Wnt信号转导通路与肝纤维化关系的研究进展

张彩华 综述，贾玉杰 审校

(大连医科大学 基础医学院 病理生理学教研室，辽宁 大连 116044)

Wnt信号转导通路与肝纤维化关系的研究进展

张彩华 综述，贾玉杰 审校

(大连医科大学 基础医学院 病理生理学教研室，辽宁 大连 116044)

肝纤维化是十分复杂的病理过程，其本质是肝星状细胞(hepatic stellate cells,HSCs)的活化和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的过度沉积。目前认为HSCs的活化与多种信号通路的激活相关。相关研究证实Wnt信号转导通路在调控肝脏病理生理的过程中起到重要作用，阻断该通路可以抑制HSCs的增殖及诱导其凋亡。本文就Wnt信号转导通路与肝纤维化关系的研究进展进行综述。

Wnt信号转导通路； 肝星状细胞； 肝纤维化

[引用本文]张彩华，贾玉杰. Wnt信号转导通路与肝纤维化关系的研究进展[J].大连医科大学学报，2015,37(3)：297-300,310.

肝纤维化是机体对慢性肝损伤修复过程中的一种代偿反应，其特征性的改变是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的过度沉积[1]。目前的研究普遍认为肝纤维化发生发展的中心环节在于肝星状细胞(hepatic stellate cells, HSCs)的激活与增生[2]。HSCs又称肝贮脂细胞(lipocyte fat storing cells,FSCs),当肝脏受到病毒、化学物质、生物等多种因素损伤后，一些生长因子、细胞因子、氧化活性应激产物等可以通过不同或相同的胞内信号转导途径介导HSCs的激活并使其转化成为肌成纤维细胞(myofibroblastic cell, MFB)[3]；HSCs一旦活化后，其功能会发生诸多变化，导致以胶原为主的细胞外基质(ECM)分泌增多，降解减少，最终形成肝纤维化。因此，通过了解HSCs活化过程中的一系列信号转导途径从而找到有效的抗肝纤维化措施已成为一大研究热点[4]。目前研究较多的信号途径主要有: MAPK通路、PI3K通路、转化生长因子-β(TGF-β)/Smad通路、NF-κB通路、JAK/STAT通路、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARγ)通路等。近年研究表明，Wnt信号转导通路与多种器官纤维化的发生有关[5-6]。目前越来越多的研究证明Wnt信号转导通路参与了HSCs的活化和肝纤维化的形成过程，因此深入探讨Wnt信号转导通路调控肝纤维化的机制，将为临床提供有价值的诊疗策略。

1　Wnt信号转导通路

Wnt信号转导通路在调控细胞的黏附、迁移、上皮间质转化、生长、分化、凋亡等过程,以及在胚胎发育、器官发生和维持组织器官内环境稳定中均具有重要作用[7-8]。目前已发现的Wnt信号转导通路包括经典通路和非经典通路。

经典的Wnt信号转导通路,也称Wnt/β-catenin信号转导通路，是目前研究最多的一条通路。在缺乏Wnt的时候，胞浆中的 β-catenin通常通过Axin复合体被降解，这个复合体包括支架蛋白Axin,肿瘤抑制因子结肠息肉基因产物(adenomatous polyposis coli，APC)，酪蛋白激酶1(casein kinase 1，CK1)，糖原合成激酶3(glycogen synthase kinase 3,GSK3)。CK1和GSK3序贯磷酸化β-catenin氨基末端区域，导致β-catenin被β-Trcp和E3泛素连接酶亚单位所识别，随后β-catenin被泛素化降解[9-10]。β-catenin这样的持续消除阻止了β-catenin入核，T细胞因子/淋巴增强因子(T cell factor/lymphoid enhancer factor,TCF)蛋白家族与DNA绑定，从而抑制Wnt靶基因的转录。当Wnt配体与一个7次跨膜的Frizzled(Fz)受体及其辅助受体—低密度脂蛋白受体相关蛋白6(low-density lipoprotein receptor related protein 6，LRP6)或与之相近的LRP5绑定时，Wnt/β-catenin信号通路被激活[11]，进而激活胞内的散乱蛋白Dsh/Dvl,导致GSK-3β活性受到抑制使其从Axin上脱落,阻止β-catenin降解复合体(主要由APC、Axin、GSK-3β构成)的形成,因此β-catenin也就不会被泛素识别并降解。当胞内β-catenin积累达到一定的水平时,形成游离的β-catenin发生核转移,与转录因子TCF /LEF结合,形成转录激活复合体,最终实现某些特定基因表达的增强或者减弱。目前已知的下游靶基因有c-myc、周期素D1 (cyclin D1)、MMP7、CD44、survivin、PPARγ、生长因子等,并且不断有新的靶基因被发现[12-13]。

非经典的Wnt信号转导通路主要有3条：(1)Wnt/Ca2 +通路：由Wnt配体激活后, 可以引起细胞内Ca2 +浓度增加,从而依次通过激活蛋白激酶C(PKC)、磷脂酶C(PLC)和转录因子(NFAT)来发挥作用。(2)平面的细胞极性通路 (planar cell polarity pathway, PCP)，又称JNK/AP-1通路:涉及到细胞骨架重排和RhoA 和c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal Kinase,JNK)，通过Dsh激活JNK，并迁移入核，调节转录因子c-jun、ATF2、Elkl、DPC4、P53等的活性,其主要作用是在细胞胚胎发育过程中进行阶段性调控[14]；(3) 调节纺锤体定向和不对称细胞分裂的通路，该通路能够调节某些生物细胞分裂过程中纺锤体方向和非对称分裂，从而影响胚胎的发育。

2　Wnt信号转导通路与器官纤维化

有学者研究发现正常机体肾脏中Wnt信号是“静止”的，胞质中仅有少量游离态的β-catenin，对维持同型细胞的黏附，防止细胞的迁移发挥作用。而在肾脏纤维化动物模型中发现多种Wnt信号通路相关蛋白及靶基因的表达均有不同程度的升高，进一步使用不同的抑制剂阻断Wnt/β-catenin信号后，可以有效阻止β-catenin的稳定性和积聚，缓解蛋白尿和肾纤维化[15-16]。此外，阿霉素诱导足细胞损伤中Wnt1过度表达，并激活下游β-catenin的活性，促使肾小球足细胞损伤，蛋白尿加重[17]。以上提示Wnt信号转导通路可能在肾脏纤维化中发挥重要作用。

Königshoff等[18]证实Wnt信号通路参与特发性肺纤维化(isiopathic pulmonary fibrosis, IPF)的发生，且体外研究证实，Wnt配体参与诱导肺上皮细胞增殖、肌成纤维细胞活化以及胶原合成。Kim等[19]发现通过小片段RNA干扰β-catenin以阻断Wnt信号通路，可以缓解博来霉素诱导的肺纤维化，从而进一步证实了Wnt信号通路在肺纤维化中的重要作用。

研究表明，缺血性心肌损伤至心肌梗死后，Wnt诱导的分泌型蛋白-1( Wnt-induced-secreted- protein- 1, WISP- 1)的表达增加，WISP-1是一个促进增生及纤维化的生长分子，导致心肌细胞肥大、心肌纤维母细胞增生、纤维化形成，从而促进心脏修复[20]。

Wnt信号通路不但与肺、心、肾、等器官纤维化的发生密切相关，Brack等[21]还发现骨骼肌再生潜力的衰减伴随着肌干细胞纤维化的增强，而这种变化与老化的肌源性前体细胞中经典Wnt信号通路的激活相关，并且可以被Wnt抑制剂所抑制。而Bayle等[22]发现在Tight-skin(Tsk)小鼠的动物模型中，Wnt2, Wnt9a, Wnt10b和SFRP4等基因的表达升高，说明Wnt信号通路与皮肤胶原沉积和硬化有关。Sato等[23]发现转化生长因子-β( TGF-β)可以激活人皮肤肥厚性瘢痕和瘢痕瘤组织中的Wnt/β-catenin通路，说明Wnt信号通路与瘢痕组织的发生相关。以上研究表明Wnt信号通路在各种组织和器官纤维化的发生、发展及抑制方面有着不同的作用。

3　Wnt信号转导通路与肝纤维化

Wnt信号转导通路是一个复杂的调控过程，它与组织细胞的黏附、迁移、成长、分化、凋亡，内环境的稳定以及器官形成等息息相关。研究表明，Wnt信号通路与肺纤维化、肾纤维化及皮肤瘢痕形成有关，同时，越来越多的证据也表明Wnt信号通路可能也参与到了肝纤维化的形成过程中。

3.1Wnt信号转导通路参与HSCs的活化

肝星状细胞(HSCs)是肝纤维化发生的关键环节，能够促使细胞外基质(ECM)的过度沉积，产生大量的胶原纤维，最终导致肝纤维化。因此，抑制HSCs的活化，促进其凋亡成了大多数肝纤维化治疗的靶点。目前Wnt信号被证实与HSCs的增殖和分化也存在着密切联系。

Jiang F等[24]利用基因芯片技术比较了大鼠静止和活化状态下HSCs中31100种基因的表达情况，发现900种基因上调了4～6倍，500种基因下调了5～7倍，其中Wnt通路的相关基因Wnt4、Wnt5、Frizzled2受体及下游靶基因如Wisp1、Sox9、fibronectin 、Fgf18 、Wisp2 、Msx1 Pitx2、Folistatin 等均有不同程度的上调；采用RT-PCR技术验证基因芯片的结果，与检测结果一致；此外，胆道结扎和用CCl4诱导的小鼠肝纤维化动物模型中，亦显示Wnt信号通路的相关基因上调。同时Jiang F等[24]还研究了β-catenin的核易位与磷酸化与HSCs活化的关系，实验结果显示静止和活化状态的HSCs细胞中β-catenin的表达无明显差异。这说明β-catenin可能不参与HSCs的激活，故只有非经典的Wnt信号通路与HSCs的活化相关。Claus K等[25]也对比了新分离和活化的HSCs细胞中Wnt信号通路的相关基因，发现经典Wnt信号通路的基因主要存在于新分离的HSCs细胞中，而非经典Wnt信号通路的基因主要在活化的HSCs中表达。虽然上述研究表明了经典Wnt信号通路并不参与HSCs细胞的活化，但近几年越来越多研究结果显示经典Wnt信号通路参与了HSCs活化、增殖等的过程。

Myunga SJ等[26]发现正常人肝组织中分离的HSCs细胞可以表达Fz2、Fz7和Fz10,用Wnt3a处理后，HSCs中TCF/LEF转录活性增强,上调胶原蛋白Iα和α-SMA的表达,这说明经典的Wnt信号转导通路可以促进HSCs的激活。同时，研究还发现用sFRP1/GFP表达载体转染人类HSCs细胞系(LX-2细胞)，过表达的sFRP1 ( Secreted frizzled related proteins 1)可以拮抗Wnt3a对HSCs的激活作用, 从而增强TRAIL( tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand)对HSCs的凋亡诱导作用。这些发现提示经典的Wnt信号通路通过调节凋亡抑制蛋白(XIAP)和caspase 9之间的复合物来拮抗HSCs细胞的凋亡，增强HSCs的存活，促进肝纤维化的形成。Ge WS等[27]使用RNA干扰(RNAi)的方法抑制HSC-T6细胞中β-catenin的表达后，发现可以明显抑制HSC-T6细胞的增殖，促进其凋亡，同时胶原沉积也受到了抑制，说明经典的Wnt信号通路也参与了HSCs的活化。目前关于HSCs信号转导的机制研究还不是非常清楚，涉及到多种信号通路，而且各个通路之间还有着千丝万缕的联系，其与Wnt信号之间的相互作用还有待于进一步的研究证实。

3.2Wnt信号转导通路参与上皮间叶转化(EMT)

上皮-间叶转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是指上皮细胞失去其上皮表型特征而逐渐获得间质细胞表型特征的过程, 这个过程包括上皮细胞分子标志的表达下降或丧失(如钙黏蛋白、细胞角蛋白)和一些间叶细胞标志的新表达或表达上升(如基质金属蛋白酶、波形蛋白、α平滑肌肌动蛋白等)。日益增多的证据表明,慢性肝损伤时，肝内细胞可通过EMT转变为肌成纤维样细胞(MFLC),诱导细胞外基质(ECM)降解/合成失调。Wnt信号转导通路通过对EMT的调节参与肝纤维化的进程。经典的Wnt信号转导通路能上调下游靶基因Snail的表达，从而进一步下调E-钙黏蛋白的表达，加速肝内细胞EMT以及肝纤维化的发展[28]。有研究显示HSCs分泌的DLK1能激活肝细胞发生EMT，而且此过程还伴随了Wnt-10b和β-catenin的改变[29]，这说明Wnt介导的肝细胞EMT还受到HSCs的调控,但目前关于这方面的研究还很少，其机制有待于进一步深入挖掘。

3.3Wnt信号转导通路通过调控生长因子的表达介导肝纤维化

肝纤维化过程中涉及多种生长因子及其受体功能的调节紊乱，如TGF-β、血小板衍生生长因子(PDGF)及表皮生长因子受体(EGFR)等。研究发现Wnt信号转导通路可以调控PDGF的表达，从而促进酒精性肝炎肝纤维化的发展[30]。Tan等[31]通过对转染β-catenin基因小鼠的观察，发现Wnt信号转导通路通过增强EGFR的启动子而促进EGFR的表达。相关的研究还表明Wnt信号转导通路还参与了结缔组织生长因子(CTGF)的调节[32]，后者在肝纤维化的发生发展中具有重要作用。

4　展　望

Wnt信号转导通路在HSCs的活化及肝纤维化的发生发展过程中具有重要作用。随着对这条通路进一步深入的研究，对其进行有效的干预，调整基因的表达，必将成为治疗肝纤维化的一个新的靶点。但Wnt信号转导通路的具体调控方式、与其他信号通路间的相互作用、参与Wnt信号转导通路的各分子的生理作用、各靶基因激活的后果和意义等均有待进一步研究。因此，该项研究仍需更深入的进行以及长期的实验观察。虽然它的临床科研价值还有待长期的科研考证，仍希望能够为抗肝纤维化治疗提供一些新的思路和帮助。

[1] Schuppan D, Kim YO. Evolving therapies for liver fibrosis[J]. J Clin Invest,2013,123 (5): 1887-1901.

[2] Ikeda H, Yatomi Y. Autotaxin in liver fibrosis [J]. Clin Chim Acta,2012, 413 (23-24):1817-1821.

[3] Weiskirchen R, Tacke F.Cellular and molecular functions of hepatic stellate cells in inflammatory responses and liver immunology [J].Hepatobiliary Surg Nutr, 2014,3 (6):344-363.

[4] Miao CG, Yang YY, He X, et al. Wnt signaling in liver fibrosis: progress, challenges and potential directions [J]. Biochimie, 2013,95 (12):2326-2335.

[5] Lam AP, Herazo-Maya JD, Sennello JA, et al. Wnt coreceptor Lrp5 is a driver of idiopathic pulmonary fibrosis[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2014,190 (2):185-195.

[6] Hong F, Hong J,Wang L,et al.Chronic exposure to nanoparticulate TiO2 causes renal fibrosis involving activation of the Wntpathway in mouse kidney[J]. J Agric Food Chem, 2015, 63 (5):1639-1647.

[7] Lee PN, Pang K, Matus DQ, et al. A WNT of things to come: evolution of Wnt signaling and polarity in cnidarians [J]. Semin Cell Dev Biol, 2006, 17 (2): 157-167.

[8] Zhao J, Kim KA, Abo A. Tipping the balance: modulating the Wnt pathway for tissue repair[J]. Trends Biotechnol, 2009,27 (3): 131-136.

[9] Huang H, He X. Wnt/beta-catenin signaling: new (and old) players and new insights[J].Curr Opin Cell Boil, 2008, 20 (2): 119-125.

[10] Rosenbluh J, Wang X, Hahn WC.Genomic insights into WNT/β-catenin signaling [J]. Trends Pharmacol Sci,2014,35 (2):103-109.

[11] Dijksterhuis JP, Petersen J,Schulte G.WNT/Frizzled signaling: receptor-ligand selectivity with focus on FZD-G protein signaling and its physiological relevance[J]. Br J Pharmacol,2014,171 (5):1195-1209.

[12] Kim JT, Liu C, Zaytseva YY, et al. Neurotensin, a novel target of Wnt/β-catenin pathway, promotes growth of neuroendocrine tumor cells[J].Int J Cancer,2015,136 (6):1475-1481.

[13] Gibbons GS, Owens SR, Fearon ER, et al. Regulation of Wnt signaling target gene expression by the histone methyltransferase DOT1L[J]. ACS Chem Biol, 2015,10 (1):109-114.

[14] Berndt JD, Moon RT. Cell biology.Making a point with Wnt signals[J]. Science,2013,339 (6126): 1388-1389.

[15] He W, Kang YS, Dai C, et al. Blockade of Wnt/β-catenin signaling by paricalcitol ameliorates proteinuria and kidney injury [J]. J Am Soc Nephrol, 2011, 22 (1): 90-103.

[16] Dang Y, Liu B, Xu P, et al. Gpr48 deficiency induces polycystic kidney lesions and renal fibrosis in mice by activating Wntsignal pathway[J]. PLoS One,2014,9 (3):e89835.

[17] Dai C, Stolz DB, Kiss LP, et al. Wnt/beta-catenin signaling promotes podocyte dysfunction and albuminuria[J]. J Am Soc Nephro1,2009,20 (9):1997-2008.

[18] Königshoff M, Balsara N, Pfaff EM, et al. Functional Wnt signaling is increased in idiopathic pulmonary fibrosis[J]. PLoS One, 2008, 3 (5): e2142.

[19] Kim TH, Kim SH, Seo JY, et al. Blockade of the Wnt/β-catenin pathway attenuates bleomycin-induced pulmonary fibrosis[J]. Tohoku J Exp Med, 2011, 223 (1): 45-54.

[20] Duan J,Gherghe C, Liu D, et al. Wntl/β-catenin injury response activites he epicardium and cardiac fibroblasts to promote cardiac repair[J]. EMBO J,2011,31(2):429-442.

[21] Brack AS, Conboy MJ, Roy S, et al. Increased Wnt Signaling During Aging Alters Muscle Stem Cell Fate and Increases Fibrosis [J]. Science, 2007, 317(5839): 807-810.

[22] Bayle J, Fitch J, Jacobsen K, et al. Increased expression of Wnt2 and SFRP4 in Tsk mouse skin: role of Wnt signaling in altered dermal fibrillin deposition and systemic sclerosis [J]. J Invest Dermatol,2008, 128 (4): 871-881.

[23] Sato M. Upregulation of the Wnt/ beta-catenin pathway induced by transforming growth factor-beta in hypertrophic scars and keloids [J]. Acta Derm Venereol,2006, 86 (4): 300-307.

[24] Jiang F, Parsons CJ, Stefanovic B. Gene expression profile of quiescent and activated rat hepatic stellate cells implicates Wnt signaling pathway in activation [J].J Hepatol,2006, 45(3): 401-409.

[25] Claus K, Iris S, Dieter H. Canonical Wnt signaling maintains the quiescent stage of hepatic stellate cells [J]. Biochem Biophys Res Commun, 2008, 367(1): 116-123.

[26] Myunga SJ, Yoona JH, Gwak GY, et al. Wnt signaling enhances the activation and survival of human hepatic stellate cells [J].FEBS Lett, 2007, 581(16): 2954-2858.

[27] Ge WS, Wang YJ, Wu JX, et al. β-catenin is overexpressed in hepatic fibrosis and blockage of Wnt/β-catenin signaling inhibitshepatic stellate cell activation[J]. Mol Med Rep, 2014, 9(6): 2145-2151.

[28] Boutet A, De Frutos CA, Maxwell PH, et al. Snail activation disrupts tissue homeostasis and induces fibrosis in the adult kidney[J].EMBO J,2006,25(23):5603-5613.

[29] Zhu NL, Asahina K, Wang J, et al.Hepatic stellate cell derived delta-like homolog1(DLK) protein in liver regeneration[J]. J Biol Chem, 2012, 287(13):10355-10367.

[30] Arellanes RJ, Reyes GK, Shah R, et al. Fibrogenic actions of acetaldehyde are β-catenin dependent but Wingless independent: a critical role of nucleoredoxin and reactive oxygen species in human hepatic stellate cells[J].Free Radic Biol Med,2013,65:1487-1496.

[31] Tan X, Apte U, Micsenyi A, et al. Epidermal growth factor receptor: a novel target of the Wnt/beta-catenin pathway in liver[J]. Gastroenterology,2005,129(1):285-302.

[32] Surmann SC, Sasaki T, Hattori T, et al. The Wnt antagonist Wif-1 interacts with CTGF and inhibits CTGF activity [J].J Cell Physiol, 2012,227(5):2207-2216.

Relationship between Wnt signaling pathway and liver fibrosis: recent research status

ZHANG Cai-hua, JIA Yu-jie

(DepartmentofPathophysiology,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China)

Liver fibrosis is a dynamic process involving increased deposition of extracellular matrix (ECM) and activation of hepatic stellate cells(HSCs). Activation of HSCs is related many signaling pathways.Wnt signaling pathway plays a key role in the pathogenesis of liver fibrosis, and blockage of this signaling pathway could inhibit the proliferation and induce the apoptosis of HSCs.This article will review the relationship between the Wnt signaling pathway and liver fibrosis in recent years.

Wnt signaling pathway; hepatic stellate cells; liver fibrosis

综述10.11724/jdmu.2015.03.23

辽宁省自然科学基金项目(201102055)

张彩华(1979-)，女，山西宁武人，讲师，博士。

贾玉杰，教授，博士。E-mail:pathophy@163.com

R57512；Q7

A

1671-7295(2015)03-0297-04

2015-01-16；

2015-04-24)