Wnt信号通路在类风湿关节炎炎症及骨代谢方面的研究进展

王香琳，张 杰

（1.辽宁中医药大学研究生院，辽宁 沈阳 110032；2.中国医科大学附属第一医院中医科，辽宁 沈阳 110001）

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是常见的风湿免疫性疾病，中国大陆地区RA发病率为0.2%～0.4%，以女性较为多发[1]。RA以侵蚀性关节炎为主要表现，关节位置出现红、肿、热、痛为该病的主要症状，此外还可伴有发热、疲乏等全身表现，随着病情进展最终可发展为关节畸形，甚至导致关节功能丧失。近年来，随着对Wnt信号通路相关研究的不断深入，发现了Wnt信号通路已经广泛参与了RA发病进程的各个病理阶段，Wnt信号途径在RA患者体内的成纤维样滑膜细胞受体（FLS）中存在异常激活作用，并在细胞的增殖、凋亡、骨代谢平衡失调、软骨的损坏及骨质钙的流失中发挥着极其重要的作用[2]。现就Wnt信号通路对骨代谢及滑膜炎症方面的调控进行综述，为临床治疗RA提供理论依据。

1 现代医学对RA的认识

1.1 病因RA的发病机制尚不十分明确，临床上还多处于探索研究阶段，但目前被证实了RA的发生多与病毒感染、遗传因素、免疫调节及炎症机制有关[3]。在中医上，RA隶属“痹症”范畴， 《内经》所言：“风寒湿三气杂至合而为痹也，其风气胜者为行痹，寒气胜者为痛痹，湿气胜者为着痹”。中医根据外感寒热邪气中的阴阳、虚实、强弱偏胜，将各种痹症分为行痹、痛痹、着痹等[4]。

1.2 症状RA患者的发病特点通常是缓慢起病，该病早期症状一般为关节肿胀与压痛，常见疼痛部位大多为肘、腕及掌指的关节，如果患者治疗处理不及时往往会导致关节功能障碍的加重，严重的甚至出现关节畸形。RA早期的关节受累可能是不对称的，只有在疾病后期阶段，才会发生典型的对称性多关节炎。由于RA早期症状通常不典型，患者对RA的认知较低，常常致使临床诊断延误及治疗不当。

1.3 诊断标准RA典型病例常按照美国风湿病协会的标准进行诊断，主要依靠临床表现、实验室检查及影像学检查：①关节及其周围晨僵感至少持续1 h，且至少持续6周；②14个关节区（双侧近端指间关节、肘关节、跖趾关节、掌指关节、踝关节、腕关节、膝关节）中至少3个区有软组织肿胀或积液，且至少持续6周；③腕关节、掌指关节或近侧指关节肿胀至少持续6周；④两侧近端指间关节、掌指关节及跖趾关节受累，同时出现左右两侧的对称性关节炎，但不要求完全对称，且持续时间长于6周；⑤类风湿结节，表现为骨性突起和关节周围有皮下结节；⑥类风湿因子阳性；⑦手和腕关节X线片显示受累关节骨侵蚀或骨质疏松，以上7项中符合4项即可确诊为RA[5]。

1.4 治疗RA治疗目的主要在于控制病情，改善关节功能和预后，治疗方法包括药物治疗、外科手术及其他治疗等。目前治疗RA的药物大致包括：非甾体抗炎药、传统生物合成改变病情的抗风湿药、靶向合成的改变病情的抗风湿药、糖皮质激素、生物制剂及植物药制剂等六大类[6]。随着各国对RA疾病的研究认识不断加深，寻求既可有效抑制过度自身免疫应答，且更为安全、便宜的新药，已经逐步成为医师与患者的共同需求。若经过积极的内科正规治疗，仍不能控制RA患者病情，可考虑采取手术纠正关节畸形，改善生活质量，如滑膜切除术、人工关节置换术、关节融合术、软组织手术等，但手术并不能根治疾病，术后仍需使用药物进行治疗[7]。除上述方法外，体疗、理疗对于缓解症状、改善关节功能也具有重要作用。少数患者用药疗效欠佳，且血清中高滴度自身抗体、免疫球蛋白水平明显增高，则可考虑免疫吸附、血浆置换等免疫净化疗法。此外，健康积极的精神生活方式也是预防疾病和促进RA康复的重要措施之一，如保持良好的作息时间，戒烟、戒酒、增加肌肉锻炼等。

2 Wnt信号通路概述

在RA滑膜炎症，骨与软骨破坏及骨中钙的变化均可发现Wnt信号通路的改变。Wnt蛋白属于分泌蛋白生长因子家族中的一类，通过自分泌或者旁分泌在细胞增殖、分化、凋亡调控及抗凋亡调控中发挥重要作用。目前被发现主要有以下3种信号通路：经典的Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路、非经典的Wnt-钙离子（Wnt/Ca2+）信号通路及Wnt-平面细胞极性通路（Wnt/PCP）[8]。

2.1经典Wnt/β-catenin信号通路Wnt/β-catenin 属于Wnt里面的一个经典通路，其主要由以下几种蛋白构成：Wnt家族蛋白、低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）、散乱蛋白Dsh、糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）、结直肠腺瘤性息肉蛋白（APC）、β-链环蛋白、轴蛋白（Axin）和核内转录因子T细胞因子（TCF）/淋巴样增强因子（LEF）[9]。β-catenin在Wnt里面属于中枢性因子。有Wnt信号时，Wnt信号与胞膜蛋白Frizzled结合，把信号传递至胞浆里面的散乱蛋白Dsh，而活化的散乱蛋白Dsh能够对Axin-APC-GSK-3β组建的复合物活性起到有效的抑制作用，从而让β-catenin无法被GSK-3β磷酸化，促使β-catenin堆积进入细胞核，与TCF/LEF相互作用，从而介导Wnt引起的基因转录的改变，促进破骨细胞和成骨细胞增殖分化、软骨形成等过程的发生；当Wnt/β-cantenin信号通路被抑制时，磷酸化的β-catenin可与APC、Axin、GSK-3β结合成复合体，磷酸化的β-catenin可促进β-catenin的降解，Wnt通路被抑制，引起骨形成不足[10]。Wnt/β-catenin信号通路是治疗RA的关键环节。

2.2 非经典Wnt/Ca2+信号通路非经典信号通路中的Wnt/Ca2+信号通路主要是由Wnt5a和Wnt11激活，对于Wnt蛋白而言，在同细胞膜上Frizzled受体进行融合后，能够使胞浆里面的G蛋白激活，依靠G蛋白介导的蛋白激酶C与磷脂酶C激活，细胞内钙离子浓度会提升，以致核因子-κB（NF-κB）转录因子和T细胞核因子等转录因子被有效活化，最终能促进目的基因的转录[11]。

2.3 Wnt/PCP信号通路Wnt/PCP信号通路主要是Wnt配体结合Frizzled对散乱蛋白Dsh下游区、小G蛋白Rac等进行激活，进而激活c-Jun氨基末端激酶，阶段性调控胚胎发育，还可以建立细胞极性和重排细胞骨架，调节细胞骨架的不对称性分布和上皮细胞的协同极化[12]。在胚胎时期PCP通路通过控制细胞收敛与扩展功能来管理细胞运动并决定细胞后期功能，然而PCP通路在骨重建过程中的功能却鲜有报道。

3 WNT信号通路在RA中的表达及作用机制

3.1 Wnt信号通路与RA滑膜炎症RA最初的病理表现为滑膜炎，其中滑膜成纤维细胞（RASF）过度增生，迁移并黏附于软骨组织，可使炎症因子、基质金属蛋白酶、趋化因子等表达增加，形成滑膜血管翳，并导致滑膜炎症，破坏关节软骨及骨组织，造成关节畸形。Wnt信号通路参与RA慢性炎症的过程，RA患者RASF中β-catenin的表达升高，可激活Wnt信号通路，从而激活FLS，活化炎症因子相关信号通路，从而释放大量炎症因子[13]。Wnt1能与Wnt/β-catenin通路一起通过调节RA患者FLS中纤连蛋白的表达，来诱导FLS在RA病理过程中的畸形生长和炎症的发生[14]。Wnt3a属于Wnt/β-catenin信号通路的启动因子，其出现升高情况则表示此异常信号通路已经得到了激活[15]。CARESSA等[16]实验证明，通过抑制β-cantenin的表达，可以阻抑RASF增殖，减轻骨关节炎程度。

相关研究发现，在RA患者滑膜组织的FLS中发现大量与骨侵蚀相关的因子，尤其是长期患RA的患者中，这些因子包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）及Wnt7b等[17]。其中TNF-α为RA发病的核心机制，该因子诱导破骨细胞的分化和激活，抑制参与骨重建的成骨细胞，导致软骨下骨组织破坏，增加骨质疏松的发生风险。徐愿等[18]在试验中证实了通过调节Wnt/β-catenin通路可让TNF-a和基质金属蛋白酶的表达受到抑制。柏中喜等[19]利用脉冲电磁厂对胶原诱导型关节炎（collagen induced arthritis，CIA）模型鼠实验中可以验证，抑制Wnt/β-catenin表达显著可降低滑膜白细胞介素-1β（IL-1β）、基质金属蛋白酶-13（MMP-13）、TNF-α的水平并改善滑膜炎症。NAKAMURA等[20]研究证实，Wnt7b在RA中表达升高，Wnt7b转染的正常滑膜细胞中，TNF-α、IL-1β及IL-6的分泌显著增强。Wnt5a依靠将FLS中PKC途径激活，让RA患者关节内出现促炎趋化因子，而Wnt5A/Frizzled复合物在受到了阻断后，可以让IL-6、白细胞介素-15（IL-15）及核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）表达有效减少，还可以让滑膜增生受到抑制[21]。

3.2 Wnt信号通路与RA骨代谢目前越来越多的研究表明，Wnt信号通路在骨代谢方面发挥着巨大的作用。RA导致的骨质损伤主要是由于成骨细胞与破骨细胞比例失衡所致。经典途径Wnt/β-catenin通路在骨形成与骨重建过程中成骨细胞发挥着巨大的作用。Wnt蛋白属于Wnt/β-catenin经典通路的起始因子，主要是通过调节成骨细胞来维持骨的动态平衡，其可对成骨细胞分化增殖产生影响，Wnt/β-catenin 通路能促进骨髓间充质干细胞（MSC）向成骨细胞分化，同时β-catenin可诱导间充质细胞碱性磷酸酶的表达，促进成骨细胞的增殖和成熟分化[22]。Wnt3a是Wnt信号通路的经典配体，对骨稳态及骨代谢有着重要作用，骨髓基质干细胞（BMSCs）中骨形成蛋白-2（BMP-2）在Wnt3a的诱导下进行表达，促使BMSCs向成骨细胞分化，抑制向脂肪细胞分化，改善由于雌激素缺乏导致的骨质疏松，促进骨形成[23]。DKK1为Wnt经典信号通路的可溶性抑制剂，也作用于通路上游，能够同Wnt蛋白竞争性结合LRP5/6，进而阻止β-catenin向细胞核内转移，抑制成骨细胞生长和分化的转录因子表达，阻碍成骨细胞的分化和增殖，使成骨细胞数量减少、活性降低。有研究指出，相比于健康人或骨关节炎患者，RA患者滑膜组织中可分离到更高水平Dickkopf1（DKK1），表明DKK1作为RA骨侵蚀的生物学标志物，与骨侵蚀及RA炎症有关，其表达与疾病活动度成比例[24]。

破骨细胞属于引起RA病程里面骨量降低以及骨质疏松的一个关键因素，RANKL、核因子-κB受体活化因子（RANK）、骨保护素（OPG）共同形成管理破骨细胞的旁分泌。Wnt可通过作用于OPG/RANKL/RANK通路对破骨细胞产生作用。激活的Wnt信号通路能够促进OPG的表达，而OPG能竞争性结合RANK受体，阻断RANKL与RANK的相互作用，从而抑制破骨细胞的生成[25]。Wnt16是一个经典的Wnt/β-catenin信号通路激动剂，一般作用于信号通路的上游。Wnt16依靠推动成骨细胞生成OPG，竞争性地对RANKL同RANK受体融合进行抑制，减缓或阻止破骨细胞的活动，以便对骨吸收进行有效抑制[26]。作为Wnt家族中唯一在四肢发育的骨骼生长聚集区和进展区表达的成员蛋白，Wnt5a可以通过激活c-Jun N端激酶（JNK），进而激活破骨前体细胞中表达的RANK及其配体RANKL，并使两者结合从而诱导破骨细胞的生成。当Wnt5a与Frizzled受体结合时，1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）、乙酰化炔诺吡啶（DAC）和钙离子水平短暂升高，从而触发NF-κB和活化的T细胞核内因子（NFAT）的激活，调节破骨细胞的生成[27]。

4 小结与展望

由于RA疾病严重干扰患者正常生活，所以探索其发病机制与防治措施显得十分重要。Wnt信号通路广泛参与RA发病的各个阶段，Wnt/β-catenin信号不仅可以干预炎症因子的表达，还能广泛促进成骨细胞发育，抑制破骨细胞增殖分化，对保持骨内微环境的稳定起着重要作用。然而在RA疾病发展过程中，不仅Wnt信号通路参与其疾病进展的调控，其他通路也广泛参与疾病的各个过程，比如NF-kB、OPG/RANKL/RANK等；并且不同信号通路间相互影响，互相制约，Wnt通路与这些通路之间的关系并未完全阐明。因此通过深入研究经典和非经典Wnt途径中各种因子的作用，探索与其他通路之间的联系必将为RA的发病机制及治疗研究提供新的思路与方向。