Wnt5a 在肺相关疾病发生发展过程中作用的研究进展

陈 琪, 李 勇, 徐金瑞, 杨 易

（1. 宁夏大学西部特色生物资源保护与利用教育部重点实验室，宁夏 银川 750021；2. 宁夏大学生命科学学院微生物与分子生物学系，宁夏 银川 750021）

肺相关疾病是肺脏本身或其他全身性疾病在肺部的表现。随着环境污染问题的不断出现，肺部感染性疾病发病率随之升高。肺癌是目前最常见的恶性肿瘤，肺炎、慢性阻塞性肺病和肺纤维化也严重威胁人类健康。Wnt5a 是非经典Wnt 信号通路的代表性配体，其表达异常与许多疾病的发生有关，如癌症、炎性疾病和代谢紊乱等［1］；Wnt5a 通过Wnt信号传导系统调控多种细胞功能，Wnt5a 蛋白在某些肿瘤中的表达影响肿瘤患者的预后；在某些炎性疾病中，Wnt5a 也可作为抗炎治疗的分子靶向，对多种类型的人类癌症的进展具有双重作用。Wnt5a作为肺组织形态分化的辅助因子，存在于气道和肺泡上皮细胞、平滑肌细胞、间质成纤维细胞和一些内皮细胞中，参与远端肺形态和肺泡的形成［2-3］。在肺发育早期，Wnt5a 的缺失导致远端气道分支过>多，而Wnt5a 过表达干扰了正常上皮间充质相互作用，导致远端气道分支和扩张减少［4］，Wnt5a 介导的非经典Wnt 信号异常激活可促进肺相关疾病的发生。因此，Wnt5a 被认为是肺部疾病诊断的重要靶点。目前，虽已有对Wnt5a 与肿瘤和炎症性疾病关系的相关综述报道，或Wnt5a 与某一种肺相关疾病关系的研究报道，但尚未见Wnt5a 在肺相关疾病发生发展中作用的相关综述报道。现对Wnt5a 在肺相关疾病发生发展中的作用研究进行综述，旨在为以Wnt5a 为靶点进行肺相关疾病的防治提供理论依据。

1 Wnt5a 概述

1.1 Wnt 家族及Wnt5aWnt 基因最初在小鼠的乳腺癌细胞中被发现，Wnt 蛋白是一类分泌型脂联糖蛋白家族。根据对小鼠C57MG 乳腺上皮细胞系形态转化和生长特性改变能力的高低将Wnt 家族分为2 组：高转化能力Wnt 可激活Wnt/β-连环蛋白（β-catenin） 通路，又称经典Wnt 信号通路；弱或无转化功能的Wnt 不依赖β-catenin 介导的转录激活，包含多条信号通路，即Wnt/Ca2+途径和Wnt/c-Jun 氨 基 末 端 激 酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK） 途 径，被 称 为 非 经 典Wnt 信 号 通 路［5］。Wnt5a 是Wnt 家族中的一员，于20 世纪90 年代首次被发现，该基因包含5 个外显子，终端外显子编码一个3′端的经典不可翻译区，起始的631 bp 有很强的启动子活性［6］。Wnt5a 信号最常见的受体是卷曲蛋白（frizzled，Fzd） 受体，主要包括Fzd2、Fzd4、Fzd5、Fzd7 和Fzd8，结构类似于G 蛋白偶联型跨膜受体，与Wnt5a 结合后通过胞质内的蓬乱蛋白（dishevelled，Dvl） 参与Wnt 信号途径的调节；酪氨酸激酶样孤儿受体2 （receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 2，Ror2） 是单次跨膜蛋白，作为Wnt5a 的受体与共受体Fzd 调节非经典Wnt 信号途径。Wnt5a 蛋白也可与Fzd 和Ror2 形成三重复合体，将信号传递给细胞跨膜受体，并与后者结合，将信号传递至细胞内，进而对Wnt 信号途径加以干预，从而在胚胎形成、细胞成熟和器官稳态过程中发挥重要的作用［7］。

1.2 Wnt5a 介导的信号通路Wnt5a 作为一种在细胞各项功能中起重要作用的分泌型蛋白，可与不同类型的受体结合，通过Wnt 通路形成复杂的调控网络，参与细胞应答反应的调节。①Wnt/平面细胞极性（planar cell polarity，PCP） 途径：Wnt5a通过Fzd 激活小G 蛋白［包括Ras 同源物基因家族成 员A （Ras homolog gene family member A，RhoA）及Ras 相关的C3 肉毒杆菌毒素底物（Rasrelated C3 botulinum toxin substrate，Rac）］和Dvl，形成Dvl 效应复合体，激活下游肌动蛋白；而RhoA 和Rac 可激活Rho 相关激酶（Rho-associated kinase，ROCK）和JNK，起到调节细胞极性和迁移 的 作 用［8］。②Wnt/Ca2+途 径：Wnt5a 通 过 钙 调蛋白依赖激酶及钙调磷酸酶促进细胞内Ca2+释放，激活蛋白激酶C（protein kinase C，PKC），使细胞内Ca2+浓度升高，活化T 细胞核因子，发挥抑癌作用［9］。③Wnt/β-catenin 途径：当Wnt5a 与Ror2 相互 作 用 时，降 低 胞 核 内 β -catenin 水平，抑制经典Wnt/β-catenin 通路，在调节炎症反应中起关 键 作 用［10］；Wnt5a 与Fzd 和 低 密 度 脂 蛋 白 受 体相关跨膜蛋白结合时，激活Wnt/β-catenin 通路，调 控 胚 胎 形 成 和 细 胞 命 运［11］。Wnt5a 结 合Ror2 受体可诱导Wnt/Ca2+和Wnt/PCP 通路，同时抑制经典β-catenin 通路，因此Wnt5a 介导的信号通路形成了复杂的调控网络。

2 Wnt5a 与慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary diseases，COPD）

COPD 是一种慢性气道炎症反应，严重威胁人类健康且是可预防和治疗的肺部疾病。COPD 被视为全身和多器官综合征的心肺组成部分，烟雾是引起全球大部分地区COPD 的主要环境危险因素［12］。BAARSAM 等［13］证实：在COPD 中非经典Wnt5a表达增强，成熟的Wnt5a 可缓解由经典Wnt 驱动的肺泡上皮细胞创伤愈合和转分化，Wnt5a 过表达增加了体内弹性蛋白酶诱导的肺气肿的空气空间，抑制体内Wnt5a 可降低肺组织破坏并改善肺功能，明确了COPD 发病机制是由于间充质-上皮间质受损引起。WANG 等［14］研究表明：细颗粒物PM2.5和香烟烟雾（cigarette smoke，CS）/香烟烟雾提取物（cigarette smoke extract，CSE） 共刺激可引起小鼠和16HBE 细胞炎症反应，促进Wnt5a 的表达，在COPD 发病过程中PM2.5 通过Wnt5a/细胞外调节蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路加重CS/CSE 诱导的气道炎症反应。以上研究表明：Wnt5a 高表达是引起COPD的因素之一，因此抑制Wnt5a 有益于COPD 的治疗。也有研究［15］显示：Wnt5a 与COPD 和铜绿假单 胞 菌（Pseudomonas aeruginosa，PA） 感 染 有关，PA 感染COPD 患者痰中Wnt5a 含量较低，表明Wnt5a 表达水平与致病性细菌负荷呈负相关关系，而巨噬细胞中Wnt5a 可能被与COPD 相关的致病菌感染所抑制，需进一步研究证明。

3 Wnt5a 与肺炎

在炎性疾病发展过程中，Wnt5a 呈特异性表达，也可诱导炎症因子的表达，两者呈现交叉互动，提示Wnt5a 异常表达是炎症疾病的发病原因之一。间质性肺疾病（interstitial lung disease，ILD）是一种特殊的组织病理学模式的间质性肺纤维化，可对肺泡壁和支气管壁造成影响，特发或继发于自身免疫性疾病和环境暴露。YU 等［16］研究显示：早期肺间质病变患者血浆中Wnt5a 蛋白水平明显高于非类风湿性关节炎患者；与非特发性间质性肺炎（nonspecific interstitial pneumonia，NSIP） 和ILD比较，普通型间质性肺炎（usual interstitial pneumonia，UIP） 患者的Wnt5a 表达水平更高，表明Wnt5a 可作为识别UIP 和评估RA 患者ILD 的严重程度和进展的潜在生物标志物。VUGA 等［17］研究显示：Wnt5a 在特发性间质性肺炎（specific interstitial pneumonia，SIP） 组织的纤维母细胞中高表达，并促进纤维母细胞增殖和抑制凋亡。以上研究表明：在肺部炎症中Wnt5a 高表达，因此可以通过抑制Wnt5a 表达而抑制肺部炎症发展。也有研究［18］显示：在抗胰岛素抵抗（insulin resistance，IR） 大鼠模型中，肺组织卷曲相关蛋白5（secreted frizzled-related protein 5，SFRP5）表达下调，Wnt5a/JNKl 通路激活，肺部炎症反应增强，且SFRP5 明显抑制Wnt5a/JNKl 诱导的巨噬细胞活化；同时，IR 降低了肺组织中SFRP5 的表达，激活Wnt5a/JNK1 通路，促进肺部炎性反应，因此可通过调节SFRP5 来抑制Wnt5a/JNK1 通路，从而起到抑制肺部炎性反应的作用。

4 Wnt5a 与肺肿瘤

肺肿瘤是我国发病率和死亡率增长最快，对人类健康和公众生命威胁最大的恶性肿瘤之一，其中非 小 细 胞 肺 癌 （non-small cell lung cancer，NSCLC）最为常见。Wnt5a 高表达与NSCLC 患者预后不良有关，结合检测Ror2 和Wnt5a 有助于预 测NSCLC 患 者 的 预 后［19］。有 研 究［20］证 明：Wnt5a 通过线粒体凋亡途径发挥对人肺癌A549 细胞凋亡的调控。吸烟在肺癌发生过程中诱导Wnt5a-偶联PKC 活性，并导致肺癌中蛋白激酶B（protein kinase B，AKT/PKB）活性升高和抗凋亡能力增强，Wnt5a 可通过激活PKC/AKT 通路抑制肺癌细胞凋亡［21］，表明Wnt5a 可能是肺癌潜在的治疗靶点，具体如何调控尚有待进一步研究。YANG 等［22］研 究 发 现：Wnt5a 促 进A549 细 胞 增殖、迁移和集落形成，通过Wnt/PKC 信号通路促进肺癌细胞的迁移和对顺铂药物耐药性，通过调节Wnt5a 表达阻断Wnt/PKC 信号通路可能是治疗耐化疗NSCLC 患 者 的 有 效 方 法。LIU 等［23］研 究表明：miR-1253 在NSCLC 组织中表达下调，与Wnt5a 的表达呈负相关关系，可以通过靶向miR-1253-Wnt5a 轴开发NSCLC 新的诊断或治疗策略。WANG 等［24］研究显示：NSCLC 组织中过表达Wnt5a/Ror2 后β-catenin 表达异常，且Wnt5a 过表达增加了NSCLC 细胞的增殖、迁移和侵袭，促进了NSCLC 细胞体外上皮-间质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT），而敲低Wnt5a 则呈现完全相反的结果；Wnt5a 过表达增强了T 细胞因子/淋巴样增强因子（T-cell factor/ lymphoid enhancer factor，TCF/LEF） 的 转 录 活 性 并 使NSCLC 细胞核中β-catenin 水平升高，表明Wnt5a促进EMT 在 NSCLC 中 的 转 化，参 与 Wnt/β-catenin 经典信号的激活。因此可以通过调节Wnt5a 抑 制 经 典Wnt/β-catenin 信 号 通 路，抑 制NSCLC 细胞增殖和迁移，使NSCLC 的发展受到一 定 的 控 制。 在 肺 腺 癌 （adenocarcinoma carcinoma，AC） 和 鳞 状 细 胞 癌（squamous cell carcinoma，SCC）中，Wnt5a 微环境的差异通过改变内皮细胞运动和分化，导致过氧化物酶体增殖激活受体γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ）减少进而影响治疗的反应机制，在SCC中非经典Wnt5a 的增加抑制内皮细胞的运动，引起miR-200b 和miR-27b 等抑制剂增加，而AC 中经典Wnt 则直接下调PPARγ 表达［25］，此差异可能导致治疗肺癌反应的不同，因此通过Wnt5a 的表达调控治疗SCC 和AC 需要精确到下游受体的差异，这也是肺癌治疗需要解决的重要问题。魏巍等［26］研究发现： 在小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）组织中Wnt5a 高表达，且与肿瘤信号的转移存在关联，Wnt5a/JNK 信号通路促进了SCLC细胞迁移。因此Wnt5a 可作为SCLC 的一个预测指标和治疗靶点。

5 Wnt5a 与肺纤维化（pulmonary fibrosis，PF）

PF 是肺组织受损后修复调节失控及重建异常所引起的病变，其发生受一系列细胞生长因子和多条信号转导通路调控。对PF 患者肺组织进行分子学分析［27］显示：Wnt5a 促进肺成纤维细胞的增殖，同时增加纤维连接蛋白和整合素的表达。Wnt5a 在特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF） 肺组织中主要表达于气道及肺泡上皮细胞、平滑肌细胞、内皮细胞、肌成纤维细胞和间质，过表达Wnt7b 能明显增加正常人平滑肌细胞和成纤维细胞中Wnt5a 蛋白的表达，而无论是否使用转化生长 因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）处理，在过表达Wnt5a 的IPF 肌成纤维细胞中则不会出现该现象，表明Wnt5a 在IPF 细胞中广泛表达，Wnt7b 和TGF-β1 可明显增加Wnt5a 表达，二者结合可能是调节IPF 发病机制的关键信号通路［28］。VUGA 等［17］应 用Wnt5a 处 理 正 常 肺 成 纤维细胞和UIP 患者肺成纤维细胞结果显示：Wnt5a在UIP 患者肺成纤维细胞中表达较正常肺成纤维细胞高，也促进正常肺成纤维细胞增殖，抑制H2O2诱导的细胞凋亡，Wnt5a 引起β-catenin 水平明显降低，与经典Wnt/β-catenin 信号通路的改变无关，表明Wnt5a 通过非经典Wnt/β-catenin 通路调控成纤维细胞增殖和存活，且该通路在以纤维化间质性肺病的肺表型中发挥作用，可以通过抑制Wnt5a 的表达抑制纤维化间质性肺疾病的成纤维细胞增殖，但要达到治疗该疾病的目的还需进一步研究。研究［29］表明：细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）通过携带包括Wnt5a 蛋白在内的多种信号介质来调节细胞间的通讯，Wnt5a 在小鼠和人肺纤维化组织中与EVs 结合分泌；AINA 等［30］研究显示：从IPF患者肺泡灌洗液中分离的EVs 结合Wnt5a 促进成纤维细胞增殖，进而促进IPF 患者发病进程，该结果为IPF 的诊断和治疗提供了新的方法。KOVACS 等［31］研究显示：在老化肺组织中Wnt5a 水平升高，Wnt5a 高表达促进肌成纤维细胞样分化，且该过程还控制表面活性物质的产生和肺修复机制，表明Wnt5a 的改变在肺衰老过程中发挥重要作用。以Wnt5a 为靶点对PF 诊断和治疗具有重要意义，其机制尚有待进一步研究。

6 Wnt5a 与其他肺部疾病

哮喘是一种由多种炎性细胞和细胞组分参与的慢性呼吸气道炎症，气道细胞重构和气道高反应为其主要特征［32］。SCOYK 等［33］研究表明：支气管哮喘患者外周血中Wnt5a 明显升高，而上调Wnt 通路与哮喘的关系需进一步研究。也有研究［34-35］显示：Wnt5a/JNK 信号通路的相关分子在哮喘大鼠肺组织、血液及外周血单核细胞中均表达升高，表明Wnt5a/JNK 信号通路的激活参与了哮喘的发病，该结果为哮喘疾病提供了新的治疗策略。支气管肺发育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD） 是早产儿常见的呼吸疾病，可引起肺部动脉高压，对新生儿神经系统发育会造成不良影响。研究［36］表明：Wnt/β-catenin 信号通路的协调激活对正常肺发育至关重要，Wnt 和核转录因子-κB （nuclear transcription factor kappa B，NF-κB）协同作用能在高氧状态下驱动Wnt5a 的表达。JENNIFER 等［37］证明：囊状期高氧肺损伤时肺间充质Wnt5a 增加，导致BPD 患者的肺泡化受损和间隔增厚，Wnt5a的靶向性可能是治疗BPD 的潜在策略。

7 展 望

综上所述，Wnt5a 参与了多种典型的肺相关疾病的发生发展，以其为靶点防治肺相关疾病具有重要的临床意义。目前尚未见Wnt5a 在其他许多肺相关疾病（肺气肿、尘肺和矽肺） 中作用的相关研究，在肺结核病中的研究仅限于卡介苗（Bacillus-Calmette-Guerin，BCG） 刺激细胞或注射小鼠体内，细胞或肺组织中Wnt5a 的表达情况以及病变后Wnt5a 介导的信号通路上下游因子变化还有待进一步研究。通过分析Wnt5a 的表达及其参与的信号通路来进一步研究更多肺部疾病的发病机制，可为其临床诊断寻找到新的靶点。目前，虽然已经对Wnt5a 的表达、信号转导途径和功能定位等进行了广泛的研究并取得了一定的成果，但尚存在诸多疑问与争议。随着分子生物学研究的进展，Wnt5a 信号的调控机制将更加明确，以Wnt5a 为靶点治疗人肺部疾病也将成为可能。