Wnt/β-catenin信號通路在多發性骨髓瘤中的機制研究進展

許家威，郭一慧，宋輝，程緯民

多發性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是以骨髓漿細胞異常增殖為特征的血液系統腫瘤，MM 患者往往具有高鈣血癥、腎功能衰竭和骨病損等病理特征［1］。MM的發生、發展與骨髓微環境關系密切。研究顯示，骨髓微環境中基質細胞可分泌Wnt配體，從而激活Wnt/β-連環蛋白（β-catenin）信號通路［2］。異常激活的Wnt/β-catenin 信號通路是MM 發生、發展的一個重要標志［3-4］。在MM 中，存在非編碼RNAs、轉錄因子、蛋白酶和分泌蛋白等多種機制調控Wnt/β-catenin 信號通路。本文就Wnt/β-catenin 信號通路在MM中的研究進展進行綜述。

1 Wnt/β-catenin通路概述

Wnt/β-catenin信號通路是Wnt信號通路中的一種，具有調節細胞增殖、分化和凋亡等功能，且與細胞癌變關系密切。在Wnt 蛋白缺失的情況下，βcatenin 主要被由糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β）、腺瘤性激素蛋白（adenomatouspolyposis coli，APC）、酪蛋白激酶1α（casein kinase 1α，CK1α）和受體軸抑制蛋白（Axin）所構成的復合體磷酸化，并通過蛋白酶體機制進行泛素化降解［5］。Wnt 蛋白可與低密度脂蛋白相關受體蛋白5/6（lipoprotein receptor-related protein 5/6，LRP-5/6）受體或卷曲蛋白（frizzled，FZD）受體結合，引起松散蛋白（dishevelled，DVL）磷酸化，促使GSK-3β從復合體中脫落［6］。游離的GSK-3β不能磷酸化β-catenin，導致β-catenin 在細胞質中積累，當βcatenin濃度達到一定水平時則可遷移到細胞核中與T 細胞特異性因子（T cell factor，TCF）、淋巴增強因子（lymphoid enhancer-binding fac-tor，LEF）結合，進而調控下游靶基因如原癌基因C-myc 和周期蛋白D1（Cyclin D1）等表達。

2 MM中Wnt/β-catenin信號通路的調控

2.1 非編碼RNAs 對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 非編碼RNAs 是一類不編碼蛋白質的RNA，具有調節細胞增殖、自噬和凋亡等功能，在MM 的發生、發展過程中起重要作用。其中微小RNAs（MicroRNAs，miRNAs）、長鏈非編碼RNAs（Long non-code RNAs，lncRNAs）和環狀RNAs（circularRNAs，circRNAs）均參與調控Wnt/β-catenin信號通路［7-9］。

2.1.1 miRNAs 對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 miRNAs 可調控細胞凋亡、細胞增殖、免疫應答、細胞侵襲、細胞遷移及耐藥性等［10］。在MM 中，存在異常表達的不同miRNAs，部分為癌基因，部分為抑癌基因，且其表達水平與MM 危險度分層有關［10-11］。在MM 細胞中，miR-744-5p 可靶向抑制轉錄因子SOX12表達，降低β-catenin和TCF/LEF的轉錄活性，進而抑制Wnt/β-catenin 信號通路和MM 細胞活性［7］。在MM 細胞中，過表達miR-144 能降低Wnt4a和β-catenin磷酸化水平，抑制MM細胞增殖、遷移和侵襲能力，并促進MM細胞凋亡［12］。同樣，作為抑癌基因的miR-342和miR-363則靶向抑制Runt相關轉錄因子2 的表達，從而抑制Wnt/β-catenin 信號通路并發揮抑癌作用［13］。在MM患者血清和細胞中，低表達的miR-302b能靶向降解MM細胞分泌的Dickkopf 1（DKK1）蛋白，促進成骨細胞β-catenin 表達，抑制LRP6表達，進而激活Wnt/β-catenin信號通路并誘導成骨分化［14］。此外，作為MM 癌基因的miR-135b 通過上調Wnt3a、β-catenin 和Cylin D1 蛋白表達，抑制GSK3β 和CK1α 等Wnt 通路抑制因子的蛋白表達，進而活化Wnt/β-catenin 信號通路，促進MM 細胞的增殖、遷移和侵襲等生物學行為［15］。在MM細胞中高表達的miR-106b-5p可通過下調轉錄因子KLF10的表達，進而激活Wnt/β-catenin 信號通路，增強MM細胞活性［16］。

因此，miRNAs 可通過調控Wnt/β-catenin 信號通路，參與MM的發生、發展過程，miRNAs也可作為MM 診斷的生物學指標和風險分層評估的參考指標。

2.1.2 LncRNAs 對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 lncRNAs 參與了細胞的生物學過程［17］。在MM中，異常表達的lncRNAs可通過直接或間接調控Wnt/β-catenin 信號通路，進而參與MM 細胞的生物學過程。MM 相關的lncRNA HOXB-AS1 可通過與胚胎致死性異常視覺樣基因1（ELAVL1）結合，促進巖藻糖基轉移酶Ⅳ（fucosyltransferase Ⅳ，FUT4）轉錄和Wnt/β-catenin 信號通路活化，沉默lncRNA HOXB-AS1可降低FUT4、β-catenin、pGSK3β 和CyclinD1 的蛋白表達水平，因此，lncRNA HOXBAS1 活化FUT4 和Wnt/β-catenin 信號通路可促進MM 細胞活性增加［18］。在MM 細胞中存在lncRNA HCP5過表達，lncRNA HCP5可通過“海綿機制”靶向結合和降低miR-128-3p的表達水平，進而靶向促進MM 細胞多形性腺瘤基因樣蛋白2（pleomorphic adenoma gene-like protein 2，PLAGL2）表達，引起Wnt/β-catenin 信號通路異常活化，促進MM 細胞的增殖，而沉默lncRNA HCP5 的表達可抑制MM 在荷瘤小鼠體內的進展［8］。lncRNA NEAT1 在MM 組織中表達上調，而沉默lncRNA NEAT1可抑制MM細胞核內β-catenin 和Myc 的表達，提示lncRNA NEAT1可通過促進Wnt/β-catenin 信號通路活化，促進MM細胞的增殖、遷移和侵襲［19］。因此，lncRNAs可通過調節miRNAs 和靶向蛋白的表達水平，參與Wnt/βcatenin 信號通路調控，進而影響MM 細胞的生物學過程。

2.1.3 CircRNAs 對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 CircRNAs 可通過與蛋白質或miRNA 相互作用而影響細胞的增殖、遷移和侵襲等生物學過程［20］。Zhou 等［9］通過功能恢復實驗證實，circ-PTK2、miR-638 介導的MEK/ERK 和Wnt/β-catenin信號通路之間存在相互作用。circ-PTK2 在MM 細胞中表達上調，其通過降低miR-638 的表達，促進Wnt1 和β-catenin 的蛋白表達，進而激活Wnt/βcatenin信號通路，并影響MM細胞活性［9］。

2.2 轉錄因子對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 在MM 組織和細胞中存在其特異性轉錄因子，這些轉錄因子受到激素、生長因子或其他刺激后可導致其轉錄蛋白（如KLF10［16］和SOX12［21］）的表達異常。在MM細胞內異常表達的蛋白分子可通過調控包括信號通路轉導在內的多種途徑，參與MM 細胞生物學過程。轉錄因子SOX12在MM細胞中表達上調，其通過增強β-catenin 和LEF/TEF 的轉錄活性，促進MM 細胞增殖，而沉默SOX12 可下調MM 細胞的β-catenin蛋白表達水平，抑制Wnt/β-catenin信號通路活化，提示SOX12能通過激活Wnt/β-catenin信號通路而促進MM的細胞增殖［21］。轉錄因子KLF10在MM細胞中表達較低，而過表達KLF10能降低MM細胞核內β-catenin、CyclinD1 和C-myc 蛋白表達并抑制GSK3β磷酸化，這表明KLF10可通過抑制Wnt/β-catenin信號通路活化，從而抑制MM細胞活性［16］。可見，在MM 中異常表達的轉錄因子可靶向調控Wnt/β-catenin 信號通路，進而參與調控MM 細胞的生物學過程。另外，在MM 中異常表達的轉錄因子也有望作為MM 的生物學標志物，研究轉錄因子不僅可以明確其在MM 發病機制中的作用也可為MM診斷提供新的依據［21］。

2.3 蛋白酶類對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 蛋白酶可通過組蛋白去甲基化、去泛素化和蛋白修飾等途徑調控細胞生物學過程。Lv 等［22］研究發現，MM組織中組蛋白去甲基化酶JMJD2C表達水平上調，進而提高MM 細胞β-catenin 轉錄活性和穩定性并抑制GSK3β蛋白表達，引起Wnt/β-catenin信號通路的異常激活，提高MM細胞增殖水平，而使用Wnt/β-catenin信號通路抑制劑可降低MM細胞的增殖水平，提示高表達的JMJD2C 可激活Wnt/βcatenin信號通路，促進MM細胞增殖。研究顯示，編碼去泛素化酶CYLD 基因的缺失可提高MM 細胞對Wnt 配體的敏感性，進而激活Wnt/β-catenin 信號通路，增強MM 細胞的侵襲性［23］。硫酸肝素鏈被認為是MM 細胞中Wnt 信號通路的關鍵組分，可被蛋白聚糖-1修飾，進而結合Wnt和R-spondins，增強Wnt/β-catenin 信號通路傳導能力，促進MM 細胞增殖［24-25］。核糖核酸還原酶M2（RRM2）在MM 血清和MM 細胞中表達上調，沉默RRM2 可激活MM 細胞GSK3β 磷酸化并下調β-catenin、C-myc 和Cyclin D1蛋白表達水平，這表明高表達的RRM2 可通過激活Wnt/β-catenin信號通路而促進MM細胞活性［26］。

由此可見，在MM 細胞中，去甲基化酶、去泛素化酶和還原酶等蛋白酶的異常表達可通過激活Wnt/β-catenin 信號通路的活性，從而誘發MM 細胞的生物學過程。

2.4 分泌蛋白對Wnt/β-catenin 信號通路的調控作用 在MM 骨髓微環境中，骨髓基質細胞、MM 細胞可分泌Wnt 配體和Wnt 拮抗蛋白，進而加速MM 的進展，誘發MM 的臨床體征。MM 細胞可分泌DKK1蛋白，而MM患者血清中DKK1蛋白表達水平異常升高可誘導成骨細胞β-catenin 磷酸化，抑制Wnt/βcatenin 信號通路活化，最終抑制成骨細胞分化［27］。硬化蛋白也在MM 患者血清和MM 細胞中表達上調，MM 細胞與骨細胞共同培養時硬化蛋白可與LRP5/6結合形成復合物，減少成骨細胞β-catenin的核內積累，進而抑制成骨分化［28-29］。因此，Wnt/βcatenin 信號通路可參與調控MM 的成骨分化，此途徑可被MM 細胞分泌的DKK1 蛋白和硬化蛋白所介導，進而誘發MM骨病，加速MM疾病進展。

3 小結

Wnt/β-catenin信號通路在MM的發病機制中具有重要作用，其可參與調控MM 細胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡等生物學過程，同時還參與MM 的成骨分化過程。特異性激活Wnt/β-catenin 信號通路可促進MM 的疾病進展，導致MM 腫瘤細胞的惡性增殖、骨破環和腎損傷等系列病理過程。因此，靶向阻斷Wnt/β-catenin 信號通路成為治療MM 的新熱點。通過深入研究非編碼RNAs、轉錄因子、蛋白酶和分泌蛋白等可調控Wnt/β-catenin 信號通路的細胞因子，可明確Wnt/β-catenin 信號通路在MM 發病機制中的作用，也為研究調控Wnt/β-catenin 信號通路，從而治療MM 以及MM 骨病提供新的分子治療靶點。