Wnt5a信号通路在肿瘤中作用机制

陈 越 沈芳荣 陈友国

苏州大学附属第一医院妇产科，江苏省苏州市 215006

Wnt蛋白家族最初在小鼠乳腺癌中被发现，并在多种人体组织中广泛表达。Wnt蛋白是富含半胱氨酸和高度修饰的分泌糖蛋白家族，在调控发育过程中发挥重要作用。在哺乳动物中发现了19个Wnt家族成员，包括Wnt1、Wnt2、Wnt3、Wnt4和Wnt5a以及其他[1]。这些Wnt配体可以与Fzd、ROR、LRP及Ryk受体相结合，激活细胞内的信号传导分子，调节靶基因的转录，从而影响细胞的生物学行为。由于Wnt配体和受体多样，多个下游途径被激活，主要可以分为两大类：(1)典型Wnt信号：依赖于β-catenin的转录活性。典型Wnt通路主要由Wnt1、Wnt3a激活，研究发现当该通路被异常激活可导致肿瘤的发生发展(如结肠癌、肺癌等)。(2)非典型Wnt信号：非典型通路机制十分复杂，目前主要是Wnt/Ca2+信号通路和Wnt/PCP信号通路，然而非经典通路的功能仍不清楚[2]。不同途径之间的相互作用，最终形成一个复杂的Wnt蛋白相互作用网络。

Wnt5a 是一种高度进化保守的非典型 Wnt 配体。它位于染色体3p14-p21上，分子量为38kDa，该基因由5个外显子组成，并包含多个多聚腺苷酸化位点[3]。Wnt5a既可以激活典型信号通路也可以激活非典型信号通路，这两个不同的信号通路导致Wnt5a在不同的肿瘤中发挥不同的作用。此外，在部分组织中存在特定的Wnt5a亚型，由于转录起始位点表达的不同，导致产生两个不同的 Wnt5a 蛋白亚型。虽然两种 Wnt5a 蛋白亚型均激活 Wnt/β-catenin信号，但在不同肿瘤中对肿瘤细胞增殖产生不同的影响，可发挥致癌或者肿瘤抑制作用[4]。但Wnt5a 在肿瘤中的确切作用仍存在争议，因此，本文将讨论关于 Wnt5a 信号通路在肿瘤中的可能分子机制。

1 Wnt5a与细胞衰老

衰老是指细胞生长的停滞，引起衰老的原因有DNA损伤、端粒的严重缩短、致癌基因的激活以及抗癌药物的使用。可以通过不同的标记检测细胞的衰老，包括衰老相关的对半乳糖苷酶活性(SA-p-gal)、衰老相关的异色灶(SAHF)、早幼粒细胞小体(PML)以及其失去正常细胞形态呈现大的扁平细胞形态特征[5]。通过重新激活p53以及其他致癌基因来诱导癌细胞衰老，或成为肿瘤治疗的一个新的潜在途径。在黑色素瘤的一项研究发现Wnt5a高表达的细胞系较其低表达的细胞系在化疗或放疗后SA-p-gal和PML小体显著增加，提示Wnt5a诱导了肿瘤细胞衰老[6]。在卵巢癌中，有研究发现在皮性卵巢癌细胞株OVCAR5、原代人卵巢癌上皮细胞和小鼠体内模型中，通过逆转录病毒转导上调Wnt5a的表达，进而增加向PML小体招募组蛋白抑制因子A (HIRA)从而诱导细胞衰老[7]。综上所述，Wnt5a可通过调节细胞衰老影响肿瘤进展Wnt5可以诱导或抑制肿瘤进展的一项重要原因是Wnt5a可调节细胞衰老，但在人体中衰老是一个极其复杂的过程，Wnt5a基因影响肿瘤细胞衰老的具体机制尚不清楚，因此，需要进一步的研究来阐明Wnt5a在衰老中的作用。

2 Wnt5a与细胞代谢

代谢重编程是指肿瘤细胞在发生发展过程中发生异常糖代谢的过程，是致瘤过程中重要的行为变化之一。常见的代谢重编程机制是将线粒体三羧酸(TCA)循环从ATP合成转向脂质、蛋白质和核酸前体的合成，以满足肿瘤细胞合成需求的增加。与正常细胞的代谢过程相比，肿瘤细胞的氧化糖酵解水平明显升高，葡萄糖转运体和糖酵解酶上调，其中关键的信号分子是c-Myc和Akt，可导致葡萄糖消耗和乳酸产量的增加[8]。典型的 Wnt 信号参与调节正常细胞和癌细胞代谢的已经得到了充分的研究，最近的研究者发现非典型Wnt信号也参与了代谢重编程。在一项黑色素瘤的研究中发现Wnt5a通过Wnt/Akt/mTOR信号通路，增加了乳酸脱氢酶(LDH)的水平，LDH的高表达与预后密切相关从而增加肿瘤细胞的有氧糖酵解[9]。在乳腺癌的一项研究中对有氧糖酵解的影响则表现出相反的结果，研究人员在两种转移性乳腺癌细胞株，即MDA-MB-231和MDA-MB-468细胞中，发现Wnt5a信号抑制了β-连环蛋白—磷酸果糖激酶—血小板型(PFKP)轴和单羧酸转运体1(MCT1)的表达，从而抑制了乳腺癌细胞中乳酸的产生和摄取，说明Wnt5a可以抑制乳腺癌有氧糖酵解[10]。上述研究结果均强调了Wnt5a 信号通路作为肿瘤细胞代谢调节因子的新作用，因此认为Wnt5a调节肿瘤细胞代谢或是未来很有前途的一个方向。综上所述，Wnt5a 信号通路在肿瘤细胞代谢调节中的作用将成为新的研究方向。

3 Wnt5a与细胞微环境

近年来，越来越多的研究发现Wnt5a影响肿瘤细胞与肿瘤微环境的相互作用。在结直肠癌中Wnt5a主要表达于其间质中，尤其是肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)中，研究人员发现Wnt5a促进IL-10的分泌，诱导肿瘤相关巨噬细胞向M2极化，通过调节CaKMⅡ-ERK1/2- STAT3通路，最终促进结直肠癌的肿瘤生长和转移[11]。在恶性外周神经鞘肿瘤(MPNST)中，Wnt5a mRNA在肿瘤细胞和组织中显著上调。然而体内实验发现当Wnt5a敲低后与细胞外基质重塑和免疫细胞通讯相关的mRNA明显上调，促炎细胞因子的分泌增加，并且促进了肿瘤的发生发展，提示Wnt5a通过调节MPNST微环境，抑制MPNST肿瘤的形成[12]。综上所述，Wnt5a 信号通路调节肿瘤细胞与肿瘤微环境细胞之间存在的相互作用，因此，阐明其机制对了解疾病的进展非常重要。

4 Wnt5a与肿瘤干细胞

癌症干细胞(CSC)是肿瘤细胞中一类具有自我更新和分化能力的细胞，与其他肿瘤细胞不同的是CSC有其特有的表型和功能特征，在肿瘤的起始、增殖、复发中发挥重要作用[13]。在一项肺癌的研究中发现在A549肺腺癌细胞中Wnt5a可通过抑制Wnt/PKC信号通路降低肺癌干细胞的性质，促进细胞凋亡，并通过caspase/AIF依赖通路使顺铂耐药细胞对顺铂重新敏感[14]；在结直肠癌中，一项体内体外实验均发现通过外源性Wnt5a激动剂Foxy5刺激后，影响β-catenin信号通路，降低了PGE2生成酶环加氧酶2(COX2)的表达，增加了PGE2降解酶15-羟基前列腺素脱氢酶(15-PGDH)的表达,这两种信号通路的改变都促进CSC的生态位，表明CSCs与Wnt5a的相互作用对其维持干细胞特性至关重要[15]。综上所述，Wnt5a信号通路和CSC有着密切的关系，Wnt5a 信号通路通过影响CSC未来将成为治疗的一个靶点。

5 Wnt5a和化疗耐药性

化疗耐药性即肿瘤细胞对化疗药物出现抵抗。化疗耐药性与药物靶点有密切关系，包括药物靶点的改变、致癌途径的扩增、靶向通路的重新激活、细胞死亡的抑制等，除了药物靶点的改变，化疗疗效还受到现在存在或随后发生的可能改变治疗反应的突变的影响[16]。最近，越来越多的研究表明Wnt5a在不同的肿瘤中可驱动化疗耐药性的发生。

近期一项研究发现，Wnt5a的启动子在两种多药耐药肿瘤(MDR)细胞系MES-SA/Dx5和MCF7/ADR2细胞被低甲基化，进一步用阿霉素治疗敲减了Wnt5a的肿瘤，可以观察到显著的肿瘤消退，这表明Wnt5a信号有助于多药耐药相关的肿瘤进展。此外，该研究发现在这两种MDR细胞株中过表达Wnt5a可以激活蛋白激酶A(PKA)，从而引起β-catenin的激活。β-Catenin可上调ATP结合盒B亚家族成员(ABCB1)的表达，ABCB1是将药物泵出癌细胞的关键蛋白，导致多药耐药[17]。相关研究发现，Wnt5a过表达的卵巢癌细胞系和对照细胞系相比对依托泊苷、5-氟尿嘧啶及紫杉醇的耐药性水平明显升高[18]。综上所述，笔者总结了Wnt5a对化疗耐药性的影响，并猜测Wnt5a 信号可能是逆转化疗耐药中一个重要靶点综上所述，Wnt5a 信号可能是逆转化疗耐药中一个重要靶点。

6 Wnt5a与上皮—间充质转化(EMT)

上皮—间充质转化(EMT)是指上皮细胞获得间充质特征，并在此发育过程中，其形态发生了改变，迁移能力也等到了增强。在正常发育和肿瘤中触发EMT与包括Wnt信号在内的多种信号通路的激活有关[19]。之前的多项研究已经证明典型的Wnt通路中Wnt/β-catenin信号可以诱导EMT，近期越来越多的研究者将目光锁定在非典型Wnt信号通路上，探索Wnt5a在EMT的作用。

在一项肝癌的研究中，通过体内体外实验均发现Wnt5a可与Fzd受体结合，促进STAT3的磷酸化，从而诱导EMT，增强了细胞迁移和转移，表明Wnt5a可以通过诱导EMT促进肿瘤的进展[20]。然而在胃癌的研究中则发现ADP-核糖基化因子(Arf6)与Wnt5a启动子结合并抑制其表达，从而促进表皮生长因子(EGF)激活EMT，结果说明Wnt5a或是胃癌中潜在的EMT抑制因子[21]。综上所述，Wnt5a在不同肿瘤中可呈现或过表达或抑制的状态从而激活EMT影响肿瘤的发生发展，因此这是肿瘤研究过程中不可忽略的一部分。Wnt5a对EMT的影响存在着激活或抑制两种状态，因此Wnt5a在不同肿瘤对EMT的影响有待进一步的研究。

7 Wnt5a与肿瘤相关的炎症

Wnt5a信号已被证明在类风湿性关节等炎症性疾病中发挥重要作用。炎症也是促进癌症进展的一个重要原因，因此众多研究者推测Wnt5a是否在肿瘤发生发展中通过分泌促炎或抗炎因子从而影响肿瘤进展。在一项研究中，研究者对来自卵巢癌、胃癌、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、黑色素瘤的肿瘤细胞进行研究发现在这些肿瘤中Wnt5a通过自分泌激活的ROR1/Akt/p65通路，促进促炎因子和趋化因子(如IL-1等)分泌增加，而这些促炎因子和趋化因子的升高进一步刺激癌细胞增殖、存活、迁移和侵袭[22]。进一步研究发现，Wnt5a不仅可以诱导促炎因子的分泌，还可以诱导抗炎因子如IL-10的分泌。Wnt5a诱导IL-10是由NF-κB介导的，但其机制不同于经典的NF-κB信号通路，研究发现Wnt5a在巨噬细胞中合成IL-10是由toll样受体2、toll样受体4(TLR2/4) 和适配蛋白MyD88介导的，且不依赖于典型的Wnt受体。Wnt5a通过Wnt5a/TLR/MyD88信号通路的激活包括IL-10在内的多个基因的转录，而IL-10抑制炎症基因的转录，这是一种重要的抗炎机制。因此可以推测，Wnt5a的双重作用是在过程中随着时间推移而发展的，最初肿瘤细胞过度产生Wnt5a，Wnt5a的过表达进而形成促炎环境和趋化免疫细胞，随着时间的推移，免疫细胞被招募，Wnt5a通过TLR/MyD88/p50通路在髓单核细胞中诱导单核吞噬细胞的耐受性表型[22]。上述初步阐明Wnt5a 在调节癌症相关炎症中可有双重作用及其原因，但对肿瘤的具体影响仍需要更多的研究。综上所述，Wnt5a 在调节癌症相关炎症中的具有重要的作用，但仍需要更多的研究。

8 Wnt5a与细胞增殖、迁移及入侵

肿瘤细胞的发展转移是一系列连续的事件，包括肿瘤细胞的增殖、迁移增加、侵袭基底膜，进入循环系统，最终肿瘤细胞侵袭远处器官。在一些癌症中，Wnt5a 被发现可以促进细胞增殖、迁移，从而增强肿瘤细胞的侵袭。在胃癌的研究中发现Wnt5a过表达，并与肿瘤细胞的增殖迁移和侵袭有关，研究发现过表达的Wnt5a通过GS3Kp/PI3K/Akt通路促进胃癌SGC-7901细胞系的体外迁移[23]。在一项慢性淋巴细胞白血病的研究中，研究人员发现Wnt5a可以通过依赖于ROR1/DOCK2的途径，而不依赖于BTK，从而诱导ERK1/2的激活，促进CLL细胞的增殖[24]。在结直肠癌(CSC)中，与 Wnt5a 缺失的CRC患者相比，肿瘤组织中 Wnt5a 过表达的CRC患者存活时间更长，这可能与 Wnt5a介导的15-PGDH的上调有关[25]。在前列腺癌的一项研究中发现过表达的Wnt5a通过Wnt5a/ROR2信号通路抑制了前列腺癌细胞的增殖，阻止体内骨病变模型的建立[26]。综上所述， Wnt5a对不同类型的肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭有着不同影响，这可能取决于Wnt5a受体的差异表达或不同的下游途径。

综上所述，Wnt5a在肿瘤中的作用及机制是多样且复杂的。一方面Wnt5a与相关的受体、共受体的特异性表达驱动细胞行为改变，另一方面Wnt5a的下游受不同的信号通路的调控，从而影响肿瘤的发生发展产生。除此之外，肿瘤微环境也是肿瘤进展中重要的一部分，因此Wnt5a 及其受体和肿瘤微环境中的共受体之间复杂的串扰也是肿瘤研究中不可忽略的部分。

目前，虽然已对Wnt5a在肿瘤中的表达、信号通路及其影响进行了广泛的研究并取得一定的成果，但尚存在诸多疑问和争议。因此阐明Wnt5a在肿瘤中的作用，对于了解肿瘤的发生发展机制具有重要意义，同时随着分子生物学研究的进展，Wnt5a 信号的调控机制将更加明确，Wnt5a未来或是一种很有前途的肿瘤治疗新靶点。阐明Wnt5a在肿瘤中的作用，对于了解肿瘤的发生发展机制具有重要意义。Wnt5a或是一种很有前途的肿瘤治疗新靶点。