Wnt信号通路在心血管疾病中的调控作用研究进展

贾汉旗 韩向东

[摘要] 近年来Wnt信号通路与心血管疾病的研究越来越受重视，Wnt信号通路调控着心脏和血管的发育，在罹患心血管疾病时该通路会被再次激活从而发挥调控作用。本综述主要介绍Wnt信号通路的主要分类及其主要成员，以及各成员是如何参与到心血管疾病的发生、发展过程中的。本综述还简要介绍了众多成员为Wnt通路调控心血管疾病提供的许多有潜力的靶点，以及中药作用于这些靶点防治心血管疾病的进展及前景。

[关键词] Wnt信号通路;冠心病;高血压;心肌缺血再灌注损伤;心肌纤维化

[中图分类号] R543          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）02（a）-0051-04

[Abstract] In recent years， more and more attention has been paid to the study of the Wnt signaling pathway and cardiovascular diseases. The Wnt signaling pathway regulates the development of the heart and blood vessels， and the pathway will be reactivated in the case of cardiovascular diseases and thus play a regulatory role. This review mainly introduces the main classification of Wnt signaling pathway and its main members， and how members are involved in the occurrence and development of cardiovascular diseases. This review also provides a brief introduction to many potential targets for the regulation of cardiovascular diseases by Wnt pathway and the prospects for the prevention and treatment of cardiovascular diseases by these targets.

[Key words] Wnt signaling pathway; Coronary heart disease; Hypertension; Myocardial ischemia reperfusion injury; Myocardial fibrosis

Wnt信号通路是一条非常保守的信号通路，对控制胚胎形成具有重要作用，通常认为其与肿瘤的发生关系密切。该通路的基因最初由Roel Nusse偶然发现，后为深入研究，正式命名为Wnt基因，由该基因介导的信号传导通路被称为Wnt信号通路[1]。Wnts配体被分为两类，即Wnt1类和Wnt5a类，Wnt1类激活Wnt经典信号通路，Wnt5a类激活非经典信号通路。如今共有19种Wnt蛋白成员被发现。

Wnt通路在肿瘤、骨质疏松、冠心病等过程中均发挥重要的调控作用。此外，Wnt信号通路在影响冠心病、高血压、心肌纤维化等方面的作用，已经成为心血管疾病研究中的一大热点。

1 Wnt信號通路简介

Wnt信号通路由细胞外的Wnt配体蛋白、细胞膜上的受体部分、细胞浆中的信号传导部分和细胞核内的转录调控部分组成。根据Wnt蛋白转导信号的方式，通常认为有三个主要分支：

①经典Wnt途径：即Wnt/β-catenin通路，主要包括：配体（Wnt家族）、跨膜受体（Frizzled家族和LRP-5/6）、胞浆调节蛋白（APC、Axin、β-catenin、Dsh、GSK-3β等）和核内转录因子（TCF/LEF1家族）等。当Wnt分子与Frizzled受体结合后，通过受体与Dsh的相互作用以及降低GSK-3β降解β-catenin，使β-catenin在胞浆内累积并转位入核，再与核内转录因子TCF/LEF1共同作用，激活下游靶基因，引发生物学效应。

②平面细胞极性（PCP）途径：此通路与Wnt经典途径的区别在于Dsh处，在构成Dsh的三个保守区域，即PDZ、DIX和DEP中，PDZ和DIX参与Wnt经典途径;而DEP则参与JNK通路的激活和建立PCP。这条途径的激活需要Wnt7a与Frizzled受体结合，激活下游靶基因（Dsh、Van-Gogh、prickle、Strabismu、diego和flamingo）引发生物学效应。

③Wnt/Ca2+通路：Wnt蛋白与相应的Fz受体结合，通过蛋白相互作用，生成二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG）及三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）。Ca2+和磷脂酰丝氨酸帮助留在细胞膜上的DAG激活蛋白激酶C（pro-tein kinase C，PKC），PKC影响细胞内信息传递，发挥生理生化作用。IP3是Ca2+通道激活剂，IP3既能够使内质网存储的Ca2+释放到胞质里又可以使细胞外Ca2+向细胞内富集，Ca2+能够激活PKC和钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ（Ca2+-calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ，CamKⅡ），即钙调蛋白（calmodulin，CaM）。而后Ca2+与CaM结合激活下游蛋白，引发生物学效应。

2 Wnt信号通路与心血管疾病的关系

最新发布的《中国心血管病报道2017》显示，我国心血管病（CVD）患病率与死亡率仍处于上升阶段。CVD死亡占居民疾病死亡构成的40%以上，高于肿瘤等其他疾病，居于首位[2]。2004年至今中国CVD负担日益增加，成为重大公共卫生问题，亟待解决。

2.1 Wnt信号通路与冠状动脉粥样硬化性心脏病

《中国卫生和计划生育统计年鉴（2016）》显示，中国城市和农村居民冠心病（CHD）死亡率仍在继续上升，尤以农村地区CHD死亡率上升明显[3]。

研究表明，在CHD缺血缺氧的病理状态下，沉默的Wnt信号通路被过度激活，其相关分子β-catenin、c-Myc、DVL表达增强，并诱导了心肌凋亡[4-5]。老年CHD患者血浆Wnt5a水平显著高于对照组，并随冠脉狭窄程度的加重而升高。Wnt5a配体可以激活非经典Wnt通路发挥作用，在一定程度上Wnt5a可用于诊断CHD的发生[6]。同时，Wnt5a是众多炎症介质中的一个，通过Wnt/Ca2+通路信号通路活化核因子（NF-κB）促使血管内皮细胞炎性反应的发生。Wnt通路的抑制剂DKK-1可以通过影响高脂血清培养的血管平滑肌细胞（VSMCs）增殖来减缓动脉粥样硬化的发生[7]，当N-cadherin在VSMCs中过表达时，抑制经典的Wnt信号通路可使VSMCs的增殖减少55%[8]。抑制该通路可以通过影响此通路各环节来实现。也有研究显示，抑制Wnt信号通路可减少心肌梗死面积，降低心肌细胞凋亡，改善心功能。用DKK-1抑制Wnt经典通路时，高糖诱导的H9c2心肌细胞凋亡率明显下降[9]。Kaga等[10]发现用GSK-3β抑制劑锂干预后细胞内的β-catenin聚集减少，同时心肌细胞和血管内皮的凋亡减少。Wnt11蛋白可以通过调节NF-κB来抑制炎性细胞因子的基因表达，改善心功能，提高心肌梗死患者的生存率[11]。

2.2 Wnt信号通路与高血压

高血压是许多心血管疾病的危险因素，《中国居民营养与慢性病状况报告（2015）》指出：2012年中国≥18岁居民高血压患病率为25.2%，总数约2.7亿。2010年儿童高血压患病率为14.5%，且随年龄增加呈上升趋势[12]。

研究显示，Wnt5a在肥胖高血压儿童中显著升高，与血压呈显著正相关[13]。相应的，有研究显示，腹型肥胖人群血清Wnt5a增高，其机制可能与Wnt5a参与脂代谢有关[14]，Wnt5a介导的炎症可能是腹型肥胖与高血压之间的“纽带”。

2.3 Wnt信号通路与心肌纤维化

心肌纤维化（MF），即心肌钙化，严重影响心肌功能。Wnt信号通路和人体中很多脏器纤维化都有密切的关系，在MF的过程中，交感神经系统和肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的异常活化起到了重要的作用。AngⅡ和Aldosterone是RAAS中重要的活性因子，在体外大鼠的成纤维细胞中，利用RNAi技术沉默Wnt1可以观察到AngⅡ和Aldosterone所诱导的成纤维细胞增殖和胶原表达下降，证明了Wnt1可能对上述两个活性因子诱导的纤维化过程有重要影响[15]。同时，分泌型卷曲相关蛋白（SFRP）2也可以降低实验动物的纤维化程度，也为Wnt通路影响MF提供了佐证。Wnt通路的抑制剂XAV939能够降低β-catenin在心肌成纤维细胞（CFs）中的含量，并且降低由高糖引起的CFs的增殖;而在利用激动剂SKL2001时，可恢复CFs的增殖[16]。鼠成纤维细胞中表达的PCP蛋白水平增加，可刺激前胶原反应加速胶原沉积，证明了Wnt信号通路中的PCP途径也参与到了心肌纤维化的进程中，高血糖也是。

在CFs中，检测出Fzd-1和Fzd-2的受体和胞内信号转导分子dishevelled-1（DVL-1）的表达。Zhang等[17]研究显示，disheveled-1基因敲除小鼠与CaMKⅡδ和CaMKⅡγ双敲除小鼠杂交，这些小鼠显示正常的心脏表型，没有心脏肥大、纤维化、凋亡或左心室功能障碍，由此能佐证Wnt非经典通路在MF中发挥的作用[17]。研究显示，在高浓度下，sFRP2在体外抑制金属蛋白酶Bmp1活性并因此抑制胶原沉积，将其注射入大鼠的梗塞区域可以减少纤维化，改善心脏功能[18]。此外，可溶性Fzd相关蛋白或第二信使β-catenin的表达已被证明可以减少梗死区域的扩展和改善心肌梗死后心功能。Fzd是这些Wnt配体的主要受体，Wnt/Fzd信号通路非常复杂，可分为β-catenin依赖通路和非β-catenin依赖通路，而钙是后者的第二信使。

2.4 Wnt信号通路与缺血再灌注损伤

心肌缺血再灌注损伤是指在心肌缺血发生后，在恢复灌流的过程中心肌细胞反而会受到更严重的损伤。目前认为能量代谢障碍、氧自由基及钙超载是造成心肌缺血再灌注损伤的主要发病机制。研究认为，发生再灌注损伤后，心肌细胞中的Frizzled-2和Wnt5a表达增加，两者结合能够触发细胞内Ca2+释放，并且可以激活PKC和CamKⅡ等Ca2+敏感性的激酶[19]。白藜芦醇（RES）抑制缺血再灌注损伤心肌细胞钙离子超载的效应，并减少了Wnt5a和Fzd-2的表达，为Wnt非经典通路在缺血再灌注损伤过程中发挥的作用提供了佐证[20]。更有研究表明，抑制Wnt通路对凋亡基因Bcl-2产生影响，从而减少再灌注损伤[21]。

2.5 Wnt信号通路与心肌肥大

心肌肥厚也是导致心律失常和心力衰竭的重要因素。在心肌肥厚区域，Wnt通路的上游分子如Fzd和DVL呈现过表达。心肌受到外界刺激，Wnt经典通路被激活，抑制GSK-3β的活性，使β-catenin在胞质内稳定并富集，进而引起心肌肥大，只是目前β-catenin的水平与心肌肥厚程度的关系尚无定论。Tcf/Lef是经典途径的靶向下游分子，也会参与心肌肥大和左室改变。SFRPs直接结合Wnt配体，从而有可能干扰经典及非经典Wnt通路。SFRP1和SFRP2对心肌重塑具有有益的作用，其机制可能与血管生成和抗炎有关[22]。SFRP3可能通过影响Wnt通路抑制心肌肥厚[23]。进一步研究表明，在Wnt经典途径中，提高GSK-3β活性可增加降解β-catenin，可使小鼠抵抗压力超负荷引起的心肌肥大。

在Wnt非經典途径中发现，Wnt/Ca2+通路中Ca2+的聚集能激活CaMKⅡ和CaCN，这些酶的激活可以致小鼠心肌肥厚，反之，抑制这些酶的激活可以抑制心肌肥厚的进程，但其与经典Wnt途径的相互影响的关系尚不清楚[24]。

2.6 Wnt信号通路与糖尿病心肌病

糖尿病心肌病（DCM）是糖尿病患者在长期高糖环境下并发的心肌病，左室肥大、心肌间质及血管周围纤维化是其主要特征。研究显示：高血糖刺激成纤维细胞增殖是因其异常激活了Wnt通路，而抑制Wnt通路的异常传导可以在一定程度上控制高糖刺激后CFs功能的改变[25]。除代谢因素和细胞学病变外，心脏局部的RAS的激活在其发生、发展过程中起到了重要的作用，血管紧张素受体拮抗剂（ARB）类药物对AngⅡ具有拮抗作用，减轻氧化损伤、炎性反应及心肌纤维化。研究显示：在ARB类药物奥美沙坦酯的干预下，Wnt通路的激活受到抑制从而产生心肌保护作用[26]，为临床应用该类药物提供新的思路。

3 中医药干预Wnt通路对心血管疾病的影响

中医药在心血管疾病的治疗领域发挥着重要的作用，而其中一些就是通过干预Wnt信号通路来发挥作用。研究显示，黄芩苷可以抑制β-catenin的高表达减轻H2O2诱导的心肌细胞氧化损伤[27]。韩路拓[28]研究发现，活血化瘀方有效成分可以对高糖培养的CFs Wnt信号通路产生影响。脱氢紫堇碱、丹酚酸A、人参皂苷Re和人参皂苷Rg1可以抑制细胞增殖，抑制β-catenin的表达，上调P-GSK-3p的表达，对CFs的Wnt信号通路产生抑制。另一项研究发现，中成药稳心颗粒可明显减轻大鼠心肌肥厚，降低β-catenin和c-Myc蛋白表达，这显示中药可能通过影响Wnt信号通路来减轻心肌肥厚，不过其具体分子机制还未研究清楚[29]。

4 小结

当前，对于Wnt经典途径的研究较为深入，PCP途径和Wnt/Ca2+途径的研究较少，但后两者的机制和相互作用显然更为复杂。就心血管疾病来说，Wnt信号通路中活性GSK-3β调节β-catenin的含量及Wnt信号通路参与到Ca2+释放是当前研究的重点。随着研究工作的不断深入，在Wnt信号通路中，传统的细胞信号传导因子的调节作用会得到新方面的应用，使人们对Wnt信号通路中传导分子的认识不断深入;另一方面，人们对于Wnt信号通路本身也有了新的认识，其在心血管疾病中的调控作用越来越受到重视，但是还存在着很大的研究空间，例如Wnt通路中很多分子在不同条件下发挥着截然相反的作用，不同途径之间的交互作用以及他们发挥的调控作用都亟待学者们深入研究。

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（收稿日期：2018-06-01  本文编辑：罗乔荔）