Wnt信号通路及其在类风湿性关节炎中的作用进展

李正萍 袁慧慧

[摘要] 类风湿性关节炎（RA）的典型病理改变是滑膜炎和骨破坏，最终导致关节畸形而致残。Wnt信号通路在滑膜炎和骨破坏中发挥广泛的作用，是RA病情进展的重要因素。Wnt信号通路参与RA软骨细胞、成骨细胞和破骨细胞等的功能障碍有密切关系，并且促进RA相关病理因子的产生。本文就Wnt信号通路与RA炎症和骨侵蚀的关系及靶向该通路治疗的相关研究进行综述。

[关键词] 类风湿性关节炎;Wnt信号通路;成骨细胞;破骨细胞;滑膜成纤维细胞

[中图分类号] R593.22          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）12（c）-0029-04

Advances on the role of Wnt signaling pathway in rheumatoid arthritis

LI Zhengping   YUAN Huihui

School of Basic Medical Sciences， Capital Medical University， Beijing   100069， China

[Abstract] The typical pathological changes of rheumatoid arthritis （RA） are synovitis and bone destruction， which eventually lead to joint deformity and disability. Wnt signaling pathway plays a wide role in synovitis and bone destruction， and is an important factor in the progression of RA. Wnt signaling pathway is closely related to the dysfunction of RA chondrocytes， osteoblasts and osteoclasts， and promotes the production of RA-related pathological factors. This review summarizes the relationship between Wnt signaling pathway and synovitis and bone erosion in RA， and the treatment targeting Wnt signaling pathway.

[Key words] Rheumatoid arthritis; Wnt signaling pathway; Osteoblast; Osteoclast; Synovial fibroblast

類风湿性关节炎（RA）是针对自身抗原进行的持续特异性免疫反应性滑膜炎。而滑膜炎症是导致成骨细胞与破骨细胞之间代谢不平衡、骨吸收增加、骨组织遭破坏的重要诱因[1]。细胞增生是炎症的主要表现，但RA患者炎症受到抑制后滑膜仍出现持续增生性改变，而Wnt信号通路与细胞增生关系密切，这使Wnt信号通路与RA发生机制首次被关注[2]。随着对该通路的深入研究，发现其与RA软骨细胞、成骨细胞和破骨细胞等的病理改变都有密切关系，并且参与RA相关病理因子的产生[3]。因此，Wnt信号通路在RA发生机制及靶向治疗中的作用引起重视。

1 Wnt信号通路概述

1.1 Wnt蛋白

1982年，Nusse和Varmus在研究病毒诱导C3H小鼠乳腺肿瘤的过程中，将Wnt基因作为区域极性基因鉴定出来，命名为Int-1，并确定Int-1基因为小鼠乳头瘤样病毒（MMTV）整合的位点[4]。后来发现，Int-1基因与果蝇无翅（Wingless）基因同源，因此将Wingless与Int-1结合，统称为Wnt基因[5]。人类编码Wnt蛋白的基因有19个，Wnt蛋白长度为350～380个氨基酸。Wnt蛋白翻译后会发生脂质修饰，与之结合的棕榈酰部分具有疏水性质;Wnt蛋白还包含多个糖基化位点，含有丰富的半胱氨酸残基。

1.2 Wnt信号通路

Wnt蛋白激活多条信号通路[6]，一般分为两大类：一类是β-连环蛋白（β-catenin）依赖的经典Wnt信号传导通路，主要由Wnt、Wnt2、Wnt3、Wnt3a、Wnt8和Wnt8b介导产生;其他通路统称为非经典Wnt信号传导通路。

经典Wnt信号传导通路活化时，Wnt蛋白与位于细胞膜上的卷曲（Fzd）蛋白结合，形成Wnt-Fzd复合物，并进一步与低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP）5/6共受体结合，导致其细胞质尾部磷酸化。该通路级联反应中一个关键的胞质分子是β-catenin，该通路未活化时，β-catenin与大肠腺瘤性息肉病蛋白（APC）、糖原合成酶激酶3β（GSK3β）、酪蛋白激酶1α（CK1α）和轴抑制蛋白（Axin）组成的“破坏复合物”结合，促进其泛素化降解。一旦该通路活化，Axin从“破坏复合物”中解离，结合到LRP的胞质尾部磷酸化位点。随着Axin在LRP上的重新定位，“破坏复合物”与细胞质中的蓬乱（Dsh/Dvl）蛋白结合，释放的β-catenin以磷酸化形式转运到细胞核，与转录因子结合，特别是T细胞因子（TCF）和淋巴激活素结合因子（LF），取代TCF转录因子中的转录共抑制基因groucho，进而调节基因转录及相关靶基因的表达。

非经典Wnt信号传导通路研究较多的是由Ca2+依赖性途径Wnt型MMTV整合位点家族成员5a（Wnt5a）启动的信号级联反应[7]，最可能由Dvl1介导，导致细胞内Ca2+的释放，激活钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱα（CAMK2a）和蛋白激酶C（PKC），进而导致下游靶基因转录。除了Wnt-Ca2+依赖的信号通路外，目前Wnt-平面细胞极性（PCP）信号通路研究较多，另外，还有Wnt-受体酪氨酸激酶样孤儿受体2（ROR2）、Wnt-酪氨酸激酶相关的受体（RYK）及Wnt-雷帕霉素靶蛋白（mTOR）等信号通路[8]。

1.3 Wnt信号通路调节剂

Wnt信号通路可以通过细胞外的受体激动剂和抑制剂及细胞内的翻译后修饰，如磷酸化、水解过程的内吞作用及核调节因子错综复杂地调控[9]。激动剂包括R-海绵蛋白（R-spondin）和诺里病蛋白（Norrin）两类，通过结合Wnt受体或释放与抑制剂结合的Wnt来促进Wnt信号传导。抑制剂主要包括分泌型Frizzled相关蛋白（sFRP）、Cerberus和Wnt抑制因子（WIF），它们主要通过结合Wnt蛋白，进而抑制其与受体之间的相互作用。其他分泌型Wnt抑制剂包括阻黑蛋白1（DKK1）、硬化蛋白（SOST/WISE）家族和胰岛素样生长因子结合蛋白4（IGFBP-4）等，它们是通过结合LRP共受体，破坏Wnt诱导的Fzd-LRP复合物形成来拮抗信号传导。最近，又发现了一些新的跨膜蛋白抑制剂，如腺瘤性息肉病大肠埃希菌下调蛋白1（APCDD1）通过结合Wnt和LRP来抑制Wnt信号。

细胞内调节剂以小分子物质为主。Wnt信号的小分子激活剂以诱导GSK3β酶失活为主，包括LiCl、Bio、CHIR和SB-216763等化合物。Wnt信号的小分子干扰剂主要包括IWR、XAV939、Pyrvinium等磷酸酶抑制剂，Porc酶抑制剂IWP2和转录复合物抑制剂PKF115-854和CGP049090。

2 Wnt信号通路与RA

Wnt及其信号通路在RA中作用的最早证据来自遗传研究和表达Wnt通路分子的组织分析[2]。RA患者的滑膜中发现Wnt基因表达增加，实验性阻断Wnt信号通路分子可以降低RA滑膜细胞中白细胞介素（IL）和核因子κB配体受体（RANKL）的表达。Wnt信号的激活有助于骨赘形成，阻断Wnt信号传导可以促进骨侵蚀，且软骨细胞中Wnt/β-catenin信号的激活可诱导软骨基质降解，这些病理过程类似RA中发生的骨破坏[10]。Wnt信号通路还可能与其他骨形成通路协同作用，如转化生长因子（TGF）和骨形态发生蛋白（BMP）家族介导的骨形成通路[11]。

2.1 Wnt信号通路与RA炎症

Wnt信号通路在RA-FLS激活和血管翳的形成中发挥作用。Sen等[2]最初研究发现，从RA患者分离出的FLS表达高水平的Wnt1和Wnt5a。在RA-FLS中Wnt1的表达增加与细胞外基质蛋白纤维连接蛋白的表达增加相关。增加的纤维连接蛋白能促进细胞运动、黏附和存活，并且在没有促炎因子的情况下，促进RA的细胞增生[7]。有研究结果提示，Wnt5a可以促进炎性因子IL-6的表达[12]。Wnt7b和Wnt10b在RA滑膜中的表达与炎性浸润和组织纤维化程度一致。另外，炎性因子和趋化因子也会促进Wnt5a的表达，进而加重滑膜炎症[13]。经典Wnt信号传导通路的激活可以诱导RA患者FLS中β-catenin的表达，这有助于RA-FLS的稳定激活。但是，也发现一些分泌型sFRP和WISP蛋白可能通过竞争性结合Wnt蛋白和下调c-Jun氨基末端激酶（JNK）来抑制炎症[14]。

2.2 Wnt信号通路与RA骨侵蚀

RA骨破坏难以逆转是骨吸收加剧和骨形成受抑制共同作用的结果，Wnt信号通路相关分子在RA骨破坏中发挥重要作用。Wnt家族的成员一方面可以通过促进炎性细胞因子的分泌来诱导骨破坏，另一方面也可以直接调节成骨和破骨谱系细胞的分化来导致骨侵蚀[15]。其中，Wnt3a在基质ST2细胞和骨髓细胞的共培养物中强烈抑制1，25-（OH）2D3诱导的破骨细胞形成。然而，Wnt3a不能抑制骨髓巨噬细胞培养物中RANKL诱导的破骨细胞形成，这提示Wnt3a对破骨细胞形成的抑制作用是由成骨细胞和基质细胞介导的[16]。非经典Wnt通路分子Wnt5a杂合子小鼠骨形成和骨吸收均下降，最终导致了骨质疏松;而敲除成年小鼠Wnt5a的血清转移关节炎模型的研究结果显示滑膜炎和骨破坏症状得到改善，提示Wnt5a在RA骨破坏中的促进作用[17]。有研究显示，Wnt5a通过调节成骨前体细胞骨保护素（OPG）、IL-6、碱性磷酸酶（ALP）和JNK的表达和分泌来加重RA模型鼠的骨破坏[12]。另外，Wnt抑制剂在RA骨破坏中也发挥重要作用，如SOST的过表达提示RA患者关节发病前就出现了骨形成的抑制[18]，而在人TNF转基因小鼠等RA模型中，抑制SOST会加重炎症症状[19]。分泌型分子DKK1在RA动物模型炎症滑膜附近的滑膜成纤维细胞、内皮细胞和软骨细胞大量表达。阻断DKK1活性虽然没有观察到抑制炎症的效果，但会逆转RA模型小鼠关节中的骨质破坏，使其倾向于骨形成[20]。与动物模型数据有差别的是，RA患者血清DKK1水平是否升高并没有一致的结论[21]。WIF-1在实验性关节炎和RA患者关节软骨中表达下调，WIF-1缺乏可部分保护TNF转基因小鼠免受骨侵蚀和小梁骨丢失，这可能是破骨细胞活性降低的结果。相反，WIF-1缺乏加重了关节炎相关的软骨损伤，而WIF-1的过度表达减弱了TNF转基因小鼠的软骨降解。在人软骨细胞中，经典Wnt信号通路的激活能抑制基质金属蛋白酶（MMPs）的表达和活性。经典Wnt通路的共受体LRP5基因多态性（P.A1330V、P.N740N和P.V667M）的改变与RA影像学观察到的骨损伤严重程度呈正比[22]，DKK1单核苷酸多态性（rs1896368、rs1896367和rs1528873）也与关节损伤进展显著相关[23]。

2.3 Wnt信号通路参与RA相关的其他因素

Wnt信号通路分子表观遗传学修饰广泛参与RA靶基因表达的调控，如Wnt抑制剂sFRP1在RA中的表观遗传抑制作用[24]。DNA甲基化抑制因子5-AzaDc可以促进sFRP2的表达，抑制FLS的增殖和炎性细胞因子的分泌，提示抑制DNA甲基化可以改善RA模型鼠的症状[25]。许多非编码RNA也能影响Wnt信号通路。其中，miRNA的治疗和诊断价值受到关注[26]，如miR-708-5P通過抑制经典Wnt信号途径促进FLS凋亡来缓解滑膜炎[27]。另外，Wnt信号通路可以引起免疫紊乱来加重炎症和骨破坏的进程，如Wnt信号通路可以改变CD4+T细胞亚型的分化参与RA病理改变。

3 Wnt信號通路与RA治疗

靶向Wnt信号通路治疗RA的大分子蛋白和抗体类制剂[28]，主要集中在DKK1、Sclerostin、sFRPs和LRP几个分子，其中DKK1抗体的研究最广泛，被认为最有前景。DKK1疫苗在RA模型鼠中也显示了对软骨和骨的保护作用[29]。Wnt蛋白不同结构域会与相应的受体结合，研究显示，Wnt5a截断片段可以改善RA模型鼠的滑膜炎和骨侵蚀[30]。有报道显示，Wnt信号通路的激动剂具有骨保护作用[6]。最近，胞内小分子的研究也有相应的进展[31]。另外，一些干预Wnt信号通路的中药制剂，如断藤益母汤[32]具有保护RA骨损伤的作用。

4 小结与展望

RA是由多种复杂因素综合诱导的慢性自身免疫病，对其发病机制的研究尚不明确。Wnt信号通路无疑是在研究RA发生与治疗过程中的一条重要信号通路。但是，对于Wnt信号通路仍有很多方面不清楚，比如Wnt结合在Fzd跨膜结构域上引起受体构象的变化。另外，有必要更加深入地认识Wnt信号通路在骨形成各个阶段中相同与不同的作用及机制;如明确成骨细胞中已知Wnt蛋白与细胞因子之间的关系;将FLS的Wnt信号通路与成骨细胞，破骨细胞内的Wnt信号通路联系起来，探究滑膜炎症与骨细胞代谢平衡的关系;未来，通过Wnt拮抗剂来治疗RA，特别是针对成骨细胞的Wnt信号通路拮抗剂，比如抗Dkk1抗体，将可能成为治疗RA的新靶点。

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