Wnt 信号通路调控细胞凋亡与坏死研究进展

2020-12-03陈少霖黄静通讯作者

医药前沿 2020年36期

陈少霖黄静（通讯作者）

（1 深圳市人民医院急诊科ElCU 广东深圳 518020）

（2 中山大学第三附属医院呼吸与重症医学科广东广州 510630）

Wnt 信号传导途径主要类型包括Wnt/β-连环蛋白信号通路（Wnt/β-catenin）、平面细胞极性通路（planar cell polarity pathway）、Wnt/Ca2+通路、节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的胞内通路[1，2]。在上述通路中以经典的Wnt/β-连环蛋白信号通路在炎性反应、细胞凋亡及肿瘤方面的研究最为广泛。Wnt/β-连环蛋白信号通路在近年来的研究中被证实不仅在动物早期胚胎发育进程中脑及神经系统的形成中有重要作用，还对造血干细胞的自我更新有重要影响，并能够在一定程度上维持小肠组织稳定性，参与调控骨密度及脂肪细胞分化。

1.Wnt信号转导通路

Wnt 基因是Nusse 等[3]人于1982 年在针对大鼠乳头状瘤研究过程中最先发现的，并通过诱导大鼠形成乳腺恶性肿瘤后，通过克隆获得了一种原癌基因，这种基因蛋白具有传递细胞间生长或发育信号的能力，该编码基因被命名为Int1，Wnt 是一种分泌型糖蛋白，包含一段信号肽和23 ～24 个数量的位置相对保守半胱氨酸残基。Wnt 基因蛋白可通过分泌作用同在细胞膜表明的受体发生结合，并促使细胞中信号通路发生激活，对下游靶基因的表达有关键性调控作用，其在胚胎发育进程中对细胞增殖、分裂、极性、凋亡以及转移中发挥着及其重要的作用。

2.经典信号通路

Wnt/β-连环蛋白被证实在动物细胞的多种生命活动中扮演着重要角色，其中包括细胞凋亡及坏死过程。Wnt/β-连环蛋白的主要配体为Wnt3a，受体注意以Fz 及LRP5/6 为主。其中Fz 作为其次跨膜蛋白，同G 单笔偶联受体在结构上具有较高相似性。LRP5/6 则属于一种单次跨膜的低密度脂蛋白受体相关蛋白。在配体同细胞膜表面的特异性受体发生结合后，刺激信号则可传递至β-连环蛋白，这种功能作用十分重要的蛋白物质随后便在细胞核中发生聚集，进而在核内影响相关靶基因的表达走向，最终发挥了Wnt/β-连环蛋白信号转导通路的作用。而在Wnt/β-连环蛋白信号通路未启动条件下，即Wnt 信号未激活时，细胞中的β-连环蛋白同轴蛋白（Axin）、丝/苏氨酸蛋白激酶3（GSK-3）、腺瘤结肠息肉蛋白（APC）以及细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子1（CK1）等物质可共同形成的功能性复合物，该蛋白复合物对Wnt/β-连环蛋白有降解能力，可使细胞中的Wnt/β-连环蛋白含量水平急剧降低。在细胞外部Wnt 蛋白同胞膜表面受体Fz及LRP5/6 等发生结合后，受体膜内区可对蓬乱蛋白1（Dv1）发挥调控作用，后者同其他相关蛋白物质协同使Wnt/β-连环蛋白由降解复合物中解离下来，Wnt/β-连环蛋白开始出现一定积累，转移至细胞核，同T 细胞因子/淋巴增强因子（TCF/LEF）结合形成一种功能习惯复合物，对下游靶基因的转录行使调控功能，Wnt/β-连环蛋白信号转动通路得以活化[4-5]。

3.Wnt信号通路与疾病的关联性

科学研究表明，Wnt/β-连环蛋白信号转动通路在机体生长发育中发挥着重要作用，在发生异常后，可导致细胞或生物体功能出现不同程度的障碍或损害。其中Wnt/β-连环蛋白信号通路发生缺陷后，可引起机体出现发育缺陷问题，甚至导致风湿性关节炎、心血管疾病或恶性肿瘤等。Wnt/β-连环蛋白信号通路同恶性肿瘤发生发展的关系成为历年来相关领域专家学者的研究重点。据相关报道指出Wnt/β-连环蛋白信号本身的成员即存在癌基因及抑癌基因，包括APC、β-连环蛋白以及Axin 等通路基因发生突变或丢失极易发生异常的通路激活现象，着可能同恶性肿瘤疾病的发生密切相关。包括胃部恶性肿瘤、膀胱癌、宫颈癌、前列腺癌以及乳腺癌和结直肠癌等，在这些恶性肿瘤组织细胞中均可检测到Wnt 蛋白及Wnt 信号通路相关分子存在异常表达现象。在近年来的既往研究中，发现β-连环蛋白水平失控或APC 基因发生突变均能够引发结直肠恶性肿瘤发生。Wnt2蛋白被证实在直肠恶性肿瘤的发生及发展多个阶段均有过度表达表现。此外Wnt5a 被发现在直肠癌、非小细胞肺癌、前列腺癌以及黑色素瘤中均存在过度表达现象。越来越多的研究表明，肺部恶性肿瘤同Wnt/β-连环蛋白信号通路存在密切联系。Wnt/β-连环蛋白信号通路同人类包括自身免疫性疾病或肿瘤在内的多种疾病发生发展关系逐渐被揭示，着也为我们对人类诸多疾病的防控治疗提供了新思路。

4.Wnt信号通路调控细胞凋亡

细胞凋亡本身是一种受基因严格调控的机制，半胱天冬酶家族被证实在细胞凋亡进程中扮演着关键性角色，根据对半胱天冬酶家族的依赖性，可将细胞凋亡途径分裂三大类型：

4.1 内源性途径

细胞凋亡线粒体途径即内源性途径，线粒体在细胞中作为“能量工厂”角色存在的，在细胞凋亡中发挥着中心调控功能。在细胞发生基因损伤、氧化应激、供养不足以及放化疗刺激等因素发生损伤后，存在于线粒体外膜的一类调控因子Bcl-2 开始发挥作用，Bcl-2 基因蛋白可影响线粒体膜电位变化，同时可刺激活化Bax 基因蛋白，促使细胞色素C（CytoC）、Smac/DIABLO蛋白以及细胞凋亡诱导因子（AIF）的形成释放。线粒体还可分泌大量半胱天冬酶，线粒体渗透转运空的开放及线粒体跨膜电位消失均易导致细胞色素C 由线粒体释放到胞质中，同时还刺激活化了半胱天冬酶9，开启细胞凋亡进程。

4.2 外源性通路

细胞凋亡的外源性通路即死亡受体途径，是有胞膜表面的思盎受体所控制，包括Fas 以及肿瘤坏死因子受体家族（TNF-R）所介导引发的细胞带我，目前相关领域针对这一途径的研究非常广泛。死亡受体可通过募集死亡效应物继而刺激激活半胱天冬酶8、活化后的半胱天冬酶85 亦可通过两种途径刺激引发细胞凋亡：①线粒体以来途径，半胱天冬酶8 刺激激活线粒体膜表的Bcl-2 蛋白家族促凋亡蛋白，引发线粒体膜电势丧失，同时促使线粒体膜通透性增大，继而导致大量细胞色素C 释放；②线粒体非依赖途径中，半胱天冬酶8 对下游的半胱天冬酶家族分子发生直接刺激作用，引发半胱天冬酶家族的级联反应，继而导致效应蛋白半胱天冬酶接受信号，最终开启细胞凋亡程式[6-9]。

4.3 内质网途径

内质网不仅作为蛋白质的加工场所，还对胞内钙离子浓度水平稳定有控制作用，科学研究表明，内质网在细胞凋亡进程中扮演着重要调控角色。在内质网中钙离子平衡被打破或发生未折叠蛋白质的过多堆积时，即出现内质网失常现象，细胞则可启动凋亡程式、内质网凋亡信号途径的具体机制仍未完全明确，主要过程为内质网释放蛋白分子同半胱天冬酶8、bap31 以及IRE1 蛋白作用形成蛋白复合物，继而介导Bcl-2 表达并作用于线粒体，线粒体细胞凋亡信号转动通路因此启动[10-11]。