Wnt信号通路在肝星状细胞激活中作用的研究进展

张诗琬，喻雪琴，陈芳，陈星，戢敏，梅小平

(川北医学院附属医院，四川南充637000)

肝纤维化是肝细胞慢性或反复炎症后出现细胞外基质(ECM)过度沉积的病理结果，若肝纤维化未能获得及时有效控制，可发展成为肝硬化甚至肝癌，并出现消化道出血、肝性脑病等严重并发症。在ECM形成过程中，肝星状细胞(HSC)是重要的效应细胞，激活的HSC向肌成纤维细胞(MFLC)转化致ECM形成过度，是肝纤维化形成的关键环节。而HSC的激活由多种细胞因子、信号分子及信号转导通路直接或间接参与。研究发现，Wnt信号通路在HSC激活、上皮间质转化(EMT)、ECM形成等方面具有重要的调控作用。因此，了解Wnt信号通路在HSC激活中的作用，对肝纤维化诊治具有一定指导作用。本文结合文献就Wnt信号通路在HSC激活中的作用作一综述。

1 Wnt信号通路及其生物学特征

Wnt基因是从小鼠乳腺癌中克隆出的一种原癌基因，最初被命名为Int1基因，后续研究发现，该基因与果蝇的无翅基因Wingless为同源基因，故将二者合并命名为Wnt基因。Wnt基因及其编码的蛋白组成了一条复杂的信号转导通路，即Wnt信号通路，该信号通路可参与胚胎发育及细胞增殖、分化、凋亡等调控过程。根据Wnt蛋白转导信号的方式不同，可将Wnt信号转导途径分为经典Wnt信号通路与非经典Wnt信号通路。

1.1 经典Wnt信号通路 经典Wnt信号通路的激活与胞质中游离的β连环蛋白(β-catenin)水平有关，故又称Wnt/β-catenin信号通路。经典Wnt信号通路的传导路径和功能：①将细胞外信号传导至胞质：胞外的Wnt蛋白与靶细胞膜上的卷曲蛋白(Frz)及辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP5/6)链接，在胞质中磷酸化激活后的松散蛋白(Dsh)作用下，将细胞外信号传导至胞质[1]；②胞质内信号传导：胞质内糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)可使β-catenin磷酸化或降解，Dsh能够通过抑制GSK-3β激活而阻止β-catenin磷酸化或降解，从而使游离β-catenin增多；③胞核内信号传导：当胞质内游离β-catenin达到一定水平后可进入胞核，并与核内淋巴细胞增强因子/T淋巴细胞因子(LEF/TCF)结合形成β-catenin-LEF/TCF复合物，从而激活经典Wnt信号通路下游靶基因转录。

1.2 非经典Wnt信号通路 非经典Wnt信号通路是由Wnt5a、Wnt11等蛋白介导的信号传导通路。非经典Wnt信号通路的特点：①非经典Wnt信号通路无β-catenin参与；②Wnt蛋白仅与Frz链接，与LRP5/6无明显相关性，其信号传导主要通过Wnt/平面细胞极性通路完成；③通过调节胞质内Ca2+水平来激活Ca2+相关信号分子，继而完成抑制经典Wnt信号通路的功能；④通过调节纺锤体方向和非对称分裂的胞内途径，影响胚胎发育[2]。目前，关于非经典Wnt信号通路的研究较少，其具体路径尚不明确。

2 肝纤维化形成机制

肝纤维化是由于各种致病因子所致肝损伤后的异常修复反应，是各种慢性肝损伤的共同通路，其发生机制主要是肝脏内ECM合成与降解失衡，呈弥散性过度沉积，最终导致肝内结缔组织异常增生。1876年德国学者Von Kupffer首次在研究中描述了HSC。HSC是肝脏的一种非实质细胞，位于肝窦内皮细胞与肝细胞之间的窦周间隙内。HSC具有静息和激活两种状态，正常情况下处于静息状态，能够合成和储存类视黄醇类物质、胶质纤维酸性蛋白。在各种肝损伤因素刺激下，静息状态的HSC被激活，激活的HSC可转化为MFLC[3]，胞质内粗面内质网增加、高尔基体发达、平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达增加以及ECM合成增加并过度沉积，最终导致肝纤维化形成。因此，HSC激活被认为是肝纤维化形成的核心和启动环节。诱导和促进HSC激活涉及多种细胞信号传导通路与细胞因子的协同调节[4]，包括Wnt信号通路、TGF-β/Smad通路、NF-κB信号通路等。目前，研究较多的是Wnt信号通路。

3 Wnt信号通路在HSC激活中的作用

3.1 Wnt信号通路对HSC激活的影响 Wnt信号通路可通过调控Wnt信号蛋白、β-catenin、氧化物酶体增殖物激活受体以及其他相关基因的表达来激活HSC，进而诱导和促进肝纤维化形成。Wnt信号通路包括经典Wnt信号通路和非经典Wnt信号通路，经典Wnt信号通路通过激活HSC来诱导和促进肝纤维化形成[5]，而非经典Wnt信号通路通过诱导静息状态的HSC激活并转化为MFLC，继而促进肝纤维化的发生、发展[6]。

3.1.1 经典Wnt信号通路对HSC激活的调节 经典Wnt信号通路可通过Wnt相关蛋白来调控HSC的激活过程。Myung等[7]研究显示，经典Wnt信号通路中的Wnt3a蛋白可明显促进HSC激活，并受分泌型Frz相关蛋白抑制；Wnt3a蛋白还可明显抑制肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体来介导HSC凋亡，从而使激活的HSC凋亡减少。Wang等[8]研究发现，不同浓度Wnt3a蛋白刺激HSC，可使HSC中α-SMA、TGF-β1、Smad3表达均明显升高，而未给予Wnt3a蛋白刺激的HSC分泌的α-SMA、TGF-β1、Smad3表达较低，结果表明Wnt3a蛋白对HSC的激活具有诱导和促进作用。有研究发现，用外源性Wnt蛋白刺激HSC，其Ⅰ型胶原纤维和α-SMA表达均明显升高[9]，而α-SMA是HSC由静息状态转化为激活状态的标志，只有HSC激活后才具有ECM的合成功能，结果表明Wnt蛋白具有诱导和促进HSC激活的功能，进而能够促进肝纤维化的发生、发展。在经典Wnt信号通路中，β-catenin表达也是调控HSC激活的重要一环。在体外培养的HSC中，瘦素可使β-catenin高表达，从而促进HSC激活。对离体人HSC体外培养后发现，累积的β-catenin聚集于细胞核，上调β-catenin表达可诱导和促进肝纤维化形成[10]。研究发现，用青蒿琥酯作用于激活的HSC，β-catenin表达明显下调，并能促进激活的HSC凋亡，从而抑制肝纤维化的发生、发展[11]，结果提示β-catenin表达能够调控HSC激活。经典Wnt信号通路还可通过过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR-γ)来调控HSC激活。PPAR-γ可通过介导DNA的表观遗传修饰来调控HSC的激活，即DNA序列不改变而表达却发生明显变化，这种变化主要涉及DNA甲基化、组蛋白修饰等，而这些也是HSC激活的基础。Yang等[12]研究发现，抑制经典Wnt信号通路可降低PPAR-γ表达，从而干扰PPAR-γ介导的表观遗传修饰，继而抑制HSC激活，从而起到抗肝纤维化作用。

3.1.2 非经典Wnt信号通路对HSC激活的影响 Wnt1、Wnt5a等19种Wnt蛋白是非经典Wnt信号通路的主要信号分子。这些Wnt蛋白表达变化可影响HSC激活、增殖和凋亡。Wnt/β-catenin信号通路在激活HSC后可导致Wnt蛋白及其配体等关键因子失表达，表现为部分抑制性蛋白sFRP高表达与TCF1、LEF1等转录调节因子低表达，从而导致细胞内β-catenin不能检测出或表达消失，其作用与Wnt/β-catenin信号通路在HSC激活及肝纤维化发生、发展中的作用可能不同[13]。有学者对静息与激活状态的HSC研究发现，激活状态的HSC Wnt5a蛋白表达较静息状态的HSC明显升高，表明Wnt5a蛋白对促进HSC激活具有诱导和促进作用，在下调Wnt5a蛋白表达后，HSC的激活与增殖受到明显抑制[14]。通过对大鼠肝纤维化模型与非肝纤维化模型的研究发现，肝纤维化模型静息状态的HSC与激活状态的HSC中Wnt5a蛋白及Fz受体表达均明显高于非肝纤维化模型的HSC，表明Wnt5a蛋白参与了HSC激活并促进其转化为MFLC，沉默Wnt5a后激活状态的HSC中Wnt5a蛋白及Fz受体低表达，ECM产生明显降低，表明Wnt5a蛋白在HSC激活及肝纤维化形成中具有重要作用。另有研究显示，非经典Wnt信号通路中的Wnt/Ca2+通路也可能参与HSC激活的调节，其主要通过调节胞内Ca2+浓度，从而激活Ca2+相关信号分子(如钙调蛋白激酶Ⅱ、蛋白激酶C等)而发挥作用，并能拮抗经典Wnt信号通路[15]。非经典Wnt信号通路还能通过PPAR-γ调控HSC的激活，与经典Wnt信号通路刚好相反，非经典Wnt信号通路通过钙调蛋白激酶Ⅱ等途径抑制PPAR-γ表达，从而抑制HSC激活，进而发挥抗肝纤维化作用[16]。

3.2 Wnt信号通路在HSC激活过程中对EMT的调节 EMT是指上皮细胞失去其表型特征而形成间质细胞表型特征的过程，可导致上皮细胞分子标志物表达下调或消失以及间叶细胞分子标志物表达上调。有研究发现，在肝组织慢性炎症时，肝细胞可发生EMT转化为MFLC，继而导致ECM合成与降解失衡。Wnt信号通路通过对EMT转化调节参与肝纤维化过程。经典Wnt信号通路能上调下游靶基因Snail表达，从而下调E-钙黏蛋白表达，加速肝细胞EMT及肝纤维化形成[17]。HSC分泌的DLK1能促进肝细胞EMT，导致β-catenin高表达，继而导致肝纤维化形成[18]。但目前关于Wnt信号通路对EMT影响的研究较少，其发生机制有待于进一步研究。

3.3 Wnt信号通路在HSC激活过程中对其他通路的调节 HSC的激活是多方式、多途径的，既有细胞因子、信号分子及信号转导通路对HSC激活的直接调节，也有其对HSC激活的间接调节。除对HSC激活的直接或间接调节外，Wnt信号通路还可通过对细胞因子、信号分子等信号转导通路的调节来参与对HSC激活的调节，如TGF-β/Smad、NF-κB等信号通路。

3.3.1 Wnt信号通路与TGF-β/smad信号通路的关系 目前认为，促进肝纤维形成最强的的细胞因子是TGF-β[19]。有研究发现，TGF-β/Smad2/3信号通路依赖β-catenin来诱导和促进HSC激活并转化为MFLC，TGF-β的下游基因Wnt3a可上调这一信号通路表达，从而促进HSC激活；Wnt3a还可促进依赖Smad的TGF分泌、激活并诱导向MFLC转化，继而引起HSC激活[20]。Wnt信号通路对GSK-3β具有抑制作用，可使磷酸化的Smad3稳定，而磷酸化的Smad对Wnt信号通路上调具有明显的促进作用，而对β-catenin降解具有抑制作用，可使Wnt信号通路稳定在高水平。Axin是Wnt蛋白与TGF-β/Smad信号通路发挥协调作用的关键蛋白，可通过激活TGF-β受体激活TGF-β信号通路，继而增强TGF-β的转录活性。有研究发现，TGF-β可促进复合物中β-catenin游离，在Wnt蛋白诱导下，Smad3能够促进β-catenin进入细胞核内，从而激活Wnt信号通路，使β-catenin与细胞核内TCF/LEF形成复合物，与Smad3共同调节靶基因的生物学功能。TGF-β/Smad信号通路的激活是促进肝纤维化形成的信号通路之一，可通过促进Wnt信号通路的激活而发挥作用。因此，阻断TGF-β/Smad信号通路有可能成为抑制HSC激活和防治肝纤维化的一个新策略。

3.3.2 Wnt信号通路与NF-κB信号通路的关系 通常二聚体p65/p50是NF-κB生物学功能的表达模式。miR-126高表达可促进IκBα表达上调并促进TGF-β等细胞因子高表达，NF-κB信号通路激活后可促进HSC激活并转化为MFLC，并发现NF-κB表达与肝纤维化程度呈正相关关系[21]。有研究发现，β-catenin是Wnt信号通路与NF-κB信号通路的连接点，p65与β-catenin形成复合物后，胞质内游离的β-catenin低表达，进而促进p65和NF-κB信号通路激活[22]。有研究认为，NF-κB在抑制蛋白磷酸激酶后可阻断β-catenin降解，从而促进胞质内β-catenin表达上调，对增强Wnt信号通路具有一定作用[23]。因此，研究Wnt信号通路与NF-κB信号通路在HSC激活及肝纤维化形成中的作用，可为肝纤维化防治提供新思路。

综上所述，肝纤维化形成与ECM过度沉积有关，HSC激活可导致肝内ECM合成增加并过度沉积，这是肝纤维化形成非常重要的一环，而Wnt信号通路是诱导和促进HSC激活的重要通路，也是肝纤维化形成最核心、最关键的环节。阻断或沉默Wnt信号通路，可抑制或阻断HSC激活，继而对肝纤维化防治具有一定作用。但诱导和促进HSC激活涉及多种细胞信号传导通路与细胞因子，各信号通路或细胞因子的相互调控作用还需进一步研究。