Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路互相调控在创面愈合中的作用*

赵亚男， 刘 明△， 魏建梁， 张玉冬， 王 彬， 张 玥， 王 冠

(山东中医药大学附属医院 1周围血管病科， 2高血压基地， 山东 济南 250014)

Wnt/β-catenin信号通路和核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)信号通路都是相对保守的信号通路，贯穿哺乳类动物的一生并可以调节很多生物学进程。研究显示，Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路之间存在交互作用，且共同参与多方面的调控。创面愈合是一个复杂而有序的过程，是涉及炎性细胞、细胞外基质和细胞因子等多种因素的级联反应。Wnt/β-catenin通路和NF-κB通路的相互参与创面愈合的过程，可反映在调控炎症、影响成纤维细胞和干预血管新生等方面。

1 Wnt/β-catenin信号通路简述

Wnt信号通路是一条高度保守的信号传导通路，Wnt蛋白家族参与很多生物学过程，包括细胞增殖、凋亡和分化，并参与维持干细胞的多潜能性等[1]。Wnt信号通路主要有3条途径，其中研究最多的即Wnt/β-catenin通路，又称为经典Wnt通路。在正常成熟细胞中，Wnt通路处于关闭状态，当Wnt信号通路被激活时，Wnt蛋白与细胞表面受体卷曲蛋白(Frizzled，Frz)及低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(low-density lipoprotein receptor-related protein 5/6，LRP5/6)结合，胞内散乱蛋白(Dishevelled，Dsh或Dvl)与Frz胞内区结合后被磷酸化激活，抑制糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)的活性，使得β-catenin不能被磷酸化，不能被泛素-蛋白酶体系降解；不能被降解的β-catenin在胞质内大量积累并进入核内，与转录因子TCF/LEF(T-cell factor/lymphoid enhancer factor)结合，启动下游CCND1(cyclin D1的基因)等靶基因的表达[2]。

2 NF-κB信号通路简述

NF-κB是一个转录因子蛋白家族，当处于静息状态时，NF-κB在胞质内与其抑制蛋白(inhibitor of NF-κB,IκB)相结合，故不具有转录活性。当受到外界刺激时，IκB激酶(IκB kinase, IKK)被激活使IκB蛋白从NF-κB上脱离并被降解，NF-κB进入细胞核，并与核内DNA特定靶位结合，启动靶基因的转录与表达，释放白细胞介素2(interleukin-2, IL-2)和IL-6等炎症相关因子[3]。NF-κB通路是调节免疫反应、应激反应、凋亡和炎症的中心环节，是诸多炎症过程的共同通路，在组织修复中也起到重要作用[4]。

3 Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路间的相互作用

信号通路间的相互作用可以使各自的功能得到扩展，并形成一个复杂的调节网络。Wnt/β-catenin信号通路是参与组织再生的重要通路，而NF-κB通路是炎症反应的关键通路[5]。Wnt/β-catenin通路可以通过与NF-κB通路相互作用而调节炎症和免疫反应，同样的，NF-κB通路也可干预Wnt/β-catenin信号通路的激活[6]。Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路的相互作用参与很多方面的调控，如慢性炎症、免疫和肿瘤等[7]，见图1。

Figure 1. The interaction of Wnt/β-catenin and NF-κB signaling pathways[5].

图1Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路的相互作用

3.1Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路之间的正向调控 β-catenin过表达可激活Wnt信号通路，同时导致IκB的降解，继而激活NF-κB通路[8]。研究发现，在血管平滑肌细胞中，Wnt-1可激活β-catenin/TCF4介导的NF-κB通路[9]。IKKα作为NF-κB通路的重要激活剂，可以上调β-catenin/TCF的转录活性，并增加下游基因CCND1的表达[10]；IKKα还可以通过抑制GSK-3β/APC的降解增加细胞质内β-catenin的水平[11]。在小鼠软骨细胞中，IL-1β引起的NF-κB激活可促进Wnt/β-catenin通路转录因子Lef1的表达，激活β-catenin/LEF的活性，间接地干预Wnt通路[12]。

3.2Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路之间的负向调控 第1次发现Wnt通路可以拮抗性调节NF-κB通路的证据来源于对人类结肠和乳腺肿瘤细胞的观察[13]。该研究发现，β-catenin与RelA和p50形成复合物，导致NF-DNA激活的下降，激活的β-catenin抑制NF-κB目标基因Fas的表达，因此可能作用于Fas介导的肿瘤发生。更多的研究证实，在肝、乳腺和结肠肿瘤细胞上β-catenin对NF-κB的激活和下游基因的表达有抑制作用[14-15]。 β-catenin对NF-κB的抑制作用还体现在许多非肿瘤细胞上，如软骨细胞、成纤维细胞、上皮细胞、成骨细胞和肝细胞等[5]。在结肠癌、肝癌和乳腺癌中，NF-κB可以通过上调肿瘤抑制基因LZTS2抑制β-catenin/TCF的活性，而在胶质瘤细胞中可以下调LZTS2来促进β-catenin/TCF的活性[16]。

3.3Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路的交互作用位点

3.3.1Wnt蛋白与通路的交互作用 近些年，研究发现Wnt5a具有许多重要功能。Wnt5a与受体结合后，可激活Wnt/β-catenin途径，并在生物体发育和肿瘤形成过程中扮演关键角色。同时，Wnt5a的表达受NF-κB通路的调控，不仅表现在炎症及感染方面，而且在肿瘤发生上也发挥重要作用[17]。研究表明，创面中Wnt5a的表达增强，并可作用于滤泡间上皮细胞，并使其分化成不同的皮肤附属器，参与创面愈合[18]。

3.3.2DKK1与通路的交互作用 DKK1是Wnt/β-catenin通路的拮抗剂，其表达受经典Wnt/β-catenin信号通路影响[19]。在乳腺癌细胞中发现DKK1高表达，且乳腺癌骨转移时表达水平更高。研究认为，乳腺癌细胞产生DKK1，阻断Wnt3a引起的成骨作用，并导致NF-κB配体的减少可能是其发生骨转移的机制之一[20]。有研究证实，DKK1可调节皮肤色素沉着、皮肤厚度、毛囊大小并参与毛发新生等[21-22]，但目前尚无其参与创面愈合过程的直接证据。

3.3.3E-钙黏蛋白与通路的交互作用 E-钙黏蛋白是一类主要介导同型细胞间黏附的钙依赖性跨膜糖蛋白，维持生理条件下上皮组织极性和结构的完整性[23]。在正常成熟细胞中，Wnt信号通路未被激活时，大部分β-catenin与细胞膜上的E-钙黏蛋白结合形成复合体，维持上皮的完整性。当两者中任一个功能变化或表达异常致使复合体的功能降低或丧失时，不仅会影响细胞间的黏附性连接，而且导致细胞膜上的β-catenin可转移至细胞质或细胞核，并进一步激活Wnt/β-catenin信号通路[24]。研究显示，与E-钙黏蛋白相关的另一条主要信号传导通路即NF-κB信号通路[7]。此外，研究发现，在黑色素细胞瘤中，低水平的E-钙黏蛋白导致NF-κB高表达的原因可能是细胞质中β-catenin导致p38介导下的NF-κB激活[25]。同时，有研究证实，在创面愈合时，角质形成细胞中E-钙黏蛋白的表达水平影响了黑素细胞的迁移，而黑素细胞迁移到创口边缘是创面愈合的必须过程[26]。

3.3.4GSK-3β与通路的交互作用 GSK-3β既可以降解APC-β-catenin复合物进而激活Wnt通路，同时又可作为NF-κB的调控因子，其在基因转录、细胞凋亡、感染、葡萄糖代谢、干细胞更新和分化方面均具有重要作用[27]。GSK-3β可以通过降低β-catenin的水平进而抑制Wnt信号通路的表达[28]；同时，又可以通过降低IκB的水平进而激活NF-κB的转录活性[29]。有学者通过动物实验证实，过表达GSK-3β有助于促进创面愈合，增加胶原含量，减少细胞凋亡[30]。

3.3.5IKKs/IkB与通路的交互作用 IKKα和IKKβ是NF-κB的重要激活剂，也是β-catenin的重要调节剂。研究发现，IKKβ表达下降可抑制β-catenin的泛素化，进而使β-catenin水平升高，激活Wnt信号通路[31]；而IKKα通过作用于β-catenin的氨基末端以增加其转录激活[32]。有研究证实，在创面修复过程中，IKK可通过调节细胞内的氧化还原状态干预表皮生长因子的表达，影响创面愈合[33]。

4 Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路在创面愈合中的作用

创面愈合是一个为维持皮肤完整性，涉及多种因子、多种细胞的复杂有序的过程。第一阶段(1～3 d)是止血与炎症反应阶段，炎症反应是清除微生物及组织碎片的必须过程，早期表现为中性粒细胞的浸润，后期为单核细胞的分化；第二阶段(2～10 d)为增殖阶段，表现为成纤维细胞增殖、血管新生、肉芽组织形成；第三阶段为修复阶段，可持续至创伤后1年甚至更久，主要表现为胶原的收缩及瘢痕的形成[34]。在愈合过程中，炎症阶段到增殖阶段的转变是创面愈合的关键，而过度及持久的炎症可导致慢性难愈性创面[35]。

4.1干预炎症反应 炎症反应是创面愈合过程中不可缺少的部分，但是过度的炎症反应不利于创面愈合。过度炎症反应是导致包括糖尿病溃疡在内的许多慢性难愈性创面重要因素之一[36]。NF-κB通路是炎症反应的经典通路，在创面愈合过程中，NF-κB通路作为初期的免疫反应立即被激活，并释放出创面愈合所必需的炎症因子[37]。有研究发现，在糖尿病溃疡中，NF-κB通路持续激活，导致炎症因子分泌增加，并成为糖尿病溃疡慢性难愈的原因之一，而抑制NF-κB通路后，创面愈合加速[38]；有学者发现，维生素D可通过抑制NF-κB介导的炎症反应促进糖尿病小鼠创面愈合[39]；同时，研究证实，在创面愈合的炎症反应阶段，创面组织β-catenin的水平也显著增强[40]；研究显示，Wnt通路在不同刺激中对NF-κB介导的目标基因和生物学功能产生不同的作用，其中包括干预炎症反应[5]。创面修复早期，巨噬细胞中Wnt5a表达增强并通过其配体Fzd以调节炎症因子[41]。Wnt5a可以激活经典Wnt通路及非经典Wnt通路，同时它可以激活NF-κB通路，参与炎症反应[7]。

4.2干预成纤维细胞 成纤维细胞可产生细胞外基质，为细胞的生长和营养的转运提供结构支撑[42]。在伤口愈合过程中Wnt信号参与了成纤维细胞的增殖。研究证实，β-catenin参与了大鼠及人类伤口修复的增殖阶段，认为其对成纤维细胞的运动起调节作用，在皮肤创伤修复的增殖阶段，β-catenin是成纤维细胞的重要调控者[43]。在创面修复阶段，成纤维细胞中β-catenin蛋白水平和转录活性明显升高，并在创面重塑阶段恢复到基线水平[44]。而异常的β-catenin可导致过多的纤维组织及瘢痕形成[45]。也有研究发现[46]，成纤维细胞中β-catenin水平的高低对调节伤口大小、抗张强度均有重要作用。同时，有学者对糖尿病大鼠创面进行研究，发现通过激活NF-κB，使p-IKKα/β和p-IκBα水平提高，可有助于促使皮肤成纤维细胞的迁移，调节创面组织的炎症反应并加速愈合[47]。亦研究显示，在创面愈合过程中，通过调节NF-κB信号通路，抑制肿瘤坏死因子α(tumor necresis factor α, TNF-α)的作用，可促进成纤维细胞的增殖[48]。

4.3干预血管新生 血管新生是创面愈合过程中基质形成的核心[49]。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factors，VEGFs)及其受体(vascular endothedia growth factor receptors，VEGFRs)是促进血管形成过程中关键的细胞因子。在创面修复及重塑阶段，Wnt在血管形成中发挥重要作用，且增加Wnt水平可纠正难愈性创面中血管较少的局面[50]。Skurk等[51]研究发现β-catenin可明显上调VEGFR-2的表达，从而促进血管生成；有学者提出，VEGFs/VEGFRs可能是β-catenin信号通路的靶基因[52]；Xie等[53]在研究中发现，阻断NF-κB信号通路，体内VEGF的表达受到抑制，从而抑制血管的新生；Tabruyn等[54]论述了NF-κB在血管生成中的作用，并表明VEGFs受NF-κB的调节；Shibata等[55]的研究也表明，VEGFs/VEGFRs可能是NF-κB信号通路的下游靶基因，NF-κB也介导了血管新生能力。在创面愈合中，血管内皮细胞参与血管新生及组织修复，而研究发现，IKKβ是调节血管内皮细胞通透性及迁移能力过程中必不可少的物质[56]；在对赤芝酮促进创面愈合的研究发现，赤芝酮可通过激活NF-κB通路刺激巨噬细胞VEGF的分泌，并进而作用于血管内皮细胞，促进血管新生，加速创面愈合[57]。

综上所述，Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路之间存在相互调控，且相互之间既存在促进作用，又存在抑制作用。通路之间的相互调控进一步扩大了彼此的功能。Wnt/β-catenin通路及NF-κB通路在创面愈合中均发挥重要角色，且又通过交互作用进一步加强其对创面愈合的影响。但Wnt/β-catenin通路与NF-κB通路的对话在创面愈合中发挥的机制尚需进一步研究。