心肌梗死与Wnt信号通路的相关性研究现状*

刘 玉，冯立波 综述，钟 武 审校

(1.西南医科大学研究生学院，四川泸州 646000；2.西南医科大学附属医院胃肠外科，四川泸州 646000；3.西南医科大学附属医院急诊医学部，四川泸州 646000)

·综 述·

心肌梗死与Wnt信号通路的相关性研究现状*

刘 玉1，冯立波2综述，钟 武3△审校

(1.西南医科大学研究生学院，四川泸州 646000；2.西南医科大学附属医院胃肠外科，四川泸州 646000；3.西南医科大学附属医院急诊医学部，四川泸州 646000)

心肌梗死；Wnt信号通路；综述

心肌梗死(myocardial infarction，MI)是致死性心血管急症，发病急，抢救时间窗窄，死亡率极高，即使成功抢救，也可能因心肌细胞的病死导致一系列并发症，影响生活质量。随着生活水平提高，人口老龄化加剧，MI的发病率及病死率均呈增长趋势。Wnt信号通路是人类最基本的信号传导途径，调控着胚胎发育与肿瘤的发生、发展，并与其他诸多疾病的发生、转归密切相关[1-3]。研究发现，MI的发生和预后可能与Wnt信号通路相关，本文将综合近年研究成果阐述MI与该通路的相互联系。

1 MI的机制

MI是指冠状动脉某支严重狭窄或完全闭塞而致部分心肌缺血性坏死。冠状动脉狭窄或闭塞的原因有：(1)斑块血栓形成(约占90%)；(2)冠状动脉痉挛(约占10%)；(3)斑块下出血形成血肿。基本病因是冠状动脉粥样硬化，造成管腔严重狭窄和心肌血供不足，心肌严重而持久地急性缺血达1 h以上即可发生MI。心肌缺血是MI基本的病理生理过程，大量研究表明，在急性MI过程中心肌细胞不仅发生坏死，也发生凋亡。MI的发生发展可能与多个信号通路的信号传导有关，如NF-κB信号通路，Notch信号通路及Wnt信号通路等。

2 Wnt信号通路

1982年Nusse等[4]最初在小鼠乳腺肿瘤中发现一原癌基因命名为Int-1，所表达蛋白有信号转导作用，此后又在果蝇体内发现其同源基因Wng(Wingless)基因，因能编码相似的糖蛋白而合称为Wnt基因家族[5]，发展至今已有19个成员。Wnt蛋白是一组富含半胱氨酸的糖基化蛋白，作为Wnt通路配体，与相应的细胞膜受体结合作用，参与细胞的增殖、分化、凋亡及控制细胞的定位等过程。Wnt信号通路调控着胚胎发育和多种疾病的发生发展和预后[6]，在无脊椎和脊椎动物心脏发育过程中起到关键作用。

根据其所表达蛋白的信号转导机制不同，Wnt信号通路分为经典和非经典转导途径。前者主要通过β-连环蛋白(β-catenin)的激活进行信号转导；后者则依靠G蛋白激活磷脂酶C，使细胞内Ca2+浓度增加，Ca2+释放转导信号，又被称为Wnt/Ca2+通路。非经典路径还包括PCP通路，激活JNK来发挥作用。Wnt通路的分类及主要相关蛋白及功效详见表1。

有关Wnt信号通路的基础研究不断成熟，促使其在心血管疾病中的研究不断深入。目前发现该通路不仅在心脏发育过程中起关键作用[7-9]，与心肌肥厚、心肌病、心脏瓣膜病及心律失常等疾病相关联[8]，还在冠心病、MI的发病、愈合及MI的细胞治疗中有重要作用。

表1 Wnt信号的通路的分类

GSK-3β：糖原合成酶激酶-3β；β-catenin：β-连环蛋白；Dsh(Dvl)：Disheveled散乱蛋白；Fzd：Frizzled 蜷曲蛋白；Tcf/Lef：T细胞因子/淋巴样增强因子；Axin：细胞支架轴蛋白；LRP5/6受体：低密度脂蛋白受体蛋白5/6；JNK：c-Jun N端激酶；PCP：平面的细胞极性；*：Wnt信号通路细胞内第二信使。

3 MI与Wnt信号通路的关联

3.1 MI的病因与Wnt信号通路 冠状动脉粥样硬化是引起心肌缺血、梗死最基本的原因。LRP5、LRP6均是经典Wnt信号通路重要的受体蛋白。多项研究发现LRP6的突变与动脉粥样硬化的加速发展密切相关[11-12]。Wnt信号通路参与脂代谢的调节，研究发现LRP6突变的小鼠血浆低密度脂蛋白、三酰甘油水平升高，而在体内通过注入Wnt3a，能使上述指标恢复到正常水平，从而使高脂血症得以改善[13]。另在高胆固醇的小鼠动脉壁可发现LRP5的表达，并表现出轻度的动脉硬化，但敲除LRP5基因的小鼠动脉硬化加重[14]。这都充分说明了经典Wnt信号通路与MI发病基础联系密切。

Christiman等[15]同时在人和鼠的动脉粥样硬化斑块中检出了Wnt5a的表达，这是Wnt信号通路与动脉粥样硬化相关的直接证据。研究发现经典Wnt信号通路的β-catenin蛋白高度表达于血管损伤所致的血管内皮细胞中，同时调节血管平滑肌细胞增殖和凋亡，这将促进动脉粥样硬化斑块的稳定[16-17]。近来有研究证实抑制Wnt/β-catenin信号通路还可逆转血管平滑肌细胞的钙化[18]。

糖尿病心肌病是引起MI的重要原因之一。国内研究发现Wnt/β-catenin 信号通路的激活参与早期糖尿病心肌损伤[19]。诸多证据显示经典Wnt信号通路与血管内皮的早期激活息息相关[20]，而非经典Wnt信号通路则在内皮炎性反应中发挥重要作用[21]，这都将促进动脉硬化发生。

Wnt信号通路的活性变化与MI的病因、发病基础紧密联系，关系错综复杂，对病因及其机制的深入研究，将为MI的治疗提供新的靶点及思路。

3.2 心肌细胞凋亡与Wnt信号通路 Wnt信号通路在正常体细胞黏附、存活及凋亡调节和幼体胚胎细胞的分裂及分化过程中有重要作用。心肌缺血、梗死的过程中不仅伴随着心肌细胞的不可逆坏死，也伴随着其病理性凋亡。这可能与缺血、氧自由基形成，缺血再灌注损伤及细胞钙超载相关[22-23]。非经典Wnt通路，通过诱导心肌细胞内的Ca2+的释放以传导信号，而该通路蛋白的过表达，可能导致钙超载，从而促进凋亡。相反，钙通道阻滞剂则可改善再灌注损伤所导致的冠状动脉无复流现象，缩小无复流的心肌面积，减少凋亡[24]。Kaga等[25]用GSK-3β抑制剂锂或SB251763干预心肌缺血再灌注后发现，心肌细胞中大量β-catenin聚集，而心肌细胞和血管内皮细胞凋亡明显减少，这说明Wnt经典转导途径的β-catenin过表达，可能会减少心肌细胞的凋亡，从而改善缺血再灌注损伤。用siRNA沉默β-catenin或是负性调节TcF的表达都可以显著抑制Wnt3a诱导的caspase活化，表现出抗凋亡作用[26]，最新研究提示分泌型卷曲相关蛋白1(sFRP1)与Fz受体竞争结合Wnt3a蛋白，阻止Wnt3a-Fz-LRP5/6复合体的形成，而抑制Wnt信号通路活性，从而减少心肌细胞的凋亡和心功能衰竭[27]。

Wnt信号通路可能通过多种机制调控着心肌细胞的凋亡过程，从而影响着MI程度，但具体机制目前尚未全部阐明。

3.3 MI愈合与Wnt信号通路 MI发生后，心脏本身发挥着自身修复愈合的功能。MI早期，心肌细胞的迁移、增殖及细胞外基质的沉积和降解都在其自身修复愈合中扮演着重要角色。梗死发生48 h后，肌纤维母细胞在梗死灶周边迁移、增殖，分泌纤维素、胶原及纤维连接蛋白等，与细胞外沉积基质一起保护心脏，以防心室扩张及心室壁变薄、破裂，从而维护心脏功能。MI后，Wnt信号通路的诸多组成成分的表达水平将发生不同程度的变化[7](表2)，这些改变与梗死发生后的时间相关。Fzd1、2、5及10 的上调及Fzd8的下调发生在MI后1周，Wnt2、Wnt4、Wnt10b和Wnt11表达水平升高发生在左前降支结扎后第5天[28]。这些成分表达水平的变化意味着Wnt信号通路可能与MI后的愈合相关。

Aisagbonhi等[28]研究发现在梗死区出现的肌纤维母细胞大多由内皮间质转化而来，而经典Wnt信号通路参与调节该过程，认为 β-catenin路径在梗死后肉芽组织的形成中起着重要作用。van Gijin等[29]建立Dvl1基因敲除小鼠的MI模型，出现梗死后7 d内，有75%的小鼠出现梗死区破裂，对照组小鼠梗死区破裂比例却不足10%，且免疫组织化学方法检测在发生了破裂的心脏中无β-catenin表达，相反，对照组有β-catenin表达。这足以表明在MI后修复过程中，心肌细胞连接处β-catenin的缺乏可能损伤心脏结构的完整性，提示Dvl1基因对MI发展、预后的重要性。值得注意的是有研究显示过表达Dvl1的转基因小鼠，更容易发生严重的心室肥厚伴随着心功能下降，而致过早死亡[30]。因此关于Dvl1的表达水平与心脏保护、心肌重塑的关系，仍需不断深入研究。

表2 MI后Wnt信号通路组成成分的变化

可溶性蜷曲相关蛋白(sFRP)可抑制Wnt和Fzd蛋白的表达，从而抑制经典及非经典Wnt通路的活性。UM206是含13个氨基酸的封闭肽片段，能封锁Wnt3a/Wnt5a,使之不能与受体Fzd1/2结合，最终使梗死范围缩小，并有效阻止了向心力衰竭发展[31]。Barandon等[32]在小鼠冠状动脉结扎模型中发现过表达FzdA蛋白(与sFRP1同族)的梗死区缩小，心功能增强。后续实验中又检测到sFRP1 的过表达引起白细胞介素-6(IL-6)(前炎性因子)的表达降低，同时增加IL-10(抗炎因子)的表达，这将改善梗死区域的血流动力学，平衡损伤修复时的炎性因子，缩小梗死范围[33]。Mirotsou等[34]和He等[35]研究提示sFRP2能减少胶原沉积，阻止心室壁变薄，减小梗死范围，提高心功能。

近来有研究显示MI后纤维化的减轻与β-catenin、GSK-3β及Wnt1等的下调有关[36]。Ahmad等[37]发现心肌细胞糖原合成酶激酶3α(GSK-3α)的缺失可以缓和MI后的心肌重塑，减轻收缩功能不全及延缓心功能衰竭，并提出GSK-3α为MI后心肌重塑及心衰的预防提供新策略。赵琦峰等[38]采用RT-FQ-PCR技术检测Wnt1、β-catenin mRNA在大鼠急性MI后心肌组织愈合过程中的表达，结果发现Wnt/β-catenin信号通路在心肌受损后可重新再次高表达，证实Wnt信号通路参与、调控急性MI后心肌组织的修复和愈合过程。

Hoehn等[39]通过转基因技术使慢性MI小鼠模型中过表达心肌蛋白磷酸酶2A，发现这将导致心肌重塑不良，同时伴随着经典Akt/GSK3/β-catenin途径的中断。这也能看出Wnt信号通路在心肌重塑中的作用。

血管生成在心肌损伤修复中作用巨大，是MI后梗死区恢复血液灌注的必备条件。体外实验提示Wnt-frizzled 途径与血管内皮细胞的形成密切相关。血管内皮细胞在含过表达Wnt1蛋白的培养液中增殖加速，同时增加Tcf/Lef基因转录[40]。

因此，Wnt信号通路在心肌损伤修复过程中起着重要作用，该效应可能在MI后康复及减少并发症方面扮演重要角色。

4 研究MI与Wnt信号通路的意义及前景

综上，MI的发病和愈合均与Wnt信号通路相关，深入研究两者的关系，将对MI的预防和治疗提供重要的指导作用，可能降低MI及相关并发症的发生率和病死率，延长幸存者的生存时间，提高生活质量。有关信号通路与MI的研究方兴未艾，相信Wnt信号通路的不断深入研究，能人为地持续性开启或调节潜在的Wnt通路，为调控血管构成及治疗缺血性心脏病提供新的治疗靶点。但目前主要局限于基础、动物实验，不同实验研究结果不尽一致，且Wnt信号通路是一个庞大的系统，研究靶点极多，各靶点间又相互作用，关联网络复杂，故应用于临床的人体的实验，仍面临诸多困难和挑战，但值得期待。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.06.041

泸州-西南医科大学联合科研项目(Lz-LY-73)。

刘玉(1988-)，在读硕士，主要从事危急重症医学研究。△

，E-mail:zhongwu2876@sina.com。

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1671-8348(2017)06-0845-04

2016-10-07

2016-11-16)