Wnt信號通路在心血管疾病中的調控作用研究進展

賈漢旗 韓向東

[摘要] 近年來Wnt信號通路與心血管疾病的研究越來越受重視，Wnt信號通路調控著心臟和血管的發育，在罹患心血管疾病時該通路會被再次激活從而發揮調控作用。本綜述主要介紹Wnt信號通路的主要分類及其主要成員，以及各成員是如何參與到心血管疾病的發生、發展過程中的。本綜述還簡要介紹了眾多成員為Wnt通路調控心血管疾病提供的許多有潛力的靶點，以及中藥作用于這些靶點防治心血管疾病的進展及前景。

[關鍵詞] Wnt信號通路;冠心病;高血壓;心肌缺血再灌注損傷;心肌纖維化

[中圖分類號] R543? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2019）02（a）-0051-04

[Abstract] In recent years， more and more attention has been paid to the study of the Wnt signaling pathway and cardiovascular diseases. The Wnt signaling pathway regulates the development of the heart and blood vessels， and the pathway will be reactivated in the case of cardiovascular diseases and thus play a regulatory role. This review mainly introduces the main classification of Wnt signaling pathway and its main members， and how members are involved in the occurrence and development of cardiovascular diseases. This review also provides a brief introduction to many potential targets for the regulation of cardiovascular diseases by Wnt pathway and the prospects for the prevention and treatment of cardiovascular diseases by these targets.

[Key words] Wnt signaling pathway; Coronary heart disease; Hypertension; Myocardial ischemia reperfusion injury; Myocardial fibrosis

Wnt信號通路是一條非常保守的信號通路，對控制胚胎形成具有重要作用，通常認為其與腫瘤的發生關系密切。該通路的基因最初由Roel Nusse偶然發現，后為深入研究，正式命名為Wnt基因，由該基因介導的信號傳導通路被稱為Wnt信號通路[1]。Wnts配體被分為兩類，即Wnt1類和Wnt5a類，Wnt1類激活Wnt經典信號通路，Wnt5a類激活非經典信號通路。如今共有19種Wnt蛋白成員被發現。

Wnt通路在腫瘤、骨質疏松、冠心病等過程中均發揮重要的調控作用。此外，Wnt信號通路在影響冠心病、高血壓、心肌纖維化等方面的作用，已經成為心血管疾病研究中的一大熱點。

1 Wnt信號通路簡介

Wnt信號通路由細胞外的Wnt配體蛋白、細胞膜上的受體部分、細胞漿中的信號傳導部分和細胞核內的轉錄調控部分組成。根據Wnt蛋白轉導信號的方式，通常認為有三個主要分支：

①經典Wnt途徑：即Wnt/β-catenin通路，主要包括：配體（Wnt家族）、跨膜受體（Frizzled家族和LRP-5/6）、胞漿調節蛋白（APC、Axin、β-catenin、Dsh、GSK-3β等）和核內轉錄因子（TCF/LEF1家族）等。當Wnt分子與Frizzled受體結合后，通過受體與Dsh的相互作用以及降低GSK-3β降解β-catenin，使β-catenin在胞漿內累積并轉位入核，再與核內轉錄因子TCF/LEF1共同作用，激活下游靶基因，引發生物學效應。

②平面細胞極性（PCP）途徑：此通路與Wnt經典途徑的區別在于Dsh處，在構成Dsh的三個保守區域，即PDZ、DIX和DEP中，PDZ和DIX參與Wnt經典途徑;而DEP則參與JNK通路的激活和建立PCP。這條途徑的激活需要Wnt7a與Frizzled受體結合，激活下游靶基因（Dsh、Van-Gogh、prickle、Strabismu、diego和flamingo）引發生物學效應。

③Wnt/Ca2+通路：Wnt蛋白與相應的Fz受體結合，通過蛋白相互作用，生成二脂酰甘油（diacylglycerol，DAG）及三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）。Ca2+和磷脂酰絲氨酸幫助留在細胞膜上的DAG激活蛋白激酶C（pro-tein kinase C，PKC），PKC影響細胞內信息傳遞，發揮生理生化作用。IP3是Ca2+通道激活劑，IP3既能夠使內質網存儲的Ca2+釋放到胞質里又可以使細胞外Ca2+向細胞內富集，Ca2+能夠激活PKC和鈣調蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ（Ca2+-calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ，CamKⅡ），即鈣調蛋白（calmodulin，CaM）。而后Ca2+與CaM結合激活下游蛋白，引發生物學效應。

2 Wnt信號通路與心血管疾病的關系

最新發布的《中國心血管病報道2017》顯示，我國心血管病（CVD）患病率與死亡率仍處于上升階段。CVD死亡占居民疾病死亡構成的40%以上，高于腫瘤等其他疾病，居于首位[2]。2004年至今中國CVD負擔日益增加，成為重大公共衛生問題，亟待解決。

2.1 Wnt信號通路與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病

《中國衛生和計劃生育統計年鑒（2016）》顯示，中國城市和農村居民冠心病（CHD）死亡率仍在繼續上升，尤以農村地區CHD死亡率上升明顯[3]。

研究表明，在CHD缺血缺氧的病理狀態下，沉默的Wnt信號通路被過度激活，其相關分子β-catenin、c-Myc、DVL表達增強，并誘導了心肌凋亡[4-5]。老年CHD患者血漿Wnt5a水平顯著高于對照組，并隨冠脈狹窄程度的加重而升高。Wnt5a配體可以激活非經典Wnt通路發揮作用，在一定程度上Wnt5a可用于診斷CHD的發生[6]。同時，Wnt5a是眾多炎癥介質中的一個，通過Wnt/Ca2+通路信號通路活化核因子（NF-κB）促使血管內皮細胞炎性反應的發生。Wnt通路的抑制劑DKK-1可以通過影響高脂血清培養的血管平滑肌細胞（VSMCs）增殖來減緩動脈粥樣硬化的發生[7]，當N-cadherin在VSMCs中過表達時，抑制經典的Wnt信號通路可使VSMCs的增殖減少55%[8]。抑制該通路可以通過影響此通路各環節來實現。也有研究顯示，抑制Wnt信號通路可減少心肌梗死面積，降低心肌細胞凋亡，改善心功能。用DKK-1抑制Wnt經典通路時，高糖誘導的H9c2心肌細胞凋亡率明顯下降[9]。Kaga等[10]發現用GSK-3β抑制劑鋰干預后細胞內的β-catenin聚集減少，同時心肌細胞和血管內皮的凋亡減少。Wnt11蛋白可以通過調節NF-κB來抑制炎性細胞因子的基因表達，改善心功能，提高心肌梗死患者的生存率[11]。

2.2 Wnt信號通路與高血壓

高血壓是許多心血管疾病的危險因素，《中國居民營養與慢性病狀況報告（2015）》指出：2012年中國≥18歲居民高血壓患病率為25.2%，總數約2.7億。2010年兒童高血壓患病率為14.5%，且隨年齡增加呈上升趨勢[12]。

研究顯示，Wnt5a在肥胖高血壓兒童中顯著升高，與血壓呈顯著正相關[13]。相應的，有研究顯示，腹型肥胖人群血清Wnt5a增高，其機制可能與Wnt5a參與脂代謝有關[14]，Wnt5a介導的炎癥可能是腹型肥胖與高血壓之間的“紐帶”。

2.3 Wnt信號通路與心肌纖維化

心肌纖維化（MF），即心肌鈣化，嚴重影響心肌功能。Wnt信號通路和人體中很多臟器纖維化都有密切的關系，在MF的過程中，交感神經系統和腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）的異常活化起到了重要的作用。AngⅡ和Aldosterone是RAAS中重要的活性因子，在體外大鼠的成纖維細胞中，利用RNAi技術沉默Wnt1可以觀察到AngⅡ和Aldosterone所誘導的成纖維細胞增殖和膠原表達下降，證明了Wnt1可能對上述兩個活性因子誘導的纖維化過程有重要影響[15]。同時，分泌型卷曲相關蛋白（SFRP）2也可以降低實驗動物的纖維化程度，也為Wnt通路影響MF提供了佐證。Wnt通路的抑制劑XAV939能夠降低β-catenin在心肌成纖維細胞（CFs）中的含量，并且降低由高糖引起的CFs的增殖;而在利用激動劑SKL2001時，可恢復CFs的增殖[16]。鼠成纖維細胞中表達的PCP蛋白水平增加，可刺激前膠原反應加速膠原沉積，證明了Wnt信號通路中的PCP途徑也參與到了心肌纖維化的進程中，高血糖也是。

在CFs中，檢測出Fzd-1和Fzd-2的受體和胞內信號轉導分子dishevelled-1（DVL-1）的表達。Zhang等[17]研究顯示，disheveled-1基因敲除小鼠與CaMKⅡδ和CaMKⅡγ雙敲除小鼠雜交，這些小鼠顯示正常的心臟表型，沒有心臟肥大、纖維化、凋亡或左心室功能障礙，由此能佐證Wnt非經典通路在MF中發揮的作用[17]。研究顯示，在高濃度下，sFRP2在體外抑制金屬蛋白酶Bmp1活性并因此抑制膠原沉積，將其注射入大鼠的梗塞區域可以減少纖維化，改善心臟功能[18]。此外，可溶性Fzd相關蛋白或第二信使β-catenin的表達已被證明可以減少梗死區域的擴展和改善心肌梗死后心功能。Fzd是這些Wnt配體的主要受體，Wnt/Fzd信號通路非常復雜，可分為β-catenin依賴通路和非β-catenin依賴通路，而鈣是后者的第二信使。

2.4 Wnt信號通路與缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注損傷是指在心肌缺血發生后，在恢復灌流的過程中心肌細胞反而會受到更嚴重的損傷。目前認為能量代謝障礙、氧自由基及鈣超載是造成心肌缺血再灌注損傷的主要發病機制。研究認為，發生再灌注損傷后，心肌細胞中的Frizzled-2和Wnt5a表達增加，兩者結合能夠觸發細胞內Ca2+釋放，并且可以激活PKC和CamKⅡ等Ca2+敏感性的激酶[19]。白藜蘆醇（RES）抑制缺血再灌注損傷心肌細胞鈣離子超載的效應，并減少了Wnt5a和Fzd-2的表達，為Wnt非經典通路在缺血再灌注損傷過程中發揮的作用提供了佐證[20]。更有研究表明，抑制Wnt通路對凋亡基因Bcl-2產生影響，從而減少再灌注損傷[21]。

2.5 Wnt信號通路與心肌肥大

心肌肥厚也是導致心律失常和心力衰竭的重要因素。在心肌肥厚區域，Wnt通路的上游分子如Fzd和DVL呈現過表達。心肌受到外界刺激，Wnt經典通路被激活，抑制GSK-3β的活性，使β-catenin在胞質內穩定并富集，進而引起心肌肥大，只是目前β-catenin的水平與心肌肥厚程度的關系尚無定論。Tcf/Lef是經典途徑的靶向下游分子，也會參與心肌肥大和左室改變。SFRPs直接結合Wnt配體，從而有可能干擾經典及非經典Wnt通路。SFRP1和SFRP2對心肌重塑具有有益的作用，其機制可能與血管生成和抗炎有關[22]。SFRP3可能通過影響Wnt通路抑制心肌肥厚[23]。進一步研究表明，在Wnt經典途徑中，提高GSK-3β活性可增加降解β-catenin，可使小鼠抵抗壓力超負荷引起的心肌肥大。

在Wnt非經典途徑中發現，Wnt/Ca2+通路中Ca2+的聚集能激活CaMKⅡ和CaCN，這些酶的激活可以致小鼠心肌肥厚，反之，抑制這些酶的激活可以抑制心肌肥厚的進程，但其與經典Wnt途徑的相互影響的關系尚不清楚[24]。

2.6 Wnt信號通路與糖尿病心肌病

糖尿病心肌病（DCM）是糖尿病患者在長期高糖環境下并發的心肌病，左室肥大、心肌間質及血管周圍纖維化是其主要特征。研究顯示：高血糖刺激成纖維細胞增殖是因其異常激活了Wnt通路，而抑制Wnt通路的異常傳導可以在一定程度上控制高糖刺激后CFs功能的改變[25]。除代謝因素和細胞學病變外，心臟局部的RAS的激活在其發生、發展過程中起到了重要的作用，血管緊張素受體拮抗劑（ARB）類藥物對AngⅡ具有拮抗作用，減輕氧化損傷、炎性反應及心肌纖維化。研究顯示：在ARB類藥物奧美沙坦酯的干預下，Wnt通路的激活受到抑制從而產生心肌保護作用[26]，為臨床應用該類藥物提供新的思路。

3 中醫藥干預Wnt通路對心血管疾病的影響

中醫藥在心血管疾病的治療領域發揮著重要的作用，而其中一些就是通過干預Wnt信號通路來發揮作用。研究顯示，黃芩苷可以抑制β-catenin的高表達減輕H2O2誘導的心肌細胞氧化損傷[27]。韓路拓[28]研究發現，活血化瘀方有效成分可以對高糖培養的CFs Wnt信號通路產生影響。脫氫紫堇堿、丹酚酸A、人參皂苷Re和人參皂苷Rg1可以抑制細胞增殖，抑制β-catenin的表達，上調P-GSK-3p的表達，對CFs的Wnt信號通路產生抑制。另一項研究發現，中成藥穩心顆粒可明顯減輕大鼠心肌肥厚，降低β-catenin和c-Myc蛋白表達，這顯示中藥可能通過影響Wnt信號通路來減輕心肌肥厚，不過其具體分子機制還未研究清楚[29]。

4 小結

當前，對于Wnt經典途徑的研究較為深入，PCP途徑和Wnt/Ca2+途徑的研究較少，但后兩者的機制和相互作用顯然更為復雜。就心血管疾病來說，Wnt信號通路中活性GSK-3β調節β-catenin的含量及Wnt信號通路參與到Ca2+釋放是當前研究的重點。隨著研究工作的不斷深入，在Wnt信號通路中，傳統的細胞信號傳導因子的調節作用會得到新方面的應用，使人們對Wnt信號通路中傳導分子的認識不斷深入;另一方面，人們對于Wnt信號通路本身也有了新的認識，其在心血管疾病中的調控作用越來越受到重視，但是還存在著很大的研究空間，例如Wnt通路中很多分子在不同條件下發揮著截然相反的作用，不同途徑之間的交互作用以及他們發揮的調控作用都亟待學者們深入研究。

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（收稿日期：2018-06-01? 本文編輯：羅喬荔）