细胞转移浸润方面有重要的意义，而恰恰肾小管上皮细胞转分化EMT步骤中包含了“上皮细胞失去黏附性”以及“细胞游走侵袭能力增强”等多个不良环节，这是否与肿瘤领域中上皮细胞的生物学行为类似？在肾和肿瘤中β-catenin是否扮演着同等的角色？Bienz等［6］通过鼠肾UUO模型观察到了wnt体系的激活及wnt1、wnt3a、wnt4等诸多靶蛋白的升高；同时高表达的还有淋巴增强子、金属基质蛋白酶-7等。此外Lin等［7］将肾组织经过高糖诱导，发现wnt蛋白以及p-糖原合成激酶-3β均有不同水平的升高。

3 RA及其NR对Wnt信号的影响

肾脏表达的RA的NR亚型中主要包括RAR-α及RAR-β。NR和Wnt／β-catenin体系之所以维持在一个平衡状态，其原因主要有两方面：（1）β-连环蛋白激活核受体；（2）核受体抑制β-catenin及下游Tcf转录。周宝尚等［8］建立针对β-catenin靶位的专一性shRNA干扰性载体，随后以此转染TGF-β1诱导的HK细胞，发现能通过阻滞肾小管上皮细胞向间充质转分化，进而延缓肾硬化。迄今为止，能够肯定的与肾纤维化有关的基因有twist基因、金属基质蛋白酶-7、E-cadherin及fibronectin等。Kim等［9］在研究肥胖邻域已经证实RA通路（RA-pathway）与Wnt通路（Wnt-signaling）存在相互作用。作为NR成员的重要代表，RAR和RXR与Wnt信号的作用发生在β-catenin及支架蛋白axin层面，随后激活下游RA启动子反应元件［10］。Koop等［11］筛选了脊椎生物原肠胚期 RA-pathway靶基因，他们发现wnt3是RA信号的间接受体，RA高表达能够直接使wnt3的水平升高。Jacobs等［12］在atRA诱导大鼠胚胎神经干细胞（NSCs）分化为神经元的过程中发现wnt转导途径启动，且和NSCs的分化呈现正性调控。除了上述发育／分化领域之外，Shah等［13］在肿瘤里也发现RA能降低βcatenin，阻遏TCF等下游因子的生物活性；β-catenin和RAR核受体是以一种RA依赖的方式互相发生直接效应，RA核受体与TCF两者对β-catenin的结合是竞争性的，导致细胞增殖受到阻滞。不仅如此，肾纤维化中 Wnt途径与TGF-β1通路、PI3K／Akt通路和整合素连接酶ILK之间存在着重要的“crosstalk对话”。TGF-β1能诱导wnt蛋白的分泌，在激活PI3K-Akt途径和ILK的同时，还能直接使糖原合成激酶-3β发生磷酸化，使其活性受到抑制，最终导致“β-catenin／TCF-转录复合物”及相关转录因子激活，介导 EMT过程［14］。Lim等［15］证明RA在头颈部肿瘤中具有调控细胞间黏附的作用，同时还能够维持β-catenin的稳定性和表达位置。经典的肾纤维化TGF-β／Smad信号通路中成员Smad3及Smad4能够和βcatenin、T细胞因子／淋巴增强因子结合，促进 Wnt-TGFβ两信号间相互作用，这就为RA同时干预wnt及TGF-β提供了生物基础［16-17］。Jianrong等［18］在胶质瘤的研究中同样观察到RA能阻遏β连环蛋白进入细胞核，最终导致β-catenin／TCF转录水平下调。Wnt系统中支架蛋白axin是一个关键的负性调节因子，而RA恰恰能够上调axin的mRNA及其蛋白的表达，这就自然成为了RA负性调控wnt体系的物质基础。

不过目前专门针对肾小管上皮细胞（HK）的实验还很匮乏，较为接近的研究是针对猪支气管上皮细胞：李媛等［19］发现RA处理以后支气管上皮细胞核内蛋白β-catenin水平下降，证明进入细胞核的数量也减少；且伴随RA剂量增加，核内βcatenin表达程度的下降也呈剂量依赖性。Uemura等［20］已经明确RA核受体的潜在机制在调控β-catenin蛋白的降解中发挥关键性的作用。但是核受体（NR）和β-catenin之间联系的共同池存在哪里？什么因素把RA受体和Wnt／β-cat这两者关联起来？纵览β-catenin整个信号传导过程，因为它的降解同时存在三方面去路即Wnt途径、核受体途径及p53途径，推测这里的汇集可能为NR与Wnt之间架起了连接的桥梁，可能也是RAR及RXR与Wnt相互作用的基础。综上所述，RA介导的核受体信号转导通路与Wnt／β-catenin体系之间存在着talkcross相互作用，共同调节组织的增殖与凋亡。

不过还存在与上述相反的结论。Mulholland等［21］研究显示RA对β-catenin及TCF转录存在双向性效应：作用于RAR和RXR两类受体时效应恰恰相反，配体受体不同可能表现为抑制或者激活，这受到很多因素的影响；不同部位RAR／RXA或者RXR／RXR受体分布的比例、黏附因子水平及活性不同、Wnt蛋白亚型不同、β-catenin亚型不同。因为肾脏本身表达的RA核受体亚型有多种，所以肿瘤领域RA的正／负性效应不一定意味着对肾纤维化存在激活亦或阻遏β-catenin。值得我们关注的是，RA受体与配体DNA反应元件对应结合，在转录水平上经历“反馈调节”来协调，这使得RA与 Wnt的关系可能存在多样性，况且RAR和RXR还受到辅激活因子和辅抑制因子的调节，再加上RA与其他核受体一样同时受诸多生长因子及激素的体液调节，这更加大了我们研究RA与Wnt关系的难度。

4 展 望

除肾硬化以外，Wnt／β-catenin信号与肝脏、心肺及皮肤等许多器官纤维化的进展均密切相关［22-23］。Wnt／β-catenin体系通过抑制GSK3-β来促进上皮间叶转化（EMT），而这里的EMT主要指肿瘤细胞浸润转移过程的，如果完全将此“肿瘤侵袭EMT”结论推衍于“肾小管上皮EMT”，可靠性及正确性还有待于进一步证实。RA干预Wnt／β-cat的实验包括机制方面的推测大都引申自除肾脏以外的其他器官（且体外研究居多）［24］，专门针对肾纤维化中 Wnt的RA实验目前国内外均较少。不同部位器官、时相各异的组织、细胞行为的共性及受体分布上难免存在差异，再加上RA除核受体途径外还可通过“非核受体途径”参与诸多转录因子的调节［25］，可见RA对Wnt的干预还涉及纤维化中的时间特异性及肾器官特异性。不同生物信号和β-catenin如何协调？RAR／RXR对配体刺激如何应答？肾比其他器官的纤维化存在哪些不同点？目前以Wnt体系分子为靶向的干扰剂已成为抗肿瘤的候选药物，未来Wnt拮抗剂同样可能成为抗肾硬化的手段。随着对RA及其他VitA代谢物研究的深入，也会帮助我们进一步揭示肾纤维化的发病机制，尝试为临床延缓或阻止终末期肾病提供可能的新靶位。

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