基于氧化应激Wnt/β-catenin 通路与白癜风关系研究进展

王一霖，翟 熙，李梦茹，卞庶月，李祥铭，周 宁，陆 靖

（济宁医学院基础医学院，山东 济宁 272067）

白癜风是一种常见的色素脱失性皮肤病，以表皮黑素细胞破坏缺失而出现色素脱失斑为主要特征。白癜风的发病机制复杂，目前仍不完全清楚，主要有遗传学说、自身免疫学说、神经化学因子学说等。其中氧化应激被认为是白癜风发病的始发因素，其主要机制是机体氧化一抗氧化平衡失调，导致局部微环境中活性自由基大量聚集，引起氧化应激造成黑素细胞损伤。

1 氧化应激与白癜风的相关性研究

氧化应激（oxidative stress，OS）是指机体受到外界环境的有害刺激时，体内氧化系统与抗氧化系统作用失衡。在人体正常代谢过程中，机体内各种酶促反应与非酶促反应不断产生对细胞有害的高活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），主要包括超氧阴离子、羟自由基OH-等［1］。机体也存在着抑制高活性氧自由基的抗氧化酶体系，包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等，小分子化合物维生素C、谷胱甘肽、褪黑素等也具有抗氧化作用。正常情况下，机体氧化体系与抗氧化体系维持在一个相对稳定的状态。机体受到外界有害刺激时平衡被打破，导致氧化应激的发生，致使组织细胞受到损伤，进而导致疾病的发生［2］。

近年来，有研究表明［3］过氧化氢参与介导氧化应激所致的白癜风，发现H2O2在晚期白癜风患者的表皮中浓度达到正常人的1000~10000 倍，证实氧化应激在白癜风的发病机制中发挥着重要的作用。ROS 还会破坏大多数生物大分子，导致DNA-蛋白质交联的形成、DNA 断裂、脂质过氧化、蛋白质氧化或片段化和酶的活化或失活［4］。氧化应激还会造成线粒体的损伤，过氧化物刺激导致线粒体脂质结构的破坏及线粒体氧化呼吸链完整性的损伤，这是氧化应激后细胞ROS 累积的基础［5］。有研究表明，ROS可导致瞬时受体电位阳离子通道（transient receptor potential melastatin，TRPM2）的过表达，从而介导Ga2+流入细胞质，促进线粒体依赖的黑色素细胞凋亡［6］。综上，氧化应激在白癜风的发生和发展过程中起到至关重要的作用。

2 Wnt/β-catenin 通路与氧化应激

Wnt 是一类富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，是机体通过自分泌或旁分泌的方式产生的，其发挥的主要作用包括促进细胞的增殖分化和细胞的能动性。β-catenin 是一种多功能的蛋白质，在细胞连接处与钙黏连蛋白相互作用，游离的β-catenin 进入细胞核通过参与调控基因的表达发挥作用。Wnt 与其膜受体FZD （Frizzled，G 蛋白偶联受体家族）结合后，抑制了糖原合酶激酶-3β（GSK-3β）等蛋白形成的β-catenin 降解复合物的降解活性，从而稳定了细胞质中游离状态的β-catenin 蛋白，引起β-catenin 积累。经典的Wnt/β-catenin 信号传导通路涉及Wnt-1、Wnt-2、Wnt-3、Wnt-3a、Wnt-5b 等蛋白。这些蛋白进入细胞核后结合T 细胞因子/淋巴细胞样增强子（t-cell facto/Lymphoid enhancing factor，LEF/TCF）转录因子家族，启动下游靶基因 如C-Myc 癌基因、细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）等的转录［7］。

2.1 Wnt/β-catenin 信 号 通 路 的 激 活 途 径 Wnt/β-catenin 信号能有效激活细胞产生ROS，核β-连环蛋白的高度表达促进骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）中ROS 的 产 生 从而促进MSC 的 衰 老［8］。Wnt/β-catenin 在介导氧化应激诱导的足细胞损伤和蛋白尿中起着至关重要的作用，在足细胞损伤实验中，Wnt/ β- catenin 通路参与了氧化应激诱导的足细胞功能障碍，晚期氧化蛋白产物（Aopps）与质膜糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation endproducts，RAGE）结合后触发NADPH 氧化酶的激活，导致ROS 的产生增加。足细胞功能障碍导致核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的激活，诱导WNT 配体（Wnt1、Wnt7a）的表达，进而激活β-catenin［9］。WNT/β-catenin 的 靶 基 因C-Myc 和Cyclin D1 可 以通过刺激细胞产生ROS，进而激活炎性因子NF-κB和激活蛋白-1，发挥信号转导和激活因子转录的作用。NFκB 抑制 GSK-3β 蛋白的转录，进而激活经典WNT途径［10］。在肿瘤的发展过程中WNT/β-catenin信号通路被异常激活，该通路的激活也是通过C-Myc靶基因、Cyclin D1 和低氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）诱导发生的。C-Myc 基因作为Wnt/β-catenin 下游的靶基因，是一种氧化敏感转录因子。C-Myc 基因的低表达耗尽了细胞的ATP水平，导致线粒体功能障碍和DNA 损伤，最终导致细胞凋亡。

2.2 Wnt/β-catenin 信号与氧化应激相互作用 在正常生理条件下，核氧化还原蛋白（recombinant nucleoredoxin，NXN）通过半胱氨酸的巯基部分（-SH）直接结合到DVL（一种Wnt 信号通路中的关键分子）的PDZ 结构域（盘状同源区域），抑制DVL 在Wnt/β-catenin 信号级联中的功能。NXN 抑制DVL使β-Catenin 形成由轴蛋白（Axin）、肿瘤抑制基因（adenomatous polyposis coli，APC）蛋白和GSK-3β组成的复合物，导致β-Catenin 被蛋白酶体磷酸化，从而调控Wnt/β-Catenin 信号的传导［11］。

研究发现，用Wnt/β-catenin 信号传导通路的激活剂氯化锂处理大鼠，结果表明激活的Wnt/β-catenin信号增加了SOD 和GSH-Px 的表达活性，有效维持了氧化系统与抗氧化系统的平衡，减少了细胞在氧化应激条件下的损伤［12］。ROS 作为细胞内信号传导的关键介质，以氧化还原的方式调节Wnt/β-catenin信 号［13］。缺 氧 诱 导 因 子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）是氧化应激的关键调节因子，Wnt/β-catenin 的靶基因C-Myc 可以通过缺氧非依赖性的方式激活HIF-1α［14］。在低氧条件下，稳定的HIF-1α 移位至细胞核，与缺氧诱导因子-1β（hypoxia inducible factor-1β，HIF-1β）发生二聚化，结合低氧反应元件（hypoxic response elements，HRE）进而激活靶基因，促进血管生成和细胞代谢，减少ROS 的产生。HIF-1α 在β-catenin 缺乏的肝脏中表达减少，但在缺氧后过表达Wnt1 的肝细胞中HIF-1α 表达增加，表明HIF-1α 在Wnt/β-catenin信号通路介导的氧化应激中发挥重要作用。L-乙酰基肉碱（O-acetyl-L-carnitine，ALCAR）是一种乙酰酯L-肉碱，参与线粒体中的脂肪酸代谢，具有强大的抗氧化特性。在6-羟基多巴胺（6-hydroxydopamine 6-OHDA）诱导的帕金森样表型的大鼠模型中ROS生成增加，发生了氧化应激，并且伴随着Cyclin D1的表达减少，GSK-3β 过度激活，Wnt/β-catenin 信号传导受阻。通过对照实验发现ALCAR 预处理通过增加氧自由基增强了大鼠抗氧化能力，并调节Wnt/β-catenin 信号传导，从而抑制氧化应激，降低了氧化应激带来的细胞损伤［15］。

3 Wnt/β-Catenin 通路与白癜风的关系

3.1 Wnt/β-catenin 通路调控白癜风的发生发展Wnt/β-catenin 通路参与介导多种疾病的发生发展，有研究证实该通路主要通过影响黑素细胞的合成以及参与下游黑素合成酶的激活来发挥作用［16］。Wnt信号促进皮肤中黑素细胞前体的分化，Wnt/β-catenin信号传导通路的受损降低了黑素细胞在治疗性色素沉着期间增殖分化为功能性黑素细胞的能力，这为Wnt 激动剂治疗白癜风病变的再着色提供了理论依据。有研究证实，Wnt5a 作为一种Wnt 分子对黑色素合成起到抑制的作用，蛋白质印迹分析显示Wnt5a 显著降低了酪氨酸酶和酪氨酸酶相关蛋白-1（ tyrosinase-related protein1，TRP1）蛋白的表达水平［17］。Wnt3a 参与诱导多能干细胞向功能性黑素细胞的分化，在黑素细胞的分化发育过程中发挥重要作用，Wnt3a 通过上调小眼畸形相关转录因子（MITF）、酪氨酸酶（ tyrosinase，TYR）和TRP1 来促进黑素细胞的黑素生成［18-19］。Wnt/β-catenin 通路的靶基因C-Myc 可以通过激活HIF-1α 减少ROS 的产生，进而避免了因ROS 水平升高而导致的细胞功能障碍的发生，减少了黑素细胞的凋亡［20］，这为通过调控Wnt/β-catenin 信号通路治疗白癜风提供了新思路。

3.2 通过调控Wnt/β-catenin 信号治疗白癜风 大量研究发现，Wnt/β-catenin 信号通路的激活可以作为白癜风治疗的辅助手段。白癜风患者病灶处皮肤与该患者正常皮肤比较，白癜风患者皮损处黑素细胞发育异常，色素沉着信号、昼夜节律信号和Wntβcatenin 信号明显失调［21］。有研究者构建白癜风色素脱失性皮肤模型，发现Wnt 激动剂和GSK-3β 抑制剂均可诱导表皮黑素细胞标记物的表达增加［22］，这一结果证实了Wnt 激活剂可以用于白癜风皮损再色素化的治疗。赵思佳等［23］利用免疫荧光染色法检测到β-catenin 在白癜风患者皮损处的表达减少，提示Wnt/β-catenin 通路的缺陷可能参与了白癜风的发病过程，该研究者又利用XAV-939（一种Wnt/β-catenin通路的特异性抑制剂）处理斑马鱼，通过对照实验发现Wnt/β-catenin 通路抑制剂处理后的斑马鱼黑色素生成明显减少，表明Wnt/β-catenin 通路的抑制可以减少黑色素的产生。

分泌型卷曲相关蛋白5 （secreted frizzled related protein 5，SFRP5）是Wnt 信号的抑制剂，MITF 是黑素生成和黑素细胞发育的重要调节因子，与正常表皮黑素细胞相比，白癜风黑素细胞中SFRP5 的表达增加。邹道培等［24］研究发现，SFRP5 的过表达抑制了Wnt/β-catenin 信号通路，导致MITF 及其靶蛋白的表达下调，从而抑制了正常表皮黑素细胞的黑色素合成。Dickkopf 相关蛋白1（dickkopf WNT signaling pathway inhibitor 1，DKK1）是Wnt/β-catenin 信号通路的抑制分子，低密度脂蛋白受体相关蛋白6（lowdensity lipoprotein receptor-related protein，LRP6） 是低密度脂蛋白受体相关蛋白的家族成员之一，Wnt 蛋白与LRP6 受体结合成LRP6/Frz 复合物后激活下游的Wnt/β-catenin 信号通路。DKK1 作为Wnt 蛋白抑制剂，通过与LRP6 结合促使LRP6 细胞膜内陷，导致LRP6 从LRP6/Frz 复合物脱离，下游的Wnt/β-catenin 信号通路被阻断。张灵曌［25］通过大量实验证实DKK1 作为抑制剂阻断下游的Wnt/β-catenin信号通路的传导，通过调控真皮成纤维细胞分泌大量细胞因子的功能，进而影响其通过产生旁分泌因子调节黑素细胞行为的能力，最终促进成纤维细胞的衰老。成纤维细胞的衰老会释放大量ROS，ROS的大量聚集加剧了氧化应激反应，加速了白癜风的发生发展。

4 结语

白癜风的发病机制复杂，其治疗的难度很大，临床上较多采取对症治疗，但是目前仍然没有较好的治疗手段。研究发现氧化应激与白癜风的发生和发展密切相关，多项研究表明Wnt/β-catenin 信号通路的异常参与白癜风的发生发展过程，深入研究Wnt/β-catenin 信号通路与白癜风的发病的相关机制尤为重要。研究人员发现人为干预这一信号通路可以实现对黑素细胞的修复和保护，围绕这一信号通路寻找白癜风治疗的作用靶点，为抗氧化治疗白癜风开辟了新的方向，相信白癜风的抗氧化治疗在不久的将来会有进一步的突破。