Wnt/β-catenin 信號通路與肝臟疾病相關性的研究進展

張劍 李作標 李嘉興 李明意

廣東醫科大學附屬醫院肝膽外科研究所（廣東湛江524001）

肝臟是人體最大的實質性臟器，也是最大的腺體，其具有十分復雜的生理功能，是人體各種有機物質的代謝中心，又是膽汁分泌的唯一場所，同時還有解毒、貯存和免疫等重要作用。肝臟作為人體主要的物質代謝器官，其對人體正常生理功能的實現至關重要。隨著工業的發展和生活習慣的改變，肝臟疾病亦在不斷地變化，如營養不良、寄生蟲肝病明顯減少，而病毒性肝炎、酒精性脂肪性肝病、非酒精性脂肪性肝病、自身免疫性肝病等肝臟疾病發病率卻在不斷升高。慢性肝病患者最終發展為肝纖維化、肝硬化和肝癌等，嚴重影響患者的生命健康和生存質量［1-3］。Wnt/β-catenin 信號通路在進化上高度保守并廣泛存在于多細胞生物體內，其對于細胞生長、分化、個體發育、遺傳穩定、細胞凋亡、干細胞自我更新和成體組織穩態維持等至關重要［4］。越來越多的證據表明，Wnt/β-catenin 信號通路的異常表達，不僅涉及肝臟腫瘤的發生和發展［5-6］，而且還參與了肝臟炎癥、肝硬化、肝臟局灶性結節性增生等肝臟疾病的發生［7］。本文旨在對Wnt/β-catenin 信號通路與肝臟疾病相關性的研究進展做一綜述，以期為各種肝臟疾病臨床治療的探索提供新的思路和方案。

1 Wnt/β-catenin 信號通路

Wnt 基因是在探討小鼠乳腺腫瘤病毒轉錄機制過程中被發現的，最初命名為Int-1。隨著研究的深入，發現Int-1 和果蠅的無翅基因（Wingless）是同源基因且編碼著同一種蛋白，故將兩個基因的名稱簡并為Wnt［8］。在成熟的健康肝臟中，Wnt 信號通路基本無活性，但在細胞更新和（或）再生過程期間以及在某些病理狀況，疾病，癌前病變和癌癥中可以被重新激活［9］。Wnt 信號通路通常分為經典的Wnt 信號通路和非經典的Wnt 信號通路兩大類。非經典的Wnt 信號通路有Wnt/PCP 通路（Wnt-JNK 通路），以及Wnt/Ca2+通路等。經典的Wnt 信號通路即Wnt/β-catenin 信號通路，是目前研究最為透徹的信號通路之一。

Wnt/β-catenin 信號通路的主要組成成分包括：配體（Wnt 家族蛋白），Wnt 蛋白的受體［主要受體Frizzled 蛋白和輔助受體低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6（LRP-5/6）］以及胞質調節蛋白Dishevelled（Dsh）、結直腸腺瘤性息肉基因蛋白（APC）、酪蛋白激酶1（CK1）、糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）、軸蛋白（Axin）、β 連環蛋白（βcatenin）等。靜息狀態下，Axin、APC、CK1、GSK-3β 組成“降解復合物”。降解復合物結合游離β-catenin 并使其磷酸化，進而泛素化后降解，保持胞質內游離β-catenin 濃度處于相對較低的狀態。當Wnt 信號通路活化時，Wnt 家族蛋白與Frizzled（Fzd）蛋白和（或）LRP-5/6 結合，從而激活蓬亂蛋白Dsh，使APC、GSK-3β、Axin 等組成的βcatenin 降解復合物解離。細胞質內的β-catenin擺脫了降解復合物的降解抑制之后在細胞質內聚集增多并進一步入核。進入細胞核的βcatenin 本身并不可以直接與DNA 結合，而是與轉錄T 細胞因子/淋巴細胞增強因子（TCF/LEF）結合，最終啟動Cyclin D1、c-myc 等靶基因的轉錄發揮作用。

在經典的Wnt 信號通路中β-catenin 是處于核心地位的蛋白因子［10］。β-catenin 最初發現時被認為是一種黏附因子，正常生理狀態下細胞質內的β-catenin 大部分是與存在于細胞膜中的E-cadherin 結合以介導細胞之間的黏附。后來隨著研究的不斷深入，逐漸發現β-catenin 是一種對人體正常生理功能具有重要影響作用的多功能蛋白。是否通過β-catenin 的信號累積來發揮作用是區分經典通路和非經典通路的主要依據。β-catenin 作為Wnt/β-catenin 信號通路中的關鍵組份成員，不僅受到由Axin、APC、CK1、GSK-3β組成的β-catenin 降解復合物的抑制性調控，另外還受到由Dsh、CK1、GSK-3β 組成的β-catenin 拮抗降解復合物的促進性調控。β-catenin 的表達水平是反映Wnt/β-catenin 信號通路是否存在異常激活的重要依據，與涉及肝臟的諸多疾病存在關聯。此外，Wnt/β-catenin 信號通路除了通過自身各組分成員之間傳遞生物學信號而發揮重要功能作用，還與Hippo/YAP 信號通路、NF-κB信號通路以及Notch 信號通路等存在多位點的交叉聯系，在機體生理病理過程中的功能性關聯非常復雜且相互依賴，具有牽一發而動全身地聯動效應。

2 Wnt/β-catenin 信號通路與肝臟疾病

2.1 肝臟炎癥炎癥是一種免疫反應，可修復由感染因素、環境刺激物和內源性刺激物引起的組織損傷。肝臟炎癥的特征性表現為以淋巴細胞為主的炎細胞浸潤和漸進性的肝細胞壞死，導致肝臟的功能受到損害，引起身體一系列不適癥狀，以及肝功能指標的異常。肝炎成因廣泛，如病毒、細菌、寄生蟲、化學毒物、藥物、酒精、自身免疫因素等，且在我國具有極高的發病率。臨床常根據病因、病程長短、有無黃疸以及病情的輕重程度對肝炎進行分類，其中不同的病因可分為病毒性、細菌性（如阿米巴）、藥物性、酒精性、中毒性、自身免疫性、非酒精性脂肪性等。Wnt/β-catenin 信號通路除了在成體組織中的胚胎發育和穩態自我更新具有重要作用外，還發揮著抗炎和促炎作用［11］。其對炎癥的調控作用是通過與NF-κB 信號通路的相互作用共同協調實現的。炎癥狀態時，在炎癥因子介導下Wnt/β-catenin 信號通路受抑制，β-catenin 被降解而無法結合并抑制核轉錄因子NF-κB，導致大量炎癥因子釋放。抑制β-catenin基因的表達可增加肝臟中促炎細胞因子程序。此外，在HBV 復制/感染的細胞系中，Wnt/β-catenin信號通路處于明顯激活狀態［12］。最新研究［13］表明，通過體外細胞實驗和建立CCl4 誘導的急性肝損傷小鼠模型的研究中發現，Wnt/β-catenin 信號通路的選擇性抑制劑ICG-001 能夠有效抑制肝內炎癥反應。臨床絕大多數肝病均伴隨有不同程度的炎癥損傷，抗炎治療意義重大。隨著對Wnt/βcatenin 信號通路研究的不斷深入，從分子通道水平阻斷肝臟炎癥的發展進程，有望成為臨床治療肝臟炎癥的新方向。

2.2 肝纖維化肝纖維化是肝臟對各種致病因素造成慢性肝損傷的一種代償性修復反應。其中肝星狀細胞（HSCs）的激活和表型轉化被認為是纖維化進程中的中心環節與關鍵事件［14］。近年來的研究表明Wnt 信號通路在HSCs 的激活和肝纖維化發生發展中起到重要作用。HSCs 可大量表達和分泌Wnt5a，并通過自分泌、旁分泌和Wnt 非經典信號通路導致膠原蛋白的合成及沉積增加，并抑制活化的HSCs 的凋亡，從而促進纖維化的發生發展。而經典Wnt/β-catenin 信號通路有促進肝纖維化的作用。其中β-catenin 在肝纖維化的進展過程中起著十分關鍵的作用。在發生肝纖維化的肝臟組織中，β-catenin 的表達水平較正常肝組織顯著增高，且β-catenin 表達水平的高低與肝纖維化程度的高低密切相關。敲除β-catenin 基因，出現膠原蛋白的合成受到抑制，同時抑制HSCs 增殖并誘導其發生調亡。YANG 等［15］使用siRNA 下調Wnt/β-catenin 信號通路的抑制劑Dkk-l，β-catenin 蛋白表達增加，同時促進HSC 的活化。氧化物酶體增殖物激活受體（PPARγ）在Wnt/β-catenin 信號通路介導HSCs 活化過程中具有重要作用。當激活Wnt/β-catenin 信號通路將會抑制PPARγ 基因的表達，而PPARγ 激動劑可以通過降低β-catenin 的表達水平并具有預防輻射引起的纖維化作用［16］。miR-17-5p 可通過抑制Wnt/β-catenin 信號通路促進HSCs 的活化和增殖，從而發揮抗纖維化的作用［17］。在通過建立CCl4 誘導的肝纖維化小鼠模型的研究中發現，美洲商陸抗病毒蛋白通過抑制Wnt/JNK 介導的葡萄糖代謝來抑制肝纖維化［18］，另有最新研究［13］提示靶向下調Wnt/β-catenin 信號通路可能成為有效治療肝纖維化的有效策略，這為肝纖維化的治療提供了新的方向。肝纖維化是大多數類型慢性肝病慢性進展過程中的病理特征，其終末階段就是肝硬化。因此，抑制異常活化的Wnt/β-catenin 信號通路，可在一定程度地遏制肝纖維化的發展進程而發揮抗纖維化的作用，對肝硬化起到防治作用。可見，針對Wnt/β-catenin信號通路的靶向治療，有望為肝纖維化乃至肝硬化的臨床治療提供新的思路和方向。

2.3 肝細胞性肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）HCC 是死亡率僅次于胃癌、食道癌的常見消化系統惡性腫瘤，在全球范圍都具有最高的發病率和死亡率，預后較差。與其他癌癥一樣，在胚胎發生過程中相關的信號傳導途徑在肝臟疾病和腫瘤發生過程中被重新激活。隨著近年來對Wnt/β-catenin 信號通路研究的不斷深入，逐漸發現其通路上游和下游組分與HCC 的發生、發展密切相關。其中一部分通路組份可促進HCC 的發生，而另一部分則對HCC 的發生具有抑制作用。對于Wnt/β-catenin 信號通路也是如此，其通常在HCC中過度活躍［19］。使用端錨聚合酶抑制劑減弱Wnt/β-catenin 信號通路傳導，造成HCC 細胞的生長抑制，更進一步證實了Wnt 信號通路在HCC 的發展進程中不可忽略的地位。Wnt/β-catenin 信號通路的激活可使肝祖細胞惡性轉化，最終形成HCC。此外，HCC 的侵襲、轉移能力也與Wnt/β-catenin 信號通路異常激活密切相關［20］。缺氧應激狀態下，缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）與BCL-9 啟動子中的HRE-B 和HRE-C 相互作用直接誘導BCL-9 表達，而BCL-9 可以增強β-catenin 介導的轉錄活性，并促進肝癌細胞發生侵襲、轉移［21］。提示Wnt 信號通路在肝細胞惡性轉化、侵襲、轉移等方面發揮重要作用。Wnt/β-catenin 信號通路異常激活作為肝細胞癌發生發展的關鍵環節事件，有望成為肝癌臨床診斷和治療的重要切入靶點。近年來，關于HCC 中Wnt 信號通路的最新研究多圍繞microRNAs 與Wnt/β-catenin 信號通路相互作用［22］。miR-122 通過靶向Snail1 和Snail2 抑制Wnt/βcatenin 信號通路，抑制肝細胞癌的上皮-間質轉化［23］。miR-1301 通過靶向BCL9 減少Wnt/βcatenin 信號通路信號傳導，抑制肝細胞癌細胞遷移，侵襲和血管生成。miR-106b 表達上調可激活肝癌細胞株中的Wnt/β-catenin 信號通路，從而促進肝癌細胞株的增殖［24］。隨著肝癌涉及MicroRNAs 研究的不斷深入，可為臨床靶向治療提供新的思路參考。

2.4 肝細胞腺瘤（hepatocellular adenoma，HCA）HCA 是肝臟的良性腫瘤，通常表現為孤立性腫塊，具有來自鄰近正常肝組織壓迫的假包膜。與肝臟局灶性結節性增生不同，肝腺瘤可能發生惡變，并且出血風險增加［25］。肝細胞腺瘤不是一種單一的疾病，是具有特定的基因型、病理改變以及腫瘤生物學特征的一組異質性腫瘤。有多種亞型，包括炎癥型肝母細胞瘤、肝細胞核因子-1α（HNF-1α）基因突變型肝母細胞瘤、β連環蛋白（β-catenin）基因突變型肝母細胞瘤、無法分類的肝母細胞瘤以及肝腺瘤病。大量文獻［26-27］報道了Wnt/β-catenin 信號通路與HCA 之間的重要相關性。已經定義了至少三類具有已知分子機制基礎的HCA，并且其中至少兩類是通過β-catenin 異常激活的Wnt 信號傳導對該疾病行為造成影響［28］。其中有一類分子類型的肝細胞腺瘤表現出核轉錄因子HNF-1α的雙等位基因失活，另外有很大部分的肝細胞腺瘤在β-catenin 基因中具有突變或表現出β-catenin 激活而沒有相關的基因突變。肝腺瘤分子發病機制的探索具有重要的臨床意義，因為具有HNF-1α突變的腺瘤具有低的惡性轉化潛力，而具有β-catenin 突變的那些具有更高的惡性轉化傾向。Wnt/β-catenin 信號通路中核心成員β-catenin 的病理學檢測有助于HCA 的診斷，同時Wnt/β-catenin 信號通路有望成為HCA 臨床治療的潛在靶標。

2.5 肝母細胞瘤（hepatoblastoma，HB）HB 是一種具有多種分化方式的惡性胚胎性腫瘤，是最常見的小兒肝臟惡性腫瘤。HB 又分為胚胎型HB 和胎兒型HB 兩個組織學亞型。Wnt/β-catenin 信號通路中重要組份的編碼基因，如CTNNB1（βcatenin 基因）、Dvl-2、Axin1、APC 等都在肝母細胞瘤中檢測到存在突變。尤其，肝母細胞瘤的CTNNB1 具有非常高的突變率（＞50%）［29］。β-catenin在胚胎型HB 和胎兒型HB 腫瘤細胞中的分布存在差異。在胚胎型HB 腫瘤細胞中β-catenin 的細胞核與細胞質分布高于胎兒型HB，而胎兒型HB 腫瘤細胞中的β-catenin 主要聚集在細胞膜附近。由于β-catenin 的核聚集能促進細胞的增殖，胚胎型HB 細胞較胎兒型HB 細胞增殖更加活躍，這可能是臨床中胚胎型HB 患兒較胎兒型HB 患兒預后差的原因之一。值得注意的是，β-catenin 的異常表達并不是發生肝母細胞瘤的充要條件。最新的研究指出，Yap（Hippo 信號通路的下游效應蛋白）與Wnt/β-catenin 信號通路的共同作用影響在肝母細胞瘤的發生發展中起到重要作用［30］。HB 具有HCC 類似的特性，容易侵犯血管，所形成的癌栓可造成門靜脈血管栓塞，也可侵犯下腔靜脈，右心房亦可受累［31］。可見隨著疾病的進展，對機體造成嚴重的危害和損傷。以圍繞Wnt/β-catenin 信號通路的多通路水平的協調治療，有望為HB 患者的治療帶來新的希望。

2.6 膽管癌（cholangiocarcinoma，CCA）CCA 是起源于膽管系統襯覆上皮細胞的惡性腫瘤，其發生發展是多因素、多步驟的病理過程［32］。Wnt/βcatenin 信號通路對膽管細胞的正常分化具有重要意義，敲除β-catenin 后可導致正常膽管的生產減少。Wnt/β-catenin 信號通路的激活在CCA 中十分普遍，并且與腫瘤細胞增殖和存活相關。將肝內/肝外膽管癌患者的腫瘤組織和癌旁組織做分析對比，腫瘤組織中Wnt 配體Wnt7B 和Wnt10A 高表達，同時發現β-catenin 的表達也增強，由此可見Wnt/β-catenin 信號通路在CCA 中被激活［33］。近年的一項研究涉及膽管癌發生過程中的Wnt/βcatenin 信號級聯反應，為了進一步證實Wnt/βcatenin 信號通路是否直接參與CCA 的發展，概括了人CCA 的多階段進展的實驗模型被建立。研究發現，在用硫代乙酰胺處理后，人CCA 中升高的Wnt 配體在CCA 發展過程中被進一步上調。Wnt10a 在（癌前）再生階段增加，而Wnt7b 誘導與腫瘤生長平行。隨著靶基因的上調，研究結果表明經典的Wnt/β-catenin 信號通路在膽管癌發生過程中逐漸被激活。而當巨噬細胞耗竭，消除了Wnt7b 的主要來源，阻止了經典Wnt 級聯的激活，結果導致實驗模型中腫瘤的數量和體積減少［34］。當人膽管癌細胞系Wnt2 或者CTNNB1 基因的表達被干預性下調，膽管癌細胞增殖被抑制并誘導細胞調亡。因此，Wnt/β-catenin 信號通路不僅在人CCA 組織中存在異常激活，且活化的Wnt/βcatenin 信號通路直接參與了人CCA 的發生發展進程。目前，臨床治療CCA 缺乏有效的非手術治療方案，而根治性手術的治療效果往往不盡人意。靶向抑制Wnt/β-catenin 信號通路，從分子通道水平影響CCA 的發生發展進程，可作為CCA 臨床治療探索的一個重要方向。

3 結語

Wnt/β-catenin 信號通路與肝臟疾病的發生發展有著密切的聯系。近年來，Wnt 通路與肝臟生理病理的關系一直是廣大學者研究的焦點，各方面的研究新進展也不斷呈現，但是還有很多問題需要進一步去研究。肝臟作為人體一個功能十分強大和復雜的器官，就決定了肝臟疾病所涉及機制的復雜性。是否存在一條甚至多條其他的信號通路與Wnt/β-catenin 信號通路共同組成了一個龐大的生物信息傳遞網絡，具有牽一發而動全身地交叉效應。其具體的分子機制還有待進一步探索和完善，從而更充分地為治療治愈肝臟疾病提供更多元的治療方案。