Wnt非經典通路中Wnt5a的研究現狀

秦月明綜述，梁文紅審校（遵義醫學院，貴州遵義563003）

Wnt非經典通路中Wnt5a的研究現狀

秦月明綜述，梁文紅△審校
（遵義醫學院，貴州遵義563003）

基因；炎癥；腫瘤；Wnt蛋白質類；綜述

Wnt基因最初是在小鼠的乳腺癌中發現的，在多種組織中廣泛表達。可以調節細胞的增殖、分化、遷移、極性和死亡。有研究表明，Wnt信號通路與多種干細胞的自我更新密切相關，而且在神經形成及一些腫瘤的病理發生過程中起重要作用。Wnt信號通路對干細胞的生物學行為也很重要，其與酪氨酸激酶之間的相互作用，可調節細胞的增殖、成熟及分化，而這種動態的相互作用確保了細胞在增殖和分化間達到一種平衡。因此，Wnt信號參與了干細胞的多能性維持或分化，以及細胞增殖。Wnt通路中Wnt/Ca2+通路與Wnt/β-catenin通路可相互作用。Wnt5a是Wnt家族中的成員。其既能作用于經典的Wnt/β-catenin通路，又能活化非經典的Wnt/ Ca2+通路。本文就其研究現狀作一綜述。

1　Wnt信號通路及其調節因素

Wnt得名于wingless與int。Wnt信號轉導通路是由Wnt蛋白所介導的信號轉導通路，為一個復雜的蛋白質作用網絡，其功能常見于胚胎發育和某些正常生理過程［1］。Wnt蛋白家族是一個富含半胱氨酸殘基的分泌型糖蛋白大家族，廣泛表達于多種組織，迄今為止已發現至少19個家族成員。在哺乳動物中，包括Wnt1、Wnt2、Wnt3、Wnt4、Wnt5a、Wnt6、Wnt7b、Wnt10b等被發現并證實。

Wnt信號通路對干細胞的生物學行為也很重要，其與酪氨酸激酶之間的相互作用，可調節細胞的增殖、成熟及分化，而這種動態的相互作用確保了細胞在增殖和分化間達到一種平衡。因此，Wnt信號參與了干細胞的多能性維持或分化，以及細胞增殖。

Wnt信號通路分為3條途徑：（1）經典的Wnt信號途徑，又稱Wnt/β-catenin信號通路。β-catenin在該通路中起關鍵的信號傳遞作用。已有研究結果提示，β-catenin在細胞內的穩態和積聚調節對Wnt/β-catenin信號轉導通路極為關鍵。（2）Wnt/Ca2+途徑，該信號途徑由Wnt11 或Wnt5a激活，通過鈣調蛋白依賴激酶及鈣調磷酸酶的作用，促進細胞內Ca2+釋放激活蛋白激酶C，升高細胞內Ca2+濃度，活化T細胞核因子，可發揮抑癌作用。Wnt/ Ca2+通路是經典及細胞極性通路重要的調節代謝物。（3）Wnt/PCP途徑（細胞極性通路），在脊椎動物中被稱為Wnt/JNK激酶途徑，由GTPase Rho A蛋白介導激活JNK（Wnt通路下游的一個中介分子），活化的JNK通過與轉錄因子c-Jun、ATF2氨基末端區結合使之發生磷酸化，進而調節基因的表達，對細胞骨架重排起調控作用。后2種為非經典通路。

細胞內存在著多種信號轉導方式和途徑，各種方式和途徑間又有多個層次的交叉調控，正如不同的Wnt配體與靶細胞上不同的Wnt受體或復合受體特異性結合，決定細胞內不同的信號級聯反應；或者同一Wnt配體通過不同Wnt受體途徑激活多條信號通路，而各通路之間也存在相互作用，最終形成一個復雜的Wnt蛋白質作用網絡。如Wnt5a能夠阻止由Wnt3a引起的β-catenin依賴性的TCF轉錄因子的激活。這可能是Wnt5a和Wnt3a競爭與Frz受體結合的結果［2-4］，也可能是Wnt5a激活了促使β-catenin降解的基因表達。因此，Wnt5a在不同的低密度脂蛋白相關蛋白（LRP）、酪氨酸激酶樣孤立受體2（Ror2）及Frz受體細胞中的表達，表現為對多條Wnt信號通路不同的調控能力。

2　Wnt5　a的結構及其受體

Wnt5a最早由Thomas Jefferson大學的Clark等發現，由1 172個腺嘌呤、884個胞嘧啶、946個鳥嘌呤、1 172個胸腺嘧啶組成。在生長和分化過程中Wnt5a參與細胞間的信號傳遞。

Wnt5a通過與不同的細胞表面受體組合相互作用而發揮不同的功能。Wnt5a蛋白通過與細胞跨膜受體結合，可將信號傳遞至細胞內，進而產生一系列反應。最常見的受體就是Frizzled受體（一個7次跨膜受體蛋白）。目前至少有Fz3、Fz4、Fz5和Fz8受體參與了Wnt5a信號通路。Fz7參與小鼠成纖維細胞中由Wnt5a誘導的AP-1激活和Dv1聚合。Fz2可以介導Wnt5a依賴的細胞使其增高鈣離子濃度。表明Wnt5a發揮調節細胞的作用是通過與各種不同的Fz受體結合達到的。

作為另一種Wnt受體——Ror2是一種含有酪氨酸激酶的單次跨膜受體蛋白。Wnt5a通過與Fz受體和Ror2形成一個三重復合體將信號傳遞至細胞內，從而發揮作用。Ror2可特異性激活Wnt5a信號通路。另外，表型和Ror2或Fz受體缺失的小鼠表型與敲除Wnt5a的相似，均表現為面部畸形、侏儒、尾巴短小或呼吸系統障礙等癥狀。在成骨細胞譜系細胞向破骨細胞前體轉化的過程中，Wnt5a-Ror2信號途徑可促進破骨細胞發生，為相關疾病提供了治療方向。此外，Wnt5a參與其磷酸化過程的受體有可能是Ror1。已證實Wnt5a的另2種受體，受體樣酪氨酸激酶Ryk與軸向生長有關，而酪氨酸激酶樣受體PTK7與細胞的極性相關。

3　Wnt5　a與炎性反應的關系

刺激微生物可使Wnt5a的表達上調和釋放增加，這提示Wnt5a極可能是潛在的炎癥因子，具有促炎功能。因為當免疫細胞遇到炎癥因子（如TNF-α等）或細菌產物（如內毒素等），單核巨噬細胞就會過表達Wnt5a，使細胞內Wnt5a的mRNA及蛋白質升高，從而促進Wnt5a的釋放。反之，細胞釋放出Wnt5a可以進一步促進免疫細胞分泌炎癥因子。Wnt5a已經被認為是巨噬細胞的一種效應分子，或作為巨噬細胞中的促炎性細胞因子，參與炎癥應答［5］。

較骨關節炎而言，類風濕性關節炎成纖維滑膜細胞中Wnt5a、Fz5的表達增加，并與受體激活配體（RANKL），如IL-6、IL-8、IL-15、核因子-1（NF-1）等表達增加相關，表明Wnt5a可誘導酶的釋放、纖維細胞增生、炎癥及關節損傷。IL-10也可介導Wnt5a誘導NF-κB抑制劑的活化，而且還可抑制foll樣受體4（TLR-4）的表達［6］，從而發揮抗炎作用。

Wnt5a參與調控動脈粥樣硬化這一炎性反應介導的病變，介導的炎性反應涉及TLR、NF-κB經典炎癥通路。Yang等［7］報道，在小鼠體內采用腺病毒敲低Wnt5a，可減少炎癥介質參與MAPK/NF-κB通路以減緩動脈粥樣硬化疾病的進展。此外，Wnt5a通過Wnt非經典途徑可誘導成纖維細胞增殖，并抑制其凋亡［8］。

Wnt5a的含量在膿毒癥患者的血清中有顯著升高。進一步的研究表明，Wnt5a/CaMKⅡ通路與炎性反應相關聯，提示Wnt5a可能調控了該通路［9］。

此外，Wnt5a的表達上調也在增生性瘢痕的形成中與其增殖活動有關［10］。在創傷組織及靠近創口邊緣毛囊中的Wnt信號發生上調。血清中Wnt5a水平在評估燒傷程度時也具有潛在價值。

4　Wnt5　a與腫瘤的關系

Wnt5a在參與腫瘤的發生發展中發揮多種功能，Wnt5a在組織中可對細胞的遷移、侵襲及血管的生成產生影響，并且對組織的修復和維持組織的穩態起著極其重要的作用，因此在許多腫瘤中，Wnt5a出現了表達缺失、降低或增高。

Wnt5a在黑色素瘤、鱗狀上皮癌、纖維腺瘤、非小細胞肺癌、食管癌及胰腺癌細胞系中的表達顯著增高［11-12］，且在舌癌、胃癌、肺癌、胰腺癌和前列腺癌中表達上調，其高表達常常與這些腫瘤的侵襲性、病情進展及預后不良相關。Wnt5a可分別通過依賴和非依賴機制介導受體的內吞作用，以促進某些類型的癌癥細胞的侵襲和增殖［13］。在黑色素瘤細胞中，Wnt5a誘導Ror2受體表達增高，并且通過網格蛋白（clathrin）介導Ror2內吞，增強的Wnt5a表達可使黑色素瘤細胞的遷移和侵襲能力增強［14］。近期研究表明，Wnt5a在增強黑色素瘤細胞brafi （BRAF抑制劑）阻力中起重要作用［15］。而brafi可引發早期抗腫瘤反應。

與相應正常組織比較，乳腺癌、子宮內膜癌及高危神經母細胞瘤中Wnt5a下調［16］。作為一種轉化生長因子（TGFb）底物，管腔細胞產生的Wnt5a誘導前饋回路用旁分泌的方式激活在Ryk和依賴性TGFBR1中的Smad2以限制了基礎TiC的表達。表明Wnt5a在乳腺腫瘤的基因表達中起抑制作用［17］。髓母細胞瘤的發生與Wnt信號通路的失活存在一定的關聯。在15%的髓母細胞瘤中存在Wnt突變。急性白血病及去分化的甲狀腺癌中Wnt5a缺失或顯著降低，且過表達的Wnt5a在膀胱癌和腎癌細胞系中導入，可使細胞的惡性表型發生逆轉。

近年來對Wnt5a的研究幾乎涉及人體各個系統發生的常見腫瘤。Wnt5a可介導不同的受體參與調節不同的Wnt信號轉導通路，并最終導致不同的結果［18］。因此，根據癌細胞的類型不同，細胞中所含Wnt5a具有促進或抑制作用。

5　Wnt5　a與牙源性細胞的關系

牙齒的大小由間質因素所決定，而Wnt5a是Wnt的19種蛋白中唯一一種在間質表達的蛋白［19］。Wnt5a基因主要分布于小鼠磨牙牙胚間充質，這極可能與牙胚的形態發生有關。在牙尖形成和牙齒大小的牙齒區域相關基因中Wnt5a可以起到調節細胞增殖的作用。也就是說，Wnt5a可能與牙齒的形狀發生有關［20］。

從12周帽狀期到15周鐘狀期，Wnt5a蛋白在門牙和磨牙的牙上皮和間充質均有表達，且在牙間充質細胞的表達均強于牙上皮細胞。Wnt5a在小鼠牙齒早期發育過程中，僅在間充質表達，而Wnt5a在人牙胚的上皮和間充質均有表達。預示人類牙齒發育過程中分子調控機制可能與小鼠不同。從Wnt5a在人與小鼠不同的表達模式來看，Wnt5a可能是人與小鼠牙齒發育不同的關鍵基因之一。

有研究發現，過表達Wnt5a的人牙髓細胞（HDPCs）可促進體外礦物質基質的形成，并且提高礦化相關基因DSPP、DMP、ALP、OCN、BSP的表達，進一步證實Wnt5a具有促進HDPCs分化的能力［21］。在牙囊細胞中敲除Wnt5a基因導致Wnt3a的增強（代表經典Wnt配體），其可介導增加堿性磷酸酶（ALP）的表達。反之，重組Wnt5a抑制ALP的表達增加，提示Wnt5作為經典Wnt信號的負調節因子介導的牙囊細胞ALP的表達［22］。Wnt5a的基底分泌是上皮囊腫形成的必要條件［23］，在牙源性腫瘤和炎性囊腫中Wnt5a表達明顯高于發育的牙源性囊腫［24］。Wnt5a表達水平與口腔鱗癌的分化程度呈正相關［25］。研究發現，脂多糖（LPS）誘導的Wnt5a表達可通過TLR4/ MyD88/PI3-kinase/Akt途徑介導人牙髓干細胞（HDPSCs）中NF-κB的活化［26］。而過表達的Wnt5a促進人牙乳頭細胞黏附和形成黏著斑的復合物（FACS），同時抑制細胞遷移，而不是激活人牙乳頭細胞中Wnt信號經典通路，說明Wnt5a以RhoA的依賴或獨立方式刺激誘導激活JNK信號。

6　展　望

細胞中存在著多種信號轉導方式和途徑，每種方式和途徑之間又會有不同層次的交叉調控，正如不同的Wnt配體與靶細胞上不同的Wnt受體或復合受體特異性結合，決定細胞內不同的信號級聯反應；或同一Wnt配體通過不同Wnt受體途徑激活多條信號通路，而各通路之間也存在相互作用，最終形成一個復雜的Wnt蛋白質作用網絡。

Wnt通路中Wnt/Ca2+通路與Wnt/β-catenin通路可相互作用。Wnt5a是Wnt家族中的成員。其既能作用于經典的Wnt/β-catenin通路，又能活化非經典的Wnt/Ca2+通路。Wnt5a是非經典Wnt信號途徑中具有代表性的Wnt蛋白，近年來受到廣泛關注。Wnt5a在胚胎和不同組織的表達存在明顯的組織特異性，且與腫瘤的發生發展密切相關，在不同腫瘤細胞中，既可能作為高表達的癌基因，也可作為抑癌基因表達下調或缺失。大量研究表明，Wnt5a參與炎性反應，并起到促進作用。此外，Wnt5a還參與牙源性細胞的增殖、分化、遷移等。但Wnt5a與牙源性細胞反應的機制尚不明確，而如何將Wnt5a應用于臨床，仍需要進一步探索。

［1］Akiri G，Cherian MM，Vijayakumar S，et al.Wnt pathway aberrations including autocrine Wnt activation occur at high frequency in human nonsmall-cell lung carcinoma［J］.Oncogene，2009，28（21）：2163-2172.

［2］Verkaar F，Zaman GJ.A model for signaling specificity of Wnt/Frizzled combinations through co-receptor recruitment［J］.FEBS Letters，2010， 584（18）：3850-3854.

［3］Sato A，Yamamoto H，Sakane H，et al.Wnt5a regulates distinct signalling pathways by binding to Frizzled2［J］.EMBO J，2009，29（1）：41-54.

［4］Bourhis E，Tam C，Franke Y，et al.Reconstitution of a frizzled8.Wnt3a. LRP6 signaling complex reveals multiple Wnt and Dkk1 binding sites on LRP6［J］.J Biol Chem，2010，285（12）：9172-9179.

［5］劉征，吳洪濤，倪亞光，等.Wnt5a與炎癥信號在炎癥性疾病中的交叉互動［J］.生理學報，2015，67（4）：437-445.

［6］Zare-Bidaki M，Hakimi H，Abdollahi SH，et al.TLR4 in Toxoplasmosis；friends or foe？［J］.Microb Pathog，2014，69/70：28-32.

［7］Yang L，Chu Y，Wang Y，et al.siRNA-mediated silencing of Wnt5a regulates inflammatory responses in atherosclerosis through the MAPK/NF-κB pathways［J］.Int J Mol Med，2014，34（4）：1147-1152.

［8］KingTEJr，PardoA，SelmanM.Idiopathicpulmonaryfibrosis［J］.TheLancet，2011，378（9807）：1949-1961.

［9］Pereira C，Schaer DJ，Bachli EB，et al.Wnt5A/CaMKII signaling contributes to the inflammatory response of macrophages and is a target for the antiinflammatory action of activated protein C and interleukin-10［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2008，28（3）：504-510.

［10］滿藝，賀全勇，馬崢，等.Wnt5a在增生性瘢痕中的表達及其臨床意義［J］.現代生物醫學進展，2013，13（32）：6315-6318.

［11］Da Forno PD，Pringle JH，Hutchinson P，et al.WNT5A expression increases during melanoma progression and correlates with outcome［J］.Clin Cancer Res，2008，14（18）：5825-5832.

［12］Sukarawan W，Simmons D，Suggs C，et al.WNT5A expression in ameloblastoma and its roles in regulating enamel epithelium tumorigenic behaviors［J］.Am J Pathol，2010，176（1）：461-471.

［13］Shojima K，Sato A，Hanaki H，et al.Wnt5a promotes cancer cell invasion and proliferation by receptor-mediated endocytosis-dependent and-independent mechanisms，respectively［J］.Sci Rep，2015，5：8042.

［14］O′Connell MP，Fiori JL，Xu M，et al.The orphan tyrosine kinase receptor，ROR2，mediates Wnt5A signaling in metastatic melanoma［J］.Oncogene，2010，29（1）：34-44.

［15］Prakash CP，Mohapatra P，Andersson T.Therapy for BRAFi-Resistant Melanomas：Is WNT5A the Answer？［J］.Cancers，2015，7（3）：1900-1924.

［16］李莉.MMTV通過Wnt信號通路誘導TA2小鼠乳腺癌的發生［D］.合肥：安徽醫科大學，2014.

［17］Borcherding N，Kusner D，Kolb R，et al.Paracrine WNT5A Signaling Inhibits Expansion of Tumor-Initiating Cells［J］.Cancer Res，2015，75（10）：1972-1982.

［18］Grumolato L，Liu G，Mong R，et al.Canonical and noncanonical Wnts use a common mechanism to activate completely unrelated coreceptors［J］. Genes Dev，2010，24（22）：2517-2530.

［19］項露賽，凌均棨.Wnt5a及其對口腔組織生長發育的影響［J］.口腔醫學研究，2014，30（6）：577-579.

［20］林敏魁，王海亮，閆福華.Axin2、Wnt5a以及Shh基因在小鼠磨牙胚帽狀期中的表達［J］.福建醫科大學學報，2010，44（5）：328-331.

［21］Peng L，Ren LB，Dong G，et al.Wnt5a promotes differentiation of human dental papilla cells［J］.Int Endod J，2010，43（5）：404-412.

［22］Sakisaka Y，Tsuchiya M，Nakamura T，et al.Wnt5a attenuates Wnt3a-induced alkaline phosphatase expression in dental follicle cells［J］.Experimental Cell Research，2015，336（1）：85-93.

［23］Yamamoto1 H，Awada C，Matsumoto S，et al.Basolateral secretion of Wnt5a in polarized epithelial cells is required for apical lumen formation［J］.J Cell Science，2015，128（5）：1051-1063.

［24］Douglas Magno Guimar?esa，Daniella Moraes Antunesa，et al.Immunohistochemical expression of WNT5A and MMPs inodontogenic epithelial tumors and cysts［J］.Acta Histochemica，2015，117（8）：667-674.

［25］李曉明，朱恩新.Wnt5a和β-Catenin在口腔鱗狀細胞癌中的表達及意義［J］.口腔醫學研究，2009，25（2）：132-134.

［26］He W，Wang Z，Zhou Z，et al.Lipopolysaccharide enhances Wnt5a expression through toll-like receptor 4，myeloid differentiating factor 88， phosphatidylinositol 3-OH kinase/AKT and nuclear factor kappa B pathways in human dental pulp stem cells［J］.J Endod，2014，40（1）：69-75.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.05.031

A

1009-5519（2016）05-0725-04

△，E-mail：lwh68921@163.com。

（2015-11-23）