Wnt信號通路在腎小球疾病發生發展中的作用機制研究進展

楊琳琳，程閏夏，林云，曹靈

(西南醫科大學附屬醫院，四川瀘州646000)

Wnt信號通路在腎小球疾病發生發展中的作用機制研究進展

楊琳琳，程閏夏，林云，曹靈

(西南醫科大學附屬醫院，四川瀘州646000)

腎小球疾病是終末期腎病主要病因之一，發病機制仍未完全明確。Wnt信號通路由Wnt配體和Wnt受體組成，效應轉導模式分為經典信號通路和非經典信號通路，參與胚胎發育、機體代謝、腫瘤發生等多種過程，在腎臟疾病的發病中也發揮重要作用。近年來研究發現，Wnt信號通路與急進性腎小球腎炎、腎病綜合征、狼瘡性腎炎、糖尿病腎病、HIV相關性腎病等多種腎小球疾病的發生發展有關，主要機制包括引發足細胞凋亡、足突融合與增生、系膜細胞凋亡、基底膜增厚以及細胞外基質過度沉積等。

Wnt信號通路；腎小球疾病；足細胞；系膜細胞；基底膜；細胞凋亡

腎小球疾病是主要累及雙腎腎小球的一組疾病，其臨床表現、病理改變、病程和預后不盡相同，發病機制尚不十分明確。Wnt信號通路作為一種在進化中高度保守、高度復雜的信號通路，參與胚胎發育、機體代謝、腫瘤發生等多種過程，而且在腎臟疾病的發生發展中也發揮重要作用。正常機體腎臟中Wnt信號是“沉默”的，但學者們在大量動物腎臟病模型和人類腎臟病組織的研究中發現，腎損傷后Wnt信號會被再次激活。大量研究證實，Wnt信號通路激活可促進急性腎損傷、腎臟腫瘤、多囊腎、腎臟纖維化的發生發展。關于Wnt信號通路在腎小球疾病發生發展中的作用，目前研究較多且結論不統一。現就Wnt信號通路在腎小球疾病發生發展中的作用機制研究進展綜述如下。

1 Wnt信號的組成、效應轉導和生理功能

1.1 Wnt信號通路的組成 Wnt通路主要成分包括Wnt配體(Wnt蛋白)、Wnt受體[Frizzled家族蛋白(Fz)/低密度脂蛋白受體相關蛋白(LRP)、Dishevelled蛋白(Dsh)，β-環連蛋白(β-catenin)、糖原合成激酶-3β(GSK-3β)、支架蛋白(Axin)、結腸腺瘤性息肉病基因蛋白(APC)、T細胞因子/淋巴增強因子(LEF)][1]。Wnt蛋白主要通過自分泌或旁分泌的方式激活膜受體而發揮作用，是Wnt信號通路活化的重要起始信號[2]。Fz能夠與多種結構及功能各異的配體相互作用，是Wnt信號通路最重要的受體蛋白。Dsh蛋白是Wnt信號經典信號從膜受體傳遞至胞內的中心分子，是Wnt信號通路的正調控因子。Axin與APC一樣起到支架蛋白的作用，是Wnt信號通路的負調控因子。β-catenin主要位于細胞膜，與下游的TCT/LEF結合激活靶基因的轉錄。除此之外，人體內尚存在天然的Wnt信號抑制劑，如抗衰老蛋白Klotho，其為內生Wnt拮抗劑，可溶性形式與Wnt配體有效結合和解離，從而負面調控Wnt信號[3]。Dickkopf(DKK)家族的DKK1-4可破壞Wnt與共同受體結合，抑制β-catenin激活[4]。

1.2 Wnt信號通路的效應轉導 根據Dsh的水平，Wnt信號通路分為經典信號通路和非經典信號通路。在經典信號通路中，Dsh、APC、Axin、GSK-3β、CK1結合形成"降解復合體"。在正常和靜止狀態下，β-catenin被GSK-3β持續磷酸化，磷酸化的β-catenin與泛素連接酶β轉導重復相容蛋白結合，最終被E3泛素連接酶降解，因而胞質內游離β-catenin含量極低。然而，當Wnt配體在Fz和LRP5/6作用下，胞質中的散亂蛋白(DVL)被磷酸化激活，導致β-catenin去磷酸化，使β-catenin不能被降解；大量游離的β-catenin在胞質中積聚，進入細胞核，與T細胞特異性轉錄因子(TCF)/淋巴增強結合因子(LEF)等轉錄因子和Legness蛋白及PYGO結合形成復合物，從而激活特異性周期蛋白D1(Cyclin-D1)、c-myc、VEGF、結締組織生子(CTGF)等靶基因表達，促進細胞增殖，抑制細胞凋亡[5]。非經典Wnt通路包括Wnt/平面細胞極性通路(PCP)、Wnt/Ca2+通路。在PCP通路中，激活Dsh，然后將信號傳導GTP結合蛋白和Rac蛋白，激活ROCK和JNK。這條通路主要是參與表面上皮細胞細胞骨架重排和細胞極性的建立[6]。在Wnt/Ca2+通路，激活卷曲蛋白受體三聚物G蛋白，使Ca2+從內質網釋放。當細胞內Ca2+濃度上升時，蛋白激酶C(PKC)和鈣調磷酸酶被激活。鈣調磷酸酶引發核轉錄因子激活T細胞，調節細胞黏附和細胞運動[7]。

1.3 Wnt信號通路的生理功能 Wnt信號通路可參與多種組織器官的生長發育。在中樞神經系統中，當神經元去極化時，刺激Wnt蛋白釋放，激活NMDA受體，上調海馬組織中Wnt2表達，促進樹突發育[8]。在泌尿系統中，Wnt信號通路對腎單位的形成具有重要作用，主要是Wnt4、Wnt9b、β-catenin在腎小管發生起始階段的作用。Wnt4蛋白由后腎間充質通過自分泌途徑產生并作用于自身，由PAX2激活后啟動經典的Wnt/β-catenin信號通路，促進細胞增殖，誘導小泡體轉化為腎小囊的上皮結構，參與腎小管形成[9]。非經典的Wnt/PCP信號通路主要參與調節腎小管上皮細胞的極性，調控細胞分裂和遷移，促進腎小管延長[10]。Wnt9b在輸尿管芽中表達，不僅誘導生后腎原基的形成，而且也是誘導各部分腎小囊分化的主要信號[11]。

2 Wnt信號通路在原發性腎小球疾病發生發展中的作用機制

2.1 急進性腎小球腎炎 急性腎小球腎炎多急性起病，臨床上表現為在血尿、蛋白尿、水腫、高血壓基礎上短期出現少尿、無尿、急劇性的腎功能減退；病理表現為彌漫性腎小球損害，廣泛性的壁層上皮細胞增生，新月體形成，因此亦稱為新月體腎炎。研究者發現，急進性腎小球腎炎患者β-catenin蛋白高表達，促進VEGF、CTGF表達，從而使細胞外基質(ECM)蛋白沉積。一方面，沉積的ECM使壁層上皮發生間質轉化(EMT)形成細胞性新月體；另一方面，ECM沉積導致纖維細胞新月體產生[12]。研究[13]報道，血管損傷是腎小球壞死壁層上皮增殖、新月體形成、腎功能損害的推動力。Chen等[14]研究發現促紅細胞生成素(EPO)可通過Wnt/β-catenin通路激活從而提高內皮細胞生存能力、防止血管的損傷，抑制新月體形成。

2.2 腎病綜合征 腎病綜合征表現為大量蛋白尿、低蛋白血癥、水腫、高脂血癥的一組臨床癥候群，按照病理分型可分為系膜增生性腎小球腎炎、微小病變型腎病、局灶性節段性腎小球硬化(FSGS)、系膜毛細血管性腎小球腎炎、膜性腎病。研究表明，Wnt信號通路主要參與了微小病變型腎病、FSGS、特發性膜性腎病的發生和發展。

2.2.1 微小病變型腎病 電鏡下腎小球上皮細胞足突腫脹、廣泛融合是微小病變性腎病的主要病理特點，大量蛋白尿是最常見的臨床特征。有學者[15]采用阿霉素誘導微小病變型腎病小鼠模型，發現損傷足細胞中Wnt1蛋白過度表達，并激活下游β-catenin活性，抑制nephrin的表達，破壞足細胞裂孔隔膜完整性，導致大量蛋白尿的產生；使用Wnt/β-catenin信號抑制劑DKK1后可顯著減少β-catenin表達，明顯改善足細胞病變，減少蛋白尿，保護腎功能。Li等[16]在阿霉素誘導微小病變型腎病小鼠模型中發現，注射阿霉素1 d后，Wnt1、Wnt2b、Wnt6、Wnt9a mRNA及蛋白表達量明顯增加，Wnt4、Wnt10a mRNA及蛋白表達略增加，而Wnt2、Wnt11 mRNA及蛋白表達輕微減少。同時研究者也檢測到Wnt1蛋白在腎小球上皮的表達在注射藥物的第3天達到高峰，遠遠早于蛋白尿的產生，因此認為Wnt1蛋白可用于預測腎小球上皮足突損傷。Bohr等[17]在體外實驗中發現，足細胞經嘌嶺霉素干預后，Wnt/β-catenin通路被激活，β-catenin表達增加，并激活下游LEF，抑制裂孔隔膜相關蛋白的表達，從而引起足細胞凋亡，形成大量蛋白尿。

2.2.2 FSGS FSGS是以足細胞損傷為特征的進展性腎小球硬化疾病，大量蛋白尿是最常見的臨床癥狀。足細胞去分化或喪失在FSGS的啟動和發展中起決定性作用。足細胞去分化表現為維系足細胞穩態的肌動蛋白細胞骨架分子的破壞，而肌動蛋白細胞骨架重排引起足突廣泛融合，進而導致大量蛋白尿產生。足細胞的喪失體現為足細胞凋亡[18]。FSGS患者Wnt/β-catenin信號異位表達，抑制Nephrin，使Nephrin在硬化區無法表達，足細胞正常信號無法得以傳遞，進而引起足細胞凋亡和肌動蛋白細胞骨架分子破壞，出現大量蛋白尿[19]。

2.2.3 特發性膜性腎病 特發性膜性腎病大多與抗磷脂酶A2受體抗體相關，抗磷脂酶A2受體抗體與足細胞上的相應抗原結合，形成原位免疫復合物，激活補體形成C5b-9復合物，促進足細胞凋亡，從而產生蛋白尿。目前研究發現，miR-135通過上調靶基因GSK-3β表達，激活Wnt信號和β-catenin信號，抑制Nephrin，引起足細胞凋亡和足細胞骨架紊亂，破壞腎小球濾過屏障，最終產生蛋白尿[20]。

3 Wnt信號通路在繼發性腎小球疾病發生發展中的作用機制

3.1 狼瘡性腎炎 狼瘡性腎炎是系統性紅斑狼瘡的常見并發癥，表現為程度不等的蛋白尿、血尿及腎功能下降。研究表明，免疫復合物相關的腎小球基底膜增厚可能導致了腎功能下降。有學者推測，基底膜成分的合成或降解參與腎小球基底膜增厚過程。在狼瘡性腎炎模型中，Wnt通路被激活，β-catenin與轉錄因子LEF/TCF家族成員結合，激活下游MMP基因，MMP-2、MMP-9表達減少，減少腎小球基底膜Ⅳ型膠原和層黏連蛋白降解，導致基底膜增厚[21]。研究[22]發現，Wnt通路參與Ⅰ型膠原和纖維蛋白連接素等細胞外基質的形成，表明Wnt通路可能參與狼瘡性腎炎腎臟形態學改變。基因分析顯示，在狼瘡性腎炎的進展中，Wnt信號通路改變與腎臟及血清中Wnt抑制劑DKK-1改變是一致的。有學者[23]建立了F1代雜交大鼠(NZB×NZW)狼瘡性腎炎模型，發現Wnt信號通路被激活，β-catenin在腎組織中高表達，并且伴有DKK-1水平代償性升高，提示Wnt信號通路激活可促進狼瘡性腎炎的進展；后期隨著腎功能逐漸下降，最終導致腎臟纖維化。有學者[23]發現β-catenin在狼瘡性腎炎患者腎組織中高表達，伴隨Axin2 mRNA高表達，而Axin2是TCF/LE的應答基因，其激活可活化β-catenin蛋白表達，上調c-jun、CTGF、TWIST等間充質細胞基因的表達，抑制E-cadherin上皮細胞基因表達，導致腎細胞外基質沉積。

3.2 糖尿病腎病 糖尿病腎病是糖尿病嚴重的微血管并發癥，也是導致終末期腎疾病的最主要原因。腎小球基底膜增厚、系膜基質堆積、足細胞凋亡是糖尿病腎病的病理特點。高糖誘導下的系膜細胞、足細胞凋亡是糖尿病腎病重要的發病機制之一。糖尿病腎病患者Wnt1、β-catenin mRNA和蛋白表達上調，Wnt1和β-catenin抑制nephrin的表達，最終導致足細胞凋亡。在高糖誘導下的系膜細胞增殖實驗中，Wnt信號通路是被抑制的，表現為Wnt4和Wnt5a表達下調，β-catenin降解增強，核內β-catenin表達減少，系膜細胞中Capase-3表達增多，從而導致系膜細胞凋亡。轉染Wnt4、Wnt5a的系膜細胞中β-catenin表達增強，激活Wnt信號通路，減少高糖誘導下的系膜細胞凋亡[24]；使用硫化氫可阻斷Wnt信號通路，上調nephrin表達，減少足細胞凋亡[25]。

3.3 HIV相關性腎病 HIV相關性腎病是由HIV-1病毒感染引起的繼發性腎小球疾病，主要表現為蛋白尿和腎功能不全，塌陷性局灶性節段性腎小球硬化。塌陷性局灶性節段性腎小球硬化與足突的增生和分化標志丟失有關。在人類和小鼠HIV相關性腎病的腎臟組織中，Wnt信號被激活，足細胞中β-catenin表達上調。活化的β-catenin一方面促進足突細胞中Cyclin D1表達，導致足突增殖；另一方面促進podocalyxin表達，導致足突分化標志丟失。用HIV-1 Tg26轉基因小鼠可以復制HIV相關性腎病相似的足突細胞病變[26]。有學者在HIV-1 Tg26轉基因小鼠相關實驗中，使用DKK1抑制Wnt信號，下調β-catenin表達，發現可抑制足突細胞增生，促進分化標志的重新表達，改善腎小球濾過屏障功能，減少蛋白尿，保護腎功能[27]。

綜上所述，Wnt信號通路通過多種途徑引起腎小球足細胞病變、系膜細胞凋亡、基底膜增厚以及ECM沉積，抑制Wnt信號通路激活則可減輕腎小球損傷。鑒于Wnt信號通路與腎小球疾病的關系，調控Wnt通路的信號轉導將是一種有前景的治療腎小球疾病的方法。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.39.034

R692.6

A

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四川省衛生廳科研項目(120342)；瀘州市科技局重點項目(2012-S-37)。

曹靈(E-mail: lzcaoling@163.com)

2017-05-28)