中医药通过Wnt/β-catenin途径调节细胞凋亡与自噬的研究进展*

李 欢，陈 炜，何乾超，刁丽梅△

1 广西中医药大学研究生学院，广西 南宁 530001；2 广西中医药大学第一附属医院脑病一区

Wnt/β-catenin信号通路被称为经典Wnt信号传导途径，其主要通过β-catenin蛋白激活基因转录发挥作用。研究显示，Wnt/β-catenin信号传导通路参与了对诸多生命活动的调控，主要涉及细胞的增殖、分化、极化等。此外，发现Wnt/β-catenin信号通路在细胞自噬和细胞凋亡过程中也具有极强的调控作用，近年来，中医药领域以Wnt/β-catenin为切入点，深入挖掘中医药经该信号通路对细胞凋亡和自噬的调控作用，为中医药调节细胞及机体代谢活动提供了理论依据和治疗靶点。

1 Wnt/β-catenin信号通路与细胞凋亡及自噬的关系

Wnt/β-catenin信号传导通路是一种进化保守的信号级联，其涉及细胞增殖、迁移、侵袭、新陈代谢、自噬和凋亡等多种生物学过程［1］。无论是生物果蝇还是哺乳动物，Wnt/β-catenin信号传导通路的成员都具有显著的同源性，β-catenin作为一种细胞内信号传导蛋白，主要是调节细胞质内的β-catenin的稳定性。当有刺激信号时，β-catenin在细胞质中累积并转移至细胞核内，通过与共抑制因子/转录因子T细胞（TCF）/淋巴增强因子（LEF）转录因子相互作用调控靶基因表达［2］，这些基因与细胞膜上的受体复合物结合后激活细胞内多种信号转导分子参与调控细胞的分化、增殖和凋亡等过程［3］。以往研究表明，抑制Wnt/β-catenin信号通路可减弱存活信号并诱导细胞凋亡［4］。Wnt/β-catenin信号通路主要有上游蛋白（Wnt1和Wnt3a）及下游蛋白（Dvl2，βcatenin、C-myc和cyclin D），Wnt/β-catenin信号传导通路中的上游蛋白被上调，而下游蛋白由于自噬的活性而被下调［5］。其中c-Myc作为Wnt/β-catenin信号通路下游重要的调节因子，能够通过调节相关蛋白的表达来调控凋亡信号的传导，最终调节细胞增殖、凋亡和细胞周期的进程［6］。因此，Wnt/β-catenin信号通路的异常活化将会产生一系列病理后果。目前，诸多研究已经证明，突变的Wnt/β-catenin信号通路成分与多种疾病状况有关，在癌症［7］、肺脏疾病［8］、肾脏疾病［9］、心脏疾病［10］、神经系统疾病［11］、人类代谢性疾病［12］等生理和病理中起重要作用。

1.1 Wnt/β-catenin信号通路与细胞凋亡的关系Wnt基因编码的Wnt蛋白广泛分布于各种组织内，其发挥效应时需与靶细胞膜上的卷曲蛋白（Fz）受体和辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）结合，去激活被激活的DVL并经一系列复杂的细胞内信号转导，最后进入细胞核，调控基因表达（见图1）［13］。Wnt作为配体与G-蛋白偶联受体Fz结合后激活多种不同的信号通路。包括经典通路：即依赖于β-catenin的Wnt/β-catenin信号通路，这是目前我们对其机制了解最为清楚的一条通路，其涉及到β-catenin的稳定和核内转运，在细胞核内β-catenin作为转录信号复合物的一部分与转录因子TCF/LEF家族成员共同激活目的基因。在无Wnt/β-catenin配体情况下，β-catenin将由降解复合体（APC-Axin-GSK-3β）通过磷酸化降解，从而导致磷酸化的β-catenin泛素化和蛋白酶体降解。当Wnt与Fz和LRP5/6结合后将激活DVL，进而抑制降解复合体，使β-catenin在胞浆内积聚并转入细胞核以激活Wnt相关目的基因［14］。临床前，Wnt抑制剂功能的恢复与Wnt信号传导减弱、细胞增殖减少与凋亡增加有关。细胞凋亡是一种程序性细胞死亡，其结果是有序而有效地去除受损细胞，是引起多种疾病的关键因素。Azevedo等建立了大鼠束缚应激（RS）模型，观察到Wnt/β-catenin信号在接受RS的心脏中被激活［15］。另外，去甲肾上腺素（NE）对离体心肌细胞的作用还能提高Axis1水平，诱导细胞凋亡［16］。这说明Wnt信号通路与细胞凋亡紧密联系，且起重要调控作用。另有研究证实β-catenin沉默可增加磷酸化-p53蛋白、促凋亡蛋白bax和活性天冬氨酸蛋白水解酶3（caspase-3）的表达，降低抗凋亡相关蛋白如B淋巴细胞瘤2（Bcl-2）的表达［17］。Wnt/β-catenin通路激活所导致的胞浆中磷酸化β-catenin/β-catenin比值减低，可能诱导乳腺癌干细胞发生凋亡［18］。

图1 Wnt/β-catenin信号转导通路

1.2 Wnt/β-catenin信号通路与细胞自噬的关系自噬是一种将细胞物质传递给溶酶体降解的机制，导致细胞组分的基本周转，并提供能量和大分子前体，有助于细胞对生物分子的降解［19］。自噬通过维持细胞内环境和其他代谢应激而促进细胞存活，可参与过氧化物酶、线粒体和内质网等过程，在病理状态下调控多种疾病的代谢［20］。以往研究表明，自噬通过促进代谢压力下紊乱的降解来负调控Wnt信号［21］。β-catenin广泛存在于各种类型的细胞，细胞膜中最常见，是钙黏蛋白复合体的亚基。在致癌因子的作用下，β-catenin聚集于细胞质或细胞核中，与TCF/LEF结合后刺激肿瘤相关基因的过度表达，加快肿瘤的发生发展［22］。Wnt/β-catenin信号通路对肿瘤细胞的生长、癌变等生物过程均有显著调控作用，是肿瘤发生发展中最经典的信号通路之一，且越来越多的研究表明其与肿瘤细胞自噬有重要联系［23］。耿武军等［24］利用大脑中动脉线栓阻塞法建立大鼠脑缺血再灌注（CIR）损伤模型，并进行实验，结果证实Wnt/β-catenin信号通路通过调控自噬改善大鼠CIR的神经损伤。Wnt/β-catenin是肿瘤发生发展中经典的信号通路之一，抑制该通路也可诱导肿瘤细胞自噬的发生。Fan等［25］研究证明，自噬激活可促进肝癌细胞的转移和糖酵解，其机制之一是自噬通过激活Wnt/β-catenin信号传导诱导单羧酸盐转运蛋白1（MCT1）表达。

2 中医药通过Wnt/β-catenin途径调节细胞凋亡与自噬

中医药（包括单味中药及提取物、中药复方以及针灸等）对Wnt/β-catenin信号通路干预的作用机制的研究也成为诸多医家的聚焦点。尤其在细胞凋亡及自噬的研究领域，为中医药的起效机制及作用靶点提供了临床证据支持。

2.1 单味中药及提取物、复方和针灸疗法通过Wnt/β-catenin途径调节细胞凋亡与自噬

2.1.1 单味中药及提取物通过Wnt/β-catenin途径调节细胞凋亡与自噬 张洪等［26］运用青蒿琥酯培养大鼠肝星状细胞的方法，发现青蒿琥酯通过Wnt/β-catenin信号通路，抑制GSK-3β在ser9位的磷酸化，从而提高糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）的表达水平，促进对β-连环蛋白（β-catenin）的降解进而达到抑制肝星状细胞增殖和凋亡，起到抗肝纤维化的作用。刘文虎等［27］实验结果表明，姜黄素可抑制MKN45细胞的迁移和侵袭，调控相关蛋白的活性，最终诱导其凋亡，其机制可能与抑制Wnt3a/β-catenin/EMT通路，调控Bcl-2家族及caspase途径有关。吕君等［28］研究黄芪多糖对人肝癌Hep G2细胞增殖及凋亡的影响，发现黄芪甲苷多糖通过WNT/β-catenin信号通路促进肝癌细胞的生长、增殖和凋亡。陈杰等［29］研究结果提示Wnt/β-catenin通路可以通过影响LRP5及βcatenin蛋白的表达水平来促进成骨细胞增殖并抑制凋亡，实现对骨的调节作用，表明三七总皂苷治疗激素性股骨头坏死家兔是通过激活Wnt/βcatenin通路进而影响LRP5及β-catenin表达发挥作用。LI等［30］研究发现，槲皮素能抑制K562和K562R细胞的增殖并诱导其凋亡，通过影响Wnt/β-catenin信号通路、激活凋亡途径和细胞周期素来实现。CHI等［31］实验表明，苦参碱通过抑制胶质瘤细胞中PI3K/AKT和Wnt-β-catenin通路，下调circ-104075和Bcl-9的表达诱导细胞凋亡和自噬。LI等［32］研究证明雷公藤内酯（TPL）通过抑制Wnt/β-Catenin信号诱导自噬来抑制血管生成并诱导骨肉瘤细胞中的细胞凋亡。HU等［33］实验发现，姜黄素通过下调GPC3/WNT/β-catenin信号通路抑制肝癌细胞的增殖，其部分机制是通过自噬激活介导。LI等［34］通过逆转录定量聚合酶链反应，发现木犀草素（LTL）可以抵抗脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的大鼠心肌细胞肥大和自噬。证明沉默β-catenin可抑制LPS诱导的心肌肥大和自噬体的形成。FU等［35］发现白藜芦醇可抑制乳腺癌细胞MCF-7和SUM159分离的乳腺癌干细胞（BCSCs）的增殖，通过减弱Wnt/βcatenin信号通路诱导BCSCs细胞发生自噬效应。ZHANG等［36］实验研究发现，粉防己碱通过阻止细胞上皮-间质转化（EMT）抑制人肝细胞癌（HCC）的侵袭和迁移，其机制与粉防己碱阻断Wnt/βcatenin的途径活性及诱导HCC自噬紧密相关。

2.1.2 中药复方（或中成药）通过Wnt/βcatenin途径调节细胞凋亡 中药复方疗效的发挥往往由多个有效成分通过不同途径实现多成分、多靶点的协同作用，从而达到治疗疾病的目的。李华琼等［37］研究发现，定痫丸通过下调wnt/β-Catenin信号通路上的β-catenin、Wnt3a蛋白表达，抑制海马神经元凋亡，发挥抗癫痫作用。吕素飞等［38］实验表明，骨痹方可以通过Wnt5a的表达和β-catenin的调节，从而延缓软骨细胞。杨晓等［39］研究对数生长期的HCT116细胞，结果发现，健脾消癌方可有效调节Wnt/β-catenin活性，促进人结肠癌HCT116细胞凋亡并将其细胞周期从S期缩短至G1期。王延丽等［40］制备GPL模型，结果表明复方利左散能修复胃黏膜损伤，起到预防癌前病变的作用。其作用机制可能是通过干预胃黏膜增生、分化，抑制细胞中多个上下游分子表达，诱导细胞凋亡，从而阻断癌前病变。张保静等［41］研究发现，健脾清热活血方可通过介导Wnt/β-catenin通路，干预SW480细胞G1期，加速细胞凋亡进程发挥抗癌作用。XIA等［42］通过体外实验证明加味洋河汤具有预防软骨细胞凋亡、保持细胞外基质完整性和抗炎等疗效。其机制之一是加味洋河汤可通过Wnt/β-catenin信号通路促进白细胞介素1β（IL-1β）诱导的软骨细胞凋亡，降低MMP-3、MMP-13、Caspase-3等凋亡因子表达。从而起到治疗骨关节炎的作用。刘志超等［43］发现益气活血汤可通过影响Wnt/β-catenin信号通路调控Wnt4、β-catenin表达，从而抑制软骨细胞坏死和凋亡，一定程度延缓兔椎间盘软骨细胞的退变进程，对指导椎间盘退变性疾病的防治具有重要意义。

2.1.3 针灸疗法通过Wnt/β-catenin途径调节细胞凋亡 除中药复方及单味中药提取物外，针灸特色疗法通过Wnt/β-catenin信号通路调节细胞凋亡研究也逐年增长。张媛媛等［44］将50只大鼠分为假手术组10只及膝骨关节炎模型40只，采用电针“内膝眼”“犊鼻”治疗3个月，发现电针该穴位可缓解膝骨性关节炎软骨退变，可通过Wnt/β-catenin信号传导途径降低MMP-13表达，减少炎性细胞因子IL-1β，从而抑制软骨细胞的凋亡，减轻软骨组织破坏程度。黄萍萍等［45］运用电针刺激颈椎病模型大鼠“大椎穴”，通过调节Wnt/βcatenin通路中wnt1和gsk-3的表达，抑制纤维环细胞的凋亡。郑春水等［46］发现，电针能抑制颈椎病模型大鼠凋亡细胞，其有效途径与电针激活Wnt-β-catenin信号通路密切相关。表明针灸特色疗法通过调节Wnt/β-catenin信号通路对骨性疾病有一定的治疗效果。

2.2 中药有效成分及复方通过Wnt/β-catenin途径抗氧化应激氧化应激在疾病发展过程中发挥着重要作用，Wnt/β-catenin信号通路异常激活会导致氧化应激失调，加剧疾病的发展。王培［47］通过研究发现淫羊藿苷通过抑制Wnt/βcatenin信号通路活性，提高人胚肺成纤维细胞MRC-5的抗氧化能力，减缓肺纤维化的进展。成鹏等［48］通过摘除大鼠双侧卵巢复制绝经后大鼠骨质疏松模型，发现黄芪甲苷能升高β-catenin和Wnt2蛋白表达水平，抑制叉头转录因子O3a（FOXO3a）蛋白表达水平，可见黄芪甲苷能够有效调节FoxO3a/Wnt2/β-catenin通路，降低氧化应激诱导的去卵巢大鼠骨质疏松。耿昊等［49］的实验表明，肝豆汤可通过激活肝脏Wnt/β-catenin信号通路促进损伤的肝组织代偿性自愈，从而达到降低高铜诱导氧化应激损伤的疗效。

3 结语

近年来，中医药通过Wnt/β-catenin途经调节细胞凋亡和自噬的研究越来越多，并且取得一定成果。充分说明Wnt/β-catenin信号通路通过不同的内在作用机制直接或间接靶向参与疾病过程，但是笔者通过阅读大量文献整理总结发现，许多中药有效成分、中药复方、中成药在治疗疾病方面的具体机制未明确，因此对Wnt/β-catenin信号途径的研究仍然任重而道远。今后，应进一步阐明特定中药或中药活性成分通过Wnt/β-catenin通路对细胞凋亡、自噬及氧化应激的调节作用，进一步挖掘Wnt/β-catenin通路在各类疾病中的病理生理机制，探讨Wnt/β-catenin通路在疾病的临床诊疗甚至预后等方面的作用机制，推进中医药事业迈向新台阶。