Wnt信号通路与肝纤维化

李顶春 李武

摘 要：肝纤维化是各种致病因子导致慢性肝损伤，肝脏内细胞外基质沉积与降解失调，从而导致肝脏内结缔组织异常增生的自身病理修复过程，是发展为肝硬化的必经阶段，也是发展至肝细胞肝癌的主要原因。多种细胞因子及信号分子可通过复杂的信号转导通路参与肝纤维的发生和发展，近年Wnt信号通路在肝纤维化发生发展过程中的重要作用越来越受到关注。本文介绍了Wnt信号通路在肝纤维化发生发展过程中的重要作用及其与其他信号通路之间的对话与肝纤维化的关系。

关键词：肝纤维化；肝星状细胞；Wnt信号通路

中图分类号：R743.35 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.09.002

文章编号：1006-1959（2018）09-0004-05

Abstract：Hepatic fibrosis is a pathological process of chronic liver damage caused by a variety of pathogenic factors，extracellular matrix deposition and degradation in the liver，resulting in abnormal proliferation of connective tissue in the liver，is a necessary stage for the development of liver cirrhosis，is also the development of the main cause of hepatocellular carcinoma.A variety of cytokines and signaling molecules can participate in the occurrence and development of liver fibers through complex signal transduction pathways. In recent years，the important role of Wnt signaling pathways in the development of hepatic fibrosis has received increasing attention. This article describes the important role of Wnt signaling pathway in the development of hepatic fibrosis and its relationship with other signaling pathways and liver fibrosis.

Key words：Hepatic fibrosis；Hepatic stellate cells；Wnt signaling pathway

肝纤维化（hepatic fibrosis）是各种致病因子導致慢性肝损伤，肝内外细胞基质沉积与降解失调，导致肝脏内结缔组织异常增生的自身病理修复过程，是慢性肝损伤发展为肝硬化的必经阶段，也是发展至细胞肝癌的主要原因[1]。在此过程中，肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）是重要的效应细胞，被激活后向肌成纤维细胞转化是肝纤维化发生的关键步骤[2]，其特点是肌成纤维细胞分泌和合成大量细胞外基质（extracellular matrix，ECM），并造成其降解不足，沉积于肝小叶内和汇管区。多种细胞因子、信号分子及信号转导通路直接或间接激活HSCs，对肝纤维化中相关信号通路的研究，并针对其进行早期干预，对防止或逆转肝纤维化、防治肝纤维化甚至肝癌有着非常重要的意义，Wnt信号通路在HSCs的激活和肝纤维化发生、发展中的作用越来越受到关注[3，4]，本文就对Wnt信号通路在肝纤维化及肝脏疾病中的重要作用综述。

1 Wnt信号通路

Wnt基因是在果蝇的遗传研究中因证实果蝇体节极性基因Wingless与Int-1为同源基因而首次命名[5]。Wnt信号通路广泛存在于生物体内，是调控细胞生长、分化、增殖及凋亡的重要通路，并在胚胎发育、器官的生成等过程中发挥重要作用，有文献研究表明抑制Wnt信号通路可影响早期肝脏的发育[6]。同时，病理条件下Wnt信号通路的激活与纤维化疾病、遗传性疾病及肿瘤的发生有关[7]。Wnt信号通路包括经典的Wnt/β-catenin通路和非经典Wnt通路，至今鉴别出的Wnt蛋白中，Wnt1、Wnt2、Wnt3a、Wnt8、Wnt8a及Wnt10b属于经典Wnt信号蛋白，而Wnt4、Wnt5a、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a及Wnt11则属于非经典Wnt信号蛋白[8]。

1.1经典Wnt信号通路 β-链蛋白（β-catenin）是经典Wnt信号通路中关键的信号转导分子[9]。胞质中酪蛋白激酶1（casein kinases 1，CK1）、糖原合成激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK3β）、腺瘤性结肠息肉病（adenomatous polyposis coli，APC）基因蛋白和支架蛋白（Axin）组成蛋白降解复合物，在无Wnt信号时，β-catenin与此复合物相结合，CK1和GSK3β使之磷酸化。β-catenin被磷酸化后能与β-转导重复相容蛋白（β-transduction repeat-containing proteins，β-TrCP）向作用启动泛素化过程而被降解，从而使其自胞质中维持较低水平[10]。细胞外Wnt蛋白与跨膜受体Frizzled（Fz受体）及共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白（lipoprotein receptor-related protein，LRP）相结合使经典Wnt信号通路被激活。经典Wnt信号通路被激活后，细胞内Dishevelled（Dsh）蛋白活化，Axin与LRP结合，使蛋白降解复合物的稳定性降低，GSK3β失活，减少β-catenin降解，激活的Wnt信号还可以阻断β-catenin泛素化及蛋白降解过饱和，最终导致β-catenin在胞质内大量的积聚[7，11，12]。当β-catenin在胞质内积聚超过一定程度时，与细胞核内具有高迁移基因框转录因子及T淋巴细胞因子/淋巴细胞增强因子（T cell factor/lymphoid enhancer factory，TCF/LEF）成员结合，其与转录抑制因子的结合力下降，降低对Wnt信号的抑制作用，启动纤维连接蛋白、纤溶酶原激活物抑制剂等纤维化相关靶基因的转录[13]。可溶性Fz受体相关蛋白、抑制性蛋白sFRP、Wnt抑制因子等可通过阻碍Wnt蛋白与Fz受体结合或抑制Wnt蛋白生物学效能能方式对该通路起负调控作用[14]。

1.2非经典Wnt信号通路 非经典Wnt信号通路中不产生β-catenin累积信号，主要包括Wnt/Ca2+通路、平面细胞极性通路（planer cell polarity pathway，又称JNK/AP-1通路）和细胞分裂通路。Wnt/Ca2+通路通过G蛋白和磷脂酶发挥调节作用，并通路激活蛋白激酶C和钙依赖磷脂酶调节细胞质内的钙浓度[15]。平面细胞极性通路主要在细胞胚胎的各阶段发育过程发挥调控作用[16]。

2 Wnt信号通路与肝纤维化的关系

有许多研究表明[17，18]，Wnt信号通路与HSCs激活和肝脏纤维化的发生有关。有研究表明[19]，在激活的HSCs中Wnt4，Wnt5及FZ受体表达水平较静止肝星状细胞升高。近年Chen等也得出类似的结论，报道Wnt3a、Wnt10b、Wnt4、Wnt5a、FZD-1、2和β-catenin在激活的肝星状细胞中呈较高表达，相比静止HSCs上调3%～12%，证实经典Wnt信号蛋白和非经典Wnt蛋白均在促进肝纤维化过程中发挥非常重要的作用[3]。Ma等[20]用人类尿激酶纤溶酶原激活物（human urokinase-type plasminogen activator，uPA）转染骨髓间充质干细胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells，BMSCs），uPA-BMSCs作用的CCL4诱导肝纤维化大鼠模型组中肝功能较单纯CCL4诱导肝纤维化组明显改善，肝纤维化程度也明显减轻，Western blot检测还发现uPA-BMSCs组中经典Wnt信号通路中关键信号转导分子β-catenin蛋白及非经典Wnt蛋白Wnt4、Wnt5a的表达水平都明显下降，表明uPA-BMSCs抗纤维化可能是通过调节经典Wnt信号通路及非经典Wnt信号通路。

2.1经典Wnt信号通路与肝纤维化 研究表明[21]，经典Wnt信号通路在HSCs活化中非常重要，研究表明在激活的HSCs细核内β-catenin和结合TCF DNA表达增多，靶向抑制β-catenin的si-RNA可以减少胶原蛋白Ⅰ和胶原蛋白Ⅲ mRNA的表达，抑制β-catenin在HSCs中的表达，可以抑制HSCs的活化，胶原蛋白的合成及沉积，证实在肝纤维化的发展中β-catenin发挥关键的作用，而抑制经典Wnt/β-catenin信号通路可能是逆转或控制肝纤维化进展的关键途径。Yu等[22]报道微型RNA-17-5P（miR-17-5p）的大量表达可促进HSC的增殖和活化，并促进α-SMA和肌间蛋白的表达，提出丹酚酸B（Salvianolic acid B，Sal B）可抑制miR-17-5p，并提高其靶向抑制因素Wnt抑制因子-1（WIF-1）的表达，从而抑制经典Wnt/β-catenin信号通路而发挥抗纤维化的作用。此外有研究发现[23]，在活化的HSC內β-catenin蛋白含量及β-catenin mRNA表达量可上调，而青蒿琥酯作用于活化的HSC后存在计量依赖性的β-catenin蛋白含量和β-catenin mRNA表达量减少，可促活化HSC的凋亡，抑制肝纤维化的发生发展。

2.2非经典Wnt信号通路与肝纤维化 Corbett等[24]研究报道由于经典Wnt/β-catenin信号通路中各种关键细胞细胞因子的缺乏，包括HSCs自分泌产生的经典Wnt蛋白配体、FZ受体基因等缺乏，及抑制性蛋白sFRP（包括sFRP4）的大量表达和转录调节因子TCF1，TCF4，LEF1的低水平表达，这些因素导致β-catenin在细胞内水平在细胞内无法测出，提出经典Wnt/β-catenin信号的表达在肝纤维化的发生发展中起着关键作用的观点证据不足。而非经典Wnt信号通路则在HSCs的活化及肝纤维化进展中发挥关键作用，通路自分泌和旁分泌途径细胞内非经典Wnt蛋白Wnt5a表达增加，导致胶原蛋白的合成及沉积增加，并抑制活化的HSCs的凋亡，从而在肝纤维的发展中发挥重要的作用。此外也有研究报道[25]，非经典Wnt信号通路中的Wnt/Ca2+通路和平面细胞极性通路（PCP信号通路）也参与HSC的活化，并提出在胆管结扎所致肝纤维化模型的HSCs、CCl4所致肝纤维化模型的HSCs及活化的HSCs中Wnt5a及FZ受体表达明显较正常非肝纤维化HSC增加，Wnt5a参与静止的HSCs转化为成肌纤维细胞的过程，而Wnt5a的缺失可使胶原蛋白在肝细胞中的沉积减少，从而证实非经典Wnt5a蛋白及非经典Wnt信号通路在HSC的活化及肝纤维化发展中发挥重要作用。

总之，经典Wnt信号通路参及非经典Wnt信号通路均参与肝纤维化发生及发展过程，通过对经典Wnt蛋白、非经典Wnt蛋白及通路中各个环节的不断研究，Wnt信号通路将有望成为新的、有效的抗肝纤维化治疗方法的关键节点。

2.3 Wnt信号通路对肝脏的保护作用 Wnt信号通路在肝脏中发挥保护作用，有延缓肝脏疾病进展的作用。Tan等[26]报道，在肝细胞核因子3γ（hepatocyte nuclear factor 3γ，HNF3γ）的驱动下β-catenin被特异性敲除后，将发生严重的氧化应激作用及肝细胞凋亡增加，导致胎儿期的肝脏停止发育或坏死，并提出在特异性敲除β-catenin会延缓肝细胞再生的过程。敲除β-catenin会增高肝细胞的氧化应激，影响肝细胞线粒体的功能，导致严重的肝脏损害[27]。Wnt/β-catenin信号通路的激活，可以上调血清/肾上腺激素调节激酶1（serum/glucocorticoid regulated kinase 1），从而抑制促凋亡基因Foxo3A通过乙醇化作用及磷酸化作用诱导的肝细胞凋亡[28]。β-catenin不止参与了肝细胞再生，还参与肝细胞凋亡过程的调节，研究发现乙醇所致肝细胞损伤、肝细胞凋亡程度与Wnt/β-catenin信号通路的激活成负相关，肝损伤细胞促凋亡基因Foxo3A表达增加与肝细胞Wnt/β-catenin信号通路的下降有关，此外Wnt/β-catenin信号通路的激活可上调血清/肾上腺激素调节激酶1（serum/glucocorticoid regulated kinase 1）而抑制肝细胞胰岛素抵抗的作用，并可减轻肝细胞炎症活动及肝细胞脂肪变性，Wnt/β-catenin信号通路的激活可以延缓各种肝细胞致病因素（特别是乙醇）所的致肝细胞损伤[29]，最终延缓肝脏疾病的进展。

Wnt信号通路在肝细胞再生、肝细胞凋亡及肝细胞炎症活动发挥重要的作用，适量的Wnt蛋白是促进肝细胞再生、减少肝细胞损伤和延缓肝脏疾病进展中的关键蛋白，对Wnt蛋白、Wnt信号通路的进一步探索，可能发现更多其在肝纤维化及其他肝脏疾病中的作用，有望作为治疗肝纤维化、延缓肝脏疾病的潜在方向。

3 Wnt信号通路与TGF-β及NF-κB信号通路的联系

3.1 Wnt信号通路与TGF-β/smad信号通路 TGF-β是促进肝纤维化发展最重要的细胞因子之一，在肝纤维化患者中，TGF-β表达与肝纤维化的严重程度相关[30]，TGF-β信号通路在肝纤维化发生发展的发挥重要作用。有研究显示[31]，TGF-β/samd2/3信号通路依赖β-catenin促进HSCs激活转化为肌成纤维细胞，Wnt3a能上调这一信号通路表达而促进HSC激活，并增加依赖smad的TGF的自分泌而促进激活转化后的肌成纤维细胞的分化，最终导致HSC的激活及肌成纤维细胞的分化增加。Wnt/β-catenin信号通路能抑制GSK3β使磷酸化的Smad3处于稳定状态，磷酸化的Smad促进Wnt/β-catenin信号通路的表达上调，同时抑制胞质内的β-catenin分解，使Wnt/β-catenin信号维持在较高水平[32]。Axin是Wnt信号通路与TGF-β/smad信号通路相关作用的节点，它可活化TGF-β受体激活TGF-β信号通路，并提高TGF-β的转录活性，同时TGF-β信号抑制支架蛋白1（Axin1）和支架蛋白2（Axin2）表达而上调Wnt信号通路[33]。NikS等[34]研究提出TGF-β促进β-catenin与结合复合物的解离，在存在Wnt信號时可通过smad3的作用促进β-catenin转移入细胞核内，加速Wnt信号通路的激活。Wnt信号激活后β-catenin与细胞核内具有高迁移基因框转录因子及T淋巴细胞因子/淋巴细胞增强因子（T cell factor/lymphoid enhancer factory，TCF/LEF）成员结合，smad3能与此复合体结合，共同调节靶基因活性，调节细胞的生物学行为。Wnt信号通路和TGF-β/smad信号通路均是肝纤维化中的重要信号通路，TGF-β/smad信号通路可加速Wnt信号通路及上调Wnt信号通路水平，对于两者之间的联系及相互作用节点的深入研究，将有助于在肝纤维化的预防及治疗上发现新的靶点。

3.2 Wnt信号通路与NF-κB信号通路 核转录因子（nuclear transcription factor-kappa B，NF-κB）是一种具有转录激活功能的蛋白质，二聚体P65/P50是其发挥生物学功能的主要形式。miR-126可抑制IκBα蛋白表达，上调的miR-126使IκBα表达及促进TGF-β相关基因和胶原mRNA的表达，导致NF-κB信号通路激活，活化NF-κB信号通路可促进HSCs活化转化为肌成纤维细胞，并促进释放促炎性因子，在肝纤维化中发挥作用，NF-κB与肝纤维化呈正相关[35]。研究表明[36]，Wnt信号通路与NF-κB信号通路通过β-catenin相互联系，β-catenin能与P65结合复合物，使β-catenin在胞质内水平降低，促进P65转移和激活，从而促进NF-κB信号通路的活化及维持其活性。孙敬波等[37]提出NF-κB抑制蛋白（IκB）磷酸激酶IκKα等抑制β-catenin降解，增加胞内β-catenin含量，促进Wnt信号通路靶基因的转录活性，而IκKβ的作用则相反，增加β-catenin磷酸化使其内胞内含量下调。

Wnt信号通路与NF-κB信号通路在肝纤维化过程中相关作用，对二者相关作用机制的研究可能为防止、逆转肝纤维化，防止肝硬化和肝癌提供新的思路。

4总结与展望

肝纤维化是各种慢性肝病是发展为肝硬化的必经阶段，也是发展至肝癌的主要原因，越来越受到关注。Wnt、TGF-β/smads、NF-κB信号通路均与参与到肝纤维化发生、发展过程中，发挥非常重要的作用。本文介绍的Wnt信号通路在肝纤维化中发挥的重要作用及其与TGF-β及NF-κB信号通路之间的联系在肝纤维化的形成及进展中发挥生物学功能，适量的Wnt信号蛋白在肝脏疾病中还发挥一定保护作用，针对Wnt信号通路中的各个环节及其与其他信号通路对话的深入探索，使它们在肝纤维化过程中的作用更明确、更清晰，探索它们在肝纤维化、肝脏疾病中的作用，探索新的、更适用于临床及更有效的肝纤维化治疗策略。

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收稿日期：2017-11-9；修回日期：2018-2-11

编辑/杨倩