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1、wnt信号通路与肾纤维化陈定国(综述)【摘要】肾纤维化是各种肾脏疾病进展到慢性肾功能衰竭的共同途径和主要病理基础。研究发现肾纤维化过程中存在Wnt信号传导通路，并且在肾纤维化的发生发展中起重要作用。该文就目前关于wnt信号传导通路与肾纤维化研究的最新进展作一综述。【关键词】Wnt通路；肾纤维化肾纤维化是所有肾脏疾病发展到终末期肾功能衰竭的共同途径，是慢性肾功能衰竭进行性发展过程中的始动因素。Wnt信号传导通路参与细胞生长、分化和凋亡等过程并且在维持组织器官内环境稳定中发挥重要作用。近年来研究证实Wnt信号传导通路在肾纤维化的发生发展中亦起重要作用。1 Wnt 信号通路目前共发现Wnt蛋白有19
2、种：Wntl、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a、 Wnt4、Wnt5a，、Wnt5b、Wnt6、Wnt7a、Wnt7b、Wnt8a、Wnt8b、Wnt9a、Wnt9b、Wnt10a、Wnt10b、wntll及Wntl61。是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用，Port和Basler2研究发现疏水性Wnt蛋白可以修饰成可溶性蛋白从而进行远距离调控。Wnt蛋白及其受体、调节蛋白等组成的复杂信号传导通路，包括经典通路和非经典通路。目前研究比较清楚的是Wnt3-catenin通路，即经典通路。该通路是由Wnt蛋白家族、卷曲蛋白(Frizzled)低密度脂蛋白受体相关蛋白、胞质内的D
3、ishevelled蛋白、-catenin、糖原合成激酶3(glycogen synthase kinase3，GSK-3)、支架蛋白(axin)和T细胞因子(T cellfactor，TCF)淋巴样增强因子(1ymphoid enhancingfactor，LEF)转录因子家族等组成。-catenin在该信号通路中处于中心位置，当没有Wnt通路时，GSK-3磷酸化-catenin残基，将-catenin降解，维持胞内-catenin稳定。当经典通路被激活，GSK-3活性受抑制使-catenin不被磷酸化和降解3-4。当细胞内-catenin达到一定水平，即与TCFLEF结合，从而激活Snai
4、l、Twist等靶基因，实现某些特定基因表达的增强或者减弱。非经典通路不依赖于内源性-catenin的积累，主要包括三条通路；WntJNK通路、WntCa2+途径、调节纺锤体定向和不对称细胞分裂通路5。2 Wnt 信号通路与肾纤维化创伤、感染、炎症、血循环障碍以及免疫反应等多种致病因素刺激肾脏，使其固有细胞受损，释放细胞因子和炎性介质，促进肾脏固有细胞转化成肌成纤维细胞，即上皮间充质转化(epithelial-mesenchymaltransition，EMT)。研究表明，肌成纤维细胞来源于肾小管上皮细胞向间充质细胞转化6，虽然此过程在肾脏体内的直接证据仍存在争议7-9。引，但是wnt通路的确
5、出现在组织损伤反应中，并在肾纤维化进展中起着重要作用10。EMT是肾纤维化形成的关键环节，只要不让固有细胞转化为肌成纤维细胞，或通过治疗使受损的细胞向正常细胞逆转，肾纤维化的进程就被阻断。研究表明Wnt信号通路相关蛋白通过对EMT的调控而与肾纤维化进展密切相关。21 wnt信号通路相关蛋白在肾纤维化疾病中的表达及调节在输尿管完全梗阻大鼠肾脏纤维化模型中，Nguyen等10首次发现Wnt4和Wntll表达，其中wnt4在梗阻后48h出现表达，且持续升高达4周，而Wntll在梗阻后出现一过性升高后恢复正常。且Wnt4与上皮细胞标志物E钙黏蛋白、角蛋白变化呈负相关，与肾纤维化改变呈正相关，这些研究表
6、明Wnt4可能通过调节EMT参与肾纤维化。随后，Surendran等11在单侧输尿管梗阻模型(UUO)大鼠中，发现间质成纤维细胞wnt4高水平表达且与I型胶原及-平滑肌肌动蛋白的高表达呈正相关；Wnt4在体外可以诱导成纤维细胞-catenin进入细胞核内。此外，他们还发现：在另外两种实验模型中，即应用叶酸灌注制成的梗阻模型及应用针直接刺伤肾组织的损伤模型，wnt4在损伤的小管间质处均出现了重新表达，同时损伤的小管间质也高表达I型胶原蛋白和仅一平滑肌肌动蛋白，揭示Wnt4参与肾间质纤维化。 2009年He等12在UUO小鼠肾脏对wnt蛋白、受体及拮抗剂进行检测发现，在正常小鼠肾脏Wnt蛋白及其受
7、体(Fz)均有一定程度表达，表明Wnt家族成员在维持组织内环境稳定方面发挥重要作用。当单侧输尿管完全结扎后，Wnt信号通路相关蛋白除Wnt5b、Wnt8b和Wnt9b外，其他wnt家族成员的表达均上调。其中Wntl、Wnt7a和Wnt7b表达相似，在梗阻后第7天出现最高表达，随后下降；Wnt2b、Wnt3、Wnt5a、Wnt9a和Wntl6在梗阻前7天出现升高，而后稳定表达不变；余8种Wnt家族成员在输尿管梗阻期间持续升高，认为Wnt家族多个蛋白协同作用促进肾纤维化。针对Wnt家族蛋白的定位仍不清楚，因其缺乏特异性抗体进行免疫组织化学检测，目前仅知wnt4表达在集合管及成纤维细胞。另外实验中还
8、发现在UUO小鼠中Fz受体3、10明显上调，-catenin在细胞质和肾小管上皮细胞的细胞核大量积累证明经典的Wnt通路被激活，其表达上调与wnt通路靶基因(cMyc等)表达上调密切相关。说明肾组织发生纤维化病变时Wnt经典通路被激活促进肾间质纤维化。 Wnt信号传导通路除在梗阻性肾病后参与肾间质纤维化外，其在肾移植及糖尿病肾病等多种造成肾纤维化疾病中发挥作用。研究发现，肾移植患者移植后3个月，成纤维细胞表型标志物波形蛋白表达增高，并伴有-catenin由细胞膜向细胞质转移的现象13。进入细胞核内的-catenin大大增加，与转录因子TCFLEF家族成员结合，促进EMT的发生14。vonToe
9、me等15在肾移植小鼠模型中发现除Wntl和Wntl6外，其余Wnt蛋白在肾脏均有表达，其中Wnt6和Wnt7a表达增加，Wnt7b表达下调，Wnt2b、Wnt8b和Wnt10a与对照组相比明显减少，LEFl在肾移植早期开始升高，并且持续升高，TCF-1在各个时间点表现进行性下调，-catenin主要在肾小管上皮及毛细血管内皮细胞内聚集，Wnt通路靶基因激活进一步证实Wnt通路被激活从而促进肾移植后的肾纤维化。在对2型糖尿病dbdb小鼠的研究中发现，磷酸化的GSK-3(p-GSK-3)在肾皮质表达明显增高，并与层连蛋白及纤连蛋白表达水平相关。Mariappan等16应用高糖及高胰岛素诱导肾小管
10、上皮细胞外基质蛋白合成，发现GSK-3在基质蛋白合成进程中起到促进作用并且参与肾小管上皮细胞转分化。Cohen等17应用微阵列数据分析发现，经典Wnt通路调节异常会促进糖尿病肾病的肾纤维化进程。 Wnt信号传导通路并不是独立存在并调控肾纤维化，其与多种因子及其他通路相互作用。Wnt-catenin信号通路可以调节E钙黏蛋白抑制因子snail的表达，Wnt-catenin通路激活后snail磷酸化受到抑制，snail蛋白水平和活性增强，进而E钙黏蛋白表达下降，上皮细胞发生转分化改变18。Wnt-catenin途径还可通过对基质金属蛋白酶MMP7表达的调节参与肾小管间质纤维化进程19。研究显示，w
11、nt与其他信号通路相互整合，促进EMT的发生发展过程。在正常组织损伤修复及纤维化进程中Hedgehog通路发挥重要作用，其靶基因Megalin属于低密度脂蛋白受体相关蛋白家族成员，与Wnt结合形成复合物参与调控肾纤维化20。另外Wnt-catenin信号通路与RTKRaSMAPK通路及PI3KILKPKB通路相互作用共同抑制GSK-3活性而上调snail，降低E钙黏蛋白的表达，促进EMT的发生21-22。wnt通路与肾纤维化的重要调节通路TGF-存在交互通话彼此作用23-24。Notch通路的激活与Wnt通路共同调控肾小球疾病的进展23-25。研究表明，wnt通路在调节纤维化炎症反应过程中与T
12、oll样受体及NF-KB通路存在相互作用26-27 另外，Wnt信号通路对肾纤维化的调控作用还依赖于wnt调节蛋白，wnt调节蛋白根据作用机制的不同分为两类：一类是Dickkopf家族(DKK)，另一类包括分泌性卷曲相关蛋白(sFRP)家族蛋白、Wnt抑制因子-1和Cerberus。sFRP能与Wnt相互作用，阻止它与Fz结合或与Fz结合但形成无功能复合物，从而阻断Wnt信号，抑制EMT。 He等28研究发现：肾梗阻性损伤后，Wntl增多，同时-catenin和PAI-1(纤溶酶原激活剂抑制物)的表达增多，PAI-1被证实为Wnt-catenin通路的下游基因，PAI参与炎症反应过程并促进肾纤
13、维化，认为PAI-1可能调节wnt通路的促纤维化过程。 Wnt-catenin还被氧化还原反应调控，核氧化还原蛋白与Dvl相互作用，过度表达的核氧化还原蛋白可以选择性地抑制Wnt-catenin，通过RNAi沉默核氧化还原蛋白可以导致TCF的激活，促进细胞的增殖和纤维化的进展29。 22 Wnt信号通路在肾纤维化中的应用随着对wnt信号传导通路在肾纤维化发生发展中作用的不断深入研究，wnt信号传导通路中关键蛋白及靶基因在肾纤维化中的表达逐渐清楚，因此针对该通路的特异性靶点设计抗肾纤维化治疗成为可能。目前研究比较多的是通过wnt拮抗剂来阻断信号通路。细胞外的wnt信号通路的拮抗剂可以分为两类：即
14、DKK家族和sFRP家族。He等12研究表明DKKl可以抑制小鼠UUO模型中-catenin的聚集及靶基因的激活，并且还可以阻止成纤维细胞的激活和胶原蛋白的累积。研究表明，肾损伤可以致肾小管上皮细胞-catenin信号活化，将外源sFRP4蛋白注射入小鼠腹腔内，可以抑制成纤维细胞的功能使肾纤维化程度减轻30。目前还未见sFRPl和sFRP2在肾纤维化中的研究报道，但Dahl等31研究表明sFRPl可以通过抑制wnt信号通路来缩小肿瘤的体积，Mirotsou等32应用sFRP2减轻了心肌纤维化，故推测sFRPl和sFRP2可能是肾纤维化治疗的新靶点。肾素血管紧张素系统在慢性肾脏疾病中发挥重要作用
15、，其主要通过血管紧张素起作用33。因为TGF-通路和Wnt-catenin信号通路存在交互通话，而TGF-B通路依赖于血管紧张素发挥功能，故阻断肾素血管紧张素系统很有可能阻断Wnt信号通路，从而抑制肾纤维化。但目前血管紧张素是否在肾纤维化中影响wnt信号通路，以及肾素血管紧张素系统阻断剂对肾脏的保护作用是否缘于其对wnt信号通路的调节仍未明确阐述34。另外，-catenin的聚集依赖于氧化还原剂35，故如果能阻止氧化反应就可以在-catenin水平上抑制Wnt信号通路。综上所述，Wnt信号传导通路在肾纤维化发生发展中起重要作用，随着了解的深入，有望把Wnt信号传导通路作为抗肾纤维化治疗的一个重
16、要靶点，通过对该途径的干预，调整靶基因表达，使其恢复正常，这将是抗肾纤维化治疗的有效方法之一。参考文献:1chien AJConrad WHMoon RTA Wnt survival guide：from fliesto human diseaseJ Invest Dermatol。2009，129(7)：1614-16272Port F，Basler KWnt trafficking：new insights into Wnt maturationsecretion and spreadingTraffic，2010。11(10)：126512713Mi KDolan PJohnson GV
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