Wnt通路在哮喘气道重塑中的作用及维生素D调控

黄 悦 张维溪

支气管哮喘是一种慢性气道炎性疾病，临床表现为胸闷、喘息、呼吸困难及咳嗽。气道重塑是哮喘的典型病理生理特征，在哮喘早期即可发生，如何预防或缓解气道重塑将成为治疗哮喘的重要靶点。而Wnt信号转导通路在哮喘气道重塑中起着一定的作用。维生素D作为一种可由自身合成的激素，在正常人体生长发育中起着重要的作用。近年来研究发现维生素D在哮喘预防及治疗中的作用亦不容小觑。然而，维生素D对哮喘的调节机制尚不明确，本文就维生素D与Wnt信号转导通路的潜在关系进行阐述，为维生素D预防及治疗哮喘提供依据。

一、 Wnt信号通路的生物学特性

Wnt信号传导通路是一条古老的，进化保守的信号传导通路。早期研究表明，影响果蝇生长发育的突变体，无翼(wg)与诱导小鼠乳腺肿瘤基因int-1同源，统一命名为Wnt[1～3]。在哺乳动物中，Wnt配体家族由19种不同的配体组成，并根据是否依赖β-catenin的激活转录，分为经典Wnt/β-catenin通路及非经典Wnt通路[4]。

在经典Wnt/β-catenin通路中，β-catenin作为黏附连接蛋白，与细胞骨架粘连中至关重要，且其转移至核内，即可发挥其对转录过程的调节作用[5]。 Wnt信号的激活通过结合卷曲蛋白受体(FZD1-10)，利用低密度脂蛋白相关蛋白LRP5/6信号转导，致β-catenin破坏复合物失活，从而使β-catenin在胞质中积累并进入细胞核[6，7]。非经典Wnt信号转导通路的激活依赖于特定Wnt配体与FZD受体的结合，不同于经典途径的是，它独立于LPR5/6共受体。非经典的Wnt信号转导涉及平面细胞极性(PCP途径)，钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/CAMKⅡ)信号转导和(或)各种较不明确的下游效应分子的细胞内信号转导分子的激活。近年来，越来越多实验发现了Wnt信号通路在肺部疾病发生、发展的作用，如哮喘、COPD、肺动脉高压及特发性肺纤维化等[8，9]。本文主要就哮喘进行阐述。

二、Wnt信号通路与气道重塑

支气管哮喘是一种慢性气道炎性疾病，气道重塑是其主要病理生理特征，且在疾病早期即可出现，表现为气道平滑肌增厚、气道基膜增厚、细胞外基质沉积、炎性细胞浸润和腺体增生肥大[10]。Kwak等[11]研究表明，哮喘患者痰液中Wnt7α表达量较正常人明显升高，而在哮喘小鼠中，Wnt/β-catenin表达量增加，若抑制Wnt/β-catenin通路，小鼠上皮下纤维化及胶原累积明显减少，气道重塑程度明显降低。

在哮喘气道重塑过程中，气道平滑肌的增殖与重构起着至关重要的作用。有研究表明，Wnt通路中的一些信号转导组分可激活GSK3β信号介导的哮喘气道平滑肌(ASM)重构[12]。Kumawat等[13]研究显示，从哮喘患者中分离的气道平滑肌细胞Wnt-5α的表达量显著高于正常组，且受气道平滑肌表达胶原和纤连蛋白所需的TGF-β所诱导。有研究表明，使用ICG-001，干扰β-catenin/CPB结合，可强烈且剂量依赖性的抑制平滑肌的生长，抑制由TGF-β1诱导的细胞外基质的生成。在卵清蛋白(OVA)致敏的哮喘小鼠模型中，β-catenin靶基因的表达对OVA刺激敏感，ICG-001局部治疗可以预防此变化。有趣的是，ICG-001剂量依赖性地减少了重复OVA激发后的气道平滑厚度，但对气道周围胶原沉积，黏液分泌或嗜酸性粒细胞浸润没有影响[14]。此外，在他们气道平滑肌细胞的研究中发现，在收缩的平滑肌细胞中，Wnt-11优先表达，并在TGF-β1诱导肌细胞成熟后，Wnt-11表达量明显上调。抑制Wnt-11的表达后，TGF-β1诱导的平滑肌-α-肌动蛋白表达明显被抑制[15]。

然而，Reuter等[16]研究指出，Wnt-11过表达可减轻哮喘小鼠气道炎性和气道高反应性，并在体外实验中证明，抑制β-catenin降解，可导致DC依赖型T细胞活化受损。

三、维生素D与Wnt信号通路

维生素D是一种脂溶性维生素，其在生物体内的主要活性成分为1-25(OH)2D3。维生素D参与调节体内固有免疫及适应性免疫过程[17]。有研究显示，维生素D受体缺失小鼠中，血清IgE水平明显高于野生型小鼠，足量的维生素D血清浓度有利于维持血清低IgE环境[18]。故有实验证明，维生素D缺乏不仅对生长发育过程产生影响，且在不同的过敏性疾病如哮喘、特应性皮炎和食物过敏等起重要作用[19]。在对哮喘疾病的研究中，Hollams等[20]对高危儿童维生素D与哮喘前10年的前瞻性研究，发现婴儿期及学龄前期(0.5岁、2～3岁)的维生素D缺乏增加了之后哮喘、喘息及过敏症状的发生率。最新研究表明，维生素D也可通过影响肠道菌群的组成与分布及气道抗病毒能力等，进而影响哮喘的发生、发展[21，22]。

维生素D缺乏可增加哮喘患病率，Kim等[23]通过对韩国80名6～14岁儿童的血清维生素D及肺功能的调查，发现儿童哮喘患者血清维生素D浓度明显低于正常儿童血清维生素D浓度，且维生素D浓度每下降1ng/ml，哮喘患病率即增加0.79倍。此外有研究发现，维生素D浓度与呼出气一氧化氮(FeNO)、第1秒用力呼出量(FEV1)、用力肺活量及哮喘严重度相关[24～26]。

然而，维生素D调控哮喘发生、发展的具体机制尚不明确。1-25(OH)2D3为维生素D的活化形式，在体内各个系统中都起到重要的作用。Youngtae等[27]在小鼠胸腺肿瘤原始细胞的研究中，通过向FVB/N小鼠左侧乳房脂肪中原位种植胸腺肿瘤干细胞，分别予以普通饲料、维生素D缺乏饲料及维生素D补充饲料喂养，普通饲料组予以腹腔注射1-25(OH)2D3，与维生素D缺乏饲料喂养组比较，1-25(OH)2D3注射组与维生素D补充饮食组肿瘤生长速度明显降低，β-catenin表达量降低，且在乳腺肿瘤干细胞培养中，1-25(OH)2D3通过抑制Wnt/β-catenin通路降低增殖率及肿瘤球形成。通过向肿瘤干细胞中转染过表达β-catenin的质粒，发现可抵抗其抑制肿瘤球体形成的作用。Gröschel等[28]通过对CB-17严重免疫缺陷小鼠分别予以低浓度维生素D饲料及高浓度维生素D饲料进行饲养，发现饲喂高维生素D的小鼠结肠中，促进β-catenin降解的ROR2的表达水平上调，而β-catenin和TCF4蛋白表达降低。而腺瘤细胞系(LT97)细胞培养中，1-25(OH)2D3可增加其细胞分化，并降低核β-catenin及Wnt靶基因BCL-2表达水平，有研究显示,1-25(OH)2D3可促进DKK-1及DKK-4的基因表达，从而抑制Wnt通路[29]。

维生素D受体(VDR)为1-25(OH)2D3的核受体，为核受体超家族的成员，是一种配体调节的转录因子，可与靶基因的特定序列结合并调节其表达[29]。Al-Hendy等[30]通过利用不同浓度1-25(OH)2D3培养基分别培养人子宫肌瘤细胞系(HuLM)及人原代子宫肌瘤细胞(PUF cells)，发现β-catenin、Wnt-4及Wnt诱导的分泌性蛋白1(Wisp1)表达均下降。然而，沉默人子宫平滑肌细胞系(UtSMC)的VDR基因后，其Wnt-4、β-catenin表达量增加，且正常子宫肌细胞的增殖率增加，并促使细胞外基质的生成及纤维化进展。Lim等[31]通过人角质细胞及人卵泡真皮乳头细胞(DP cells)，利用DKK-1处理后，VDR及β-catenin表达量呈剂量依赖性降低。此外，有研究表明，1-25(OH)2D3可通过促进VDR与β-catenin结合及诱导E-钙黏蛋白的表达抑制Wnt/β-catenin通路[29]。然而，在哮喘气道重塑中，维生素D是否通过Wnt信号转导通路调控哮喘的发生、发展还有待研究。

四、展 望

Wnt信号通路通过促进平滑肌增殖与收缩、上皮纤维化、胶原沉积等促进哮喘气道重塑的发生。维生素D作为可由自身合成的类激素维生素，可通过调节免疫功能、增强气道抗病毒能力等改善或延缓哮喘的发生、发展。然而，大量临床试验证明，维生素D缺乏可促进哮喘的发生，且在哮喘儿童中亦存在大量维生素D缺乏者，并增加其哮喘急性发作可能及哮喘控制不佳等情况。但维生素D在哮喘中的作用机制尚不明确。旁观其他各系统疾病，维生素D被证实与Wnt信号通路有关，可能作为未来改善支气管哮喘气道重塑的治疗靶点，值得进一步研究。