Wnt5a与神经胶质瘤关系的研究进展

2017-03-08卢文卿刘洁

临床神经病学杂志 2017年2期

卢文卿，刘洁

·综述·

Wnt5a与神经胶质瘤关系的研究进展

卢文卿，刘洁

神经胶质瘤是最常见的原发性颅内肿瘤，在恶性脑肿瘤中约占81%[1]，WHO分级分为Ⅰ～Ⅳ级。传统治疗方式如手术、化疗、放疗等治疗效果难以使人满意。胶质母细胞瘤约占胶质瘤的45%，预后极差，手术后五年生存率不足5%[1]。胶质瘤的发生发展与Wnt、Notch[2]、Ras[3]等多条信号通路的异常表达密切相关，近年来由Wnt5a所调控的Wnt信号通路在神经胶质瘤中的作用引起了广泛关注，为胶质瘤靶向治疗提供了新思路。

1 Wnt5a与Wnt信号通路

Wnt蛋白家族是一组富含半胱氨酸残基的分泌性糖蛋白，通过分泌作用与细胞膜上的卷曲蛋白受体(Fzd)、低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP)或酪氨酸激酶受体家族(RTKs)结合，激活细胞内信号通路调控的靶基因，与肿瘤细胞的发生、增殖和侵袭密切相关[4]。Wnt5a是Wnt蛋白家族中的重要成员，对Wnt经典信号通路有双向调节作用，并能够激活Wnt非经典信号通路。成体细胞胞质内β-catenin处于低水平状态[5]，当Wnt经典信号通路被激活时，β-catenin在细胞质中不断累积并向细胞核中转移，竞争性结合细胞核内的淋巴增强因子/T细胞因子后形成转录复合体，启动cyclinD1、c-myc、基质金属蛋白酶-2[5]等下游靶基因的表达。Wnt5a对Wnt/β-catenin通路具有双向调节作用，当Wnt5a与Fzd受体或LRP受体结合时，起正向调节作用；与RTKs受体结合时，则产生负向调节作用[6]。Wnt非经典信号通路主要包括Wnt/PCP通路和Wnt/Ca2+通路，前者调节细胞的平面极性，后者能够拮抗Wnt经典信号通路的发生。

2 神经胶质瘤与Wnt信号通路

胶质瘤细胞中，Wnt经典信号通路和非经典信号通路均存在异常表达，根据其作用特点可以将这种异常表达分为两类：Wnt配体和受体表达上调与Wnt信号通路中细胞内反应异常。

2.1 Wnt配体和受体表达上调免疫组化学分析[6-7]发现，胶质瘤细胞中Wnt5a、Wnt3a等配体的阳性率远高于周围正常脑组织。Wnt5a介导的信号通路被激活后，可以通过细胞内吞作用促进肿瘤细胞增殖和侵袭。Dijksterhuis等[8]发现，胶质瘤细胞中主要组织相容性复合体Class Ⅱ阳性的小胶质细胞/单核细胞的出现与Wnt5a上调密切相关，这提示Wnt5a可能与胶质瘤细胞中的促炎性反应有关。肿瘤在发生早期，Wnt5a因反馈作用而大量合成分泌，发挥抑癌作用，但当肿瘤进一步恶化时，细胞分泌Wnt5a蛋白的功能丧失，其抑癌作用降低[3]。这一机制在胶质瘤中是否存还未可知。

胶质瘤细胞中Fzd-2、Fzd-6、Fzd-7等受体均呈高表达状态[5]，Fzd-2受体上调能促进有丝分裂时纺锤丝形成[6,9]，并能下调Wnt受体拮抗剂的表达。Wnt拮抗剂根据其作用方式分为两类：第一类直接结合Wnt蛋白，抑制Wnt信号通路传导。这类拮抗剂包括分泌型卷曲蛋白1(SFRP1)，Wnt抑制因子-1(WIF-1)和Cerberus；第二类通过结合Wnt受体复合体LPR5/6来抑制Wnt信号通路，如Dickkopf(DKK)家族。Vassallo等[10]研究发现，WIF能抑制Wnt经典信号通路和非经典信号通路中的Wnt/Ca2+通路，从而对恶性胶质瘤细胞的转移发挥抑制作用。SFRP1作为一种抑癌基因在胶质瘤细胞中表达下调，且低表达程度与肿瘤预后呈负相关[11]；DDK在胶质瘤中也呈低表达状态，当向胶质瘤细胞中导入外源性DDK-1基因时，能促进胶质瘤细胞的凋亡[12],向胶质母细胞瘤中导入DKK-3蛋白能抑制Wnt5a、Wnt3a和LPR6表达及他们之间的联系，从而起到抗癌作用[13]。

2.2 Wnt信号通路中细胞内反应异常当Wnt经典通路被激活时，胞质中增多的β-catenin进入细胞核,激活cyclinD1，c-myc等下游靶基因，使胶质瘤细胞的细胞周期异常缩短，产生癌变倾向。Wnt/β-catenin通路中任何一个成员蛋白发生异常改变均可影响此通路激活，使细胞异常增殖并最终导致肿瘤发生。Wnt/β-catenin通路的成员蛋白依据作用效果分为正向调节因子和负向调节因子。

正向调节因子以β-catenin和散乱蛋白(Dvl)为代表，它们对胶质瘤的发生和发展起到促进作用。胶质瘤细胞中β-catenin和Dvl均呈高表达，且表达水平均随着胶质瘤病理级别的增高而显著升高，Pulvirenti等[14]发现抑制Dvl表达可以显著降低胶质瘤细胞的增殖速度并促使其分化。负向调节分子主要包括腺瘤性结肠息肉蛋白(APC)，轴蛋白(Axin)和糖原合成酸激酶3β(GSK-3β)等，它们在胶质瘤细胞中呈现低表达状态。有研究[15]表明，胶质瘤恶性程度越高，GSK-3β的表达越低，而用人工方法上调GSK-3β则能促进β-catenin降解，使下游靶基因cyclinD1和c-myc表达下调。GSK-3β是PI3K/Akt、核转录因子-кB、Wnt/β-catenin 等多条信号通路的交叉点，它不仅受Wnt/β-catenin通路的调节，还受到其他信号通路的调控，因此GSK-3β在胶质瘤中的作用机制十分复杂。近年来，越来越多的实验证据[16-17]表明，胶质瘤细胞中可能存在GSK-3β的上调，并且这种上调可以提高胶质瘤细胞的侵袭能力，用人工方法抑制胶质瘤细胞中GSK-3β表达后，肿瘤细胞的定向和迁移能力均有所降低。GSK-3β在胶质瘤细胞中表达上调或下调是否因为肿瘤种类和级别而有所不同，还需进一步研究。

3 Wnt信号通路与RNA干扰技术在胶质瘤靶向治疗的应用

由于胶质瘤具有很高的复发率，传统手术等方法取得的治疗效果并不尽如人意。近年来，RNA干扰技术不断发展使得胶质瘤靶向治疗有了新的进展。RNA干扰是双链RNA(dsRNA)介导的特异性基因沉默，可以利用这一技术向胶质瘤细胞中导入具有特定序列的dsRNA，诱导与肿瘤相关的同一家族中多个基因表达沉默，从而抑制肿瘤的发展。结合Wnt信号通路与胶质瘤发生发展的关系，应用RNA干扰技术对胶质瘤进行靶向治疗具有很高的潜在价值。

Wnt拮抗剂低表达是胶质瘤发生的重要机制之一，在胶质瘤细胞中编码Wnt拮抗剂的基因启动子区呈现高甲基化状态，因此通过RNA干扰技术逆转这些基因启动子区的高甲基化成为治疗胶质瘤的可行方法。Delic等[11]发现SFRP1启动子区的高甲基化与miR-328的作用有关，用miR抑制剂抑制miR-328的表达能够上调SFRP1表达，抑制Wnt信号通路激活延缓胶质瘤的发展。Xie等[18]发现应用去甲斑蝥素可以下调WIF-1基因启动子区的高甲基化，促进胶质瘤细胞中WIF-1蛋白表达，诱导肿瘤细胞凋亡，减弱其转移和侵袭能力。

胶质瘤中存在Wnt信号通路成员蛋白的异常表达，以编码这些成员蛋白的基因为靶点治疗胶质瘤或为可行方法。这种靶向治疗应遵循以下原则：抑制正向调节因子的作用，增强负向调节因子的作用。目前已有研究[19]为这种方法的可行性提供了证据。HOX13能作用于Wnt信号通路，增加胶质瘤细胞的浸润性和侵袭性。Duan等[19]的实验发现用Lenti-si HOXA13转染胶质瘤细胞后，HOX13和细胞核内的β-catenin表达均下调，而细胞质中磷酸化的β-catenin复合体表达上调，胶质瘤的生长速度受到抑制。

此外，Salmena等[20]在2011年提出的竞争性内源性RNA(CeRNA)假说也为胶质瘤的靶向治疗提供了新思路。该学说指出，除了传统的miRNA-RNA作用方式外，还存在反向的RNA-miRNA作用方式，使得编码RNA和非编码RNA(主要是假基因和长链非编码RNA[21])可以通过竞争miRNA进行交互。这种竞争通过RNA上的miRNA结合位点(MREs)实现，当假基因或非编码RNA上具有和miRNA的靶向mRNA上相同或相似的MREs时，就可以与靶向mRNA竞争性结合miRNA，减弱或消除miRNA对靶向mRNA的沉默作用。最新研究[22]表明，长环状RNA也可以通过miRNA结合位点充当CeRNA发挥作用。Chiu等[23]通过研究胶质母细胞瘤发现，CeRNA能参与调节细胞癌变，而靶向miRNA和MREs的增多使得CeRNA的调节能力增强，这提示可以导入与胶质瘤抑癌基因具有相同MREs的外源性RNA片段竞争性结合miRNA，以降低后者对胶质瘤抑癌基因的封闭作用。新的研究[10,24]发现长链非编码RNA MALAT-1是胶质母细胞瘤预后的独立影响因子，能够促进肿瘤细胞增殖和迁移，这一发现也为利用CeRNA假说治疗胶质瘤提供了新的方向。

4 小结与展望

Wnt信号通路与神经胶质瘤的发生发展密切相关。Wnt5a作为Wnt蛋白家族中的重要成员，既能激活Wnt非经典信号通路，又对Wnt经典信号通路起着双向调节作用。随着RNA干扰技术不断发展，以Wnt信号通路为靶向的胶质瘤治疗有了新的进展。

现阶段对Wnt5a与胶质瘤，特别是Wnt5a调控的Wnt非经典信号通路与胶质瘤关系的认识还有不足之处,尚有许多问题亟待解决，如：Wnt5a在胶质瘤发生发展的不同阶段是否发挥着不同的促癌或抑癌作用？GSK-3β的上调或下调是否受到胶质瘤种类和级别的影响？现阶段利用RNA技术对胶质瘤治疗的研究仅局限于细胞水平，建立相应的模型治疗效果如何？如何将CeRNA假说在胶质瘤靶向治疗中进行具体应用？随着未来对Wnt5a与胶质瘤研究认识的不断进展，胶质瘤的靶向治疗必将得到进一步发展。

[1]Ostrom QT, Bauchet L, Davis FG, et al. Neuro Oncol, 2014, 16: 896.

[2]Shen SH, Yu N, Liu XY, et al. Biochem Biophys Res Commun, 2016, 471: 616.

[3]Chen QF, Guo W, Zhang Y, et al. Neurosci Lett, 2016, 628: 161.

[4]Le PN, Mcdermott JD, Jimeno A. Pharmacol Ther, 2015, 146: 1.

[5]Kamino M, Kishida M, Kibe T, et al. Cancer Sci, 2011,102: 540.

[6]Shojima K, Sato A, Hanaki H, et al. Sci Rep, 2015, 5: 8042.

[7]Denysenko T, Annovazzi L, Cassoni P, et al. Cancer Genomics Proteomics, 2016, 13: 31.

[8]Dijksterhuis JP, Arthofer E, Marinescu VD, et al. Exp Cell Res, 2015, 339: 280.

[9]Salsano E, Paterra R, Figus M, et al. J Neurooncol, 2012, 106: 271.

[10]Vassallo I, Zinn P, Lai M, et al. Oncogene, 2016, 35: 12.

[11]Delic S, Lottmann N, Stelzl A, et al. Neuro Oncol, 2014, 16: 179.

[12]Zhou YX, Li WS, Xu QN, et al. J Experiment Clin Cancer Res, 2010, 29: 131.