Wnt5a 在肺相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展過程中作用的研究進(jìn)展

陳 琪, 李 勇, 徐金瑞, 楊 易

（1. 寧夏大學(xué)西部特色生物資源保護(hù)與利用教育部重點實驗室，寧夏 銀川 750021；2. 寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物與分子生物學(xué)系，寧夏 銀川 750021）

肺相關(guān)疾病是肺臟本身或其他全身性疾病在肺部的表現(xiàn)。隨著環(huán)境污染問題的不斷出現(xiàn)，肺部感染性疾病發(fā)病率隨之升高。肺癌是目前最常見的惡性腫瘤，肺炎、慢性阻塞性肺病和肺纖維化也嚴(yán)重威脅人類健康。Wnt5a 是非經(jīng)典Wnt 信號通路的代表性配體，其表達(dá)異常與許多疾病的發(fā)生有關(guān)，如癌癥、炎性疾病和代謝紊亂等［1］；Wnt5a 通過Wnt信號傳導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)控多種細(xì)胞功能，Wnt5a 蛋白在某些腫瘤中的表達(dá)影響腫瘤患者的預(yù)后；在某些炎性疾病中，Wnt5a 也可作為抗炎治療的分子靶向，對多種類型的人類癌癥的進(jìn)展具有雙重作用。Wnt5a作為肺組織形態(tài)分化的輔助因子，存在于氣道和肺泡上皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、間質(zhì)成纖維細(xì)胞和一些內(nèi)皮細(xì)胞中，參與遠(yuǎn)端肺形態(tài)和肺泡的形成［2-3］。在肺發(fā)育早期，Wnt5a 的缺失導(dǎo)致遠(yuǎn)端氣道分支過>多，而Wnt5a 過表達(dá)干擾了正常上皮間充質(zhì)相互作用，導(dǎo)致遠(yuǎn)端氣道分支和擴(kuò)張減少［4］，Wnt5a 介導(dǎo)的非經(jīng)典Wnt 信號異常激活可促進(jìn)肺相關(guān)疾病的發(fā)生。因此，Wnt5a 被認(rèn)為是肺部疾病診斷的重要靶點。目前，雖已有對Wnt5a 與腫瘤和炎癥性疾病關(guān)系的相關(guān)綜述報道，或Wnt5a 與某一種肺相關(guān)疾病關(guān)系的研究報道，但尚未見Wnt5a 在肺相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中作用的相關(guān)綜述報道?，F(xiàn)對Wnt5a 在肺相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中的作用研究進(jìn)行綜述，旨在為以Wnt5a 為靶點進(jìn)行肺相關(guān)疾病的防治提供理論依據(jù)。

1 Wnt5a 概述

1.1 Wnt 家族及Wnt5aWnt 基因最初在小鼠的乳腺癌細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，Wnt 蛋白是一類分泌型脂聯(lián)糖蛋白家族。根據(jù)對小鼠C57MG 乳腺上皮細(xì)胞系形態(tài)轉(zhuǎn)化和生長特性改變能力的高低將Wnt 家族分為2 組：高轉(zhuǎn)化能力Wnt 可激活Wnt/β-連環(huán)蛋白（β-catenin） 通路，又稱經(jīng)典Wnt 信號通路；弱或無轉(zhuǎn)化功能的Wnt 不依賴β-catenin 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活，包含多條信號通路，即Wnt/Ca2+途徑和Wnt/c-Jun 氨 基 末 端 激 酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK） 途 徑，被 稱 為 非 經(jīng) 典Wnt 信 號 通 路［5］。Wnt5a 是Wnt 家族中的一員，于20 世紀(jì)90 年代首次被發(fā)現(xiàn)，該基因包含5 個外顯子，終端外顯子編碼一個3′端的經(jīng)典不可翻譯區(qū)，起始的631 bp 有很強的啟動子活性［6］。Wnt5a 信號最常見的受體是卷曲蛋白（frizzled，F(xiàn)zd） 受體，主要包括Fzd2、Fzd4、Fzd5、Fzd7 和Fzd8，結(jié)構(gòu)類似于G 蛋白偶聯(lián)型跨膜受體，與Wnt5a 結(jié)合后通過胞質(zhì)內(nèi)的蓬亂蛋白（dishevelled，Dvl） 參與Wnt 信號途徑的調(diào)節(jié)；酪氨酸激酶樣孤兒受體2 （receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 2，Ror2） 是單次跨膜蛋白，作為Wnt5a 的受體與共受體Fzd 調(diào)節(jié)非經(jīng)典Wnt 信號途徑。Wnt5a 蛋白也可與Fzd 和Ror2 形成三重復(fù)合體，將信號傳遞給細(xì)胞跨膜受體，并與后者結(jié)合，將信號傳遞至細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而對Wnt 信號途徑加以干預(yù)，從而在胚胎形成、細(xì)胞成熟和器官穩(wěn)態(tài)過程中發(fā)揮重要的作用［7］。

1.2 Wnt5a 介導(dǎo)的信號通路Wnt5a 作為一種在細(xì)胞各項功能中起重要作用的分泌型蛋白，可與不同類型的受體結(jié)合，通過Wnt 通路形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，參與細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的調(diào)節(jié)。①Wnt/平面細(xì)胞極性（planar cell polarity，PCP） 途徑：Wnt5a通過Fzd 激活小G 蛋白［包括Ras 同源物基因家族成 員A （Ras homolog gene family member A，RhoA）及Ras 相關(guān)的C3 肉毒桿菌毒素底物（Rasrelated C3 botulinum toxin substrate，Rac）］和Dvl，形成Dvl 效應(yīng)復(fù)合體，激活下游肌動蛋白；而RhoA 和Rac 可激活Rho 相關(guān)激酶（Rho-associated kinase，ROCK）和JNK，起到調(diào)節(jié)細(xì)胞極性和遷移 的 作 用［8］。②Wnt/Ca2+途 徑：Wnt5a 通 過 鈣 調(diào)蛋白依賴激酶及鈣調(diào)磷酸酶促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放，激活蛋白激酶C（protein kinase C，PKC），使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，活化T 細(xì)胞核因子，發(fā)揮抑癌作用［9］。③Wnt/β-catenin 途徑：當(dāng)Wnt5a 與Ror2 相互 作 用 時，降 低 胞 核 內(nèi) β -catenin 水平，抑制經(jīng)典Wnt/β-catenin 通路，在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中起關(guān) 鍵 作 用［10］；Wnt5a 與Fzd 和 低 密 度 脂 蛋 白 受 體相關(guān)跨膜蛋白結(jié)合時，激活Wnt/β-catenin 通路，調(diào) 控 胚 胎 形 成 和 細(xì) 胞 命 運［11］。Wnt5a 結(jié) 合Ror2 受體可誘導(dǎo)Wnt/Ca2+和Wnt/PCP 通路，同時抑制經(jīng)典β-catenin 通路，因此Wnt5a 介導(dǎo)的信號通路形成了復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

2 Wnt5a 與慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary diseases，COPD）

COPD 是一種慢性氣道炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重威脅人類健康且是可預(yù)防和治療的肺部疾病。COPD 被視為全身和多器官綜合征的心肺組成部分，煙霧是引起全球大部分地區(qū)COPD 的主要環(huán)境危險因素［12］。BAARSAM 等［13］證實：在COPD 中非經(jīng)典Wnt5a表達(dá)增強，成熟的Wnt5a 可緩解由經(jīng)典Wnt 驅(qū)動的肺泡上皮細(xì)胞創(chuàng)傷愈合和轉(zhuǎn)分化，Wnt5a 過表達(dá)增加了體內(nèi)彈性蛋白酶誘導(dǎo)的肺氣腫的空氣空間，抑制體內(nèi)Wnt5a 可降低肺組織破壞并改善肺功能，明確了COPD 發(fā)病機(jī)制是由于間充質(zhì)-上皮間質(zhì)受損引起。WANG 等［14］研究表明：細(xì)顆粒物PM2.5和香煙煙霧（cigarette smoke，CS）/香煙煙霧提取物（cigarette smoke extract，CSE） 共刺激可引起小鼠和16HBE 細(xì)胞炎癥反應(yīng)，促進(jìn)Wnt5a 的表達(dá)，在COPD 發(fā)病過程中PM2.5 通過Wnt5a/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路加重CS/CSE 誘導(dǎo)的氣道炎癥反應(yīng)。以上研究表明：Wnt5a 高表達(dá)是引起COPD的因素之一，因此抑制Wnt5a 有益于COPD 的治療。也有研究［15］顯示：Wnt5a 與COPD 和銅綠假單 胞 菌（Pseudomonas aeruginosa，PA） 感 染 有關(guān)，PA 感染COPD 患者痰中Wnt5a 含量較低，表明Wnt5a 表達(dá)水平與致病性細(xì)菌負(fù)荷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而巨噬細(xì)胞中Wnt5a 可能被與COPD 相關(guān)的致病菌感染所抑制，需進(jìn)一步研究證明。

3 Wnt5a 與肺炎

在炎性疾病發(fā)展過程中，Wnt5a 呈特異性表達(dá)，也可誘導(dǎo)炎癥因子的表達(dá)，兩者呈現(xiàn)交叉互動，提示W(wǎng)nt5a 異常表達(dá)是炎癥疾病的發(fā)病原因之一。間質(zhì)性肺疾?。╥nterstitial lung disease，ILD）是一種特殊的組織病理學(xué)模式的間質(zhì)性肺纖維化，可對肺泡壁和支氣管壁造成影響，特發(fā)或繼發(fā)于自身免疫性疾病和環(huán)境暴露。YU 等［16］研究顯示：早期肺間質(zhì)病變患者血漿中Wnt5a 蛋白水平明顯高于非類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者；與非特發(fā)性間質(zhì)性肺炎（nonspecific interstitial pneumonia，NSIP） 和ILD比較，普通型間質(zhì)性肺炎（usual interstitial pneumonia，UIP） 患者的Wnt5a 表達(dá)水平更高，表明Wnt5a 可作為識別UIP 和評估RA 患者ILD 的嚴(yán)重程度和進(jìn)展的潛在生物標(biāo)志物。VUGA 等［17］研究顯示：Wnt5a 在特發(fā)性間質(zhì)性肺炎（specific interstitial pneumonia，SIP） 組織的纖維母細(xì)胞中高表達(dá)，并促進(jìn)纖維母細(xì)胞增殖和抑制凋亡。以上研究表明：在肺部炎癥中Wnt5a 高表達(dá)，因此可以通過抑制Wnt5a 表達(dá)而抑制肺部炎癥發(fā)展。也有研究［18］顯示：在抗胰島素抵抗（insulin resistance，IR） 大鼠模型中，肺組織卷曲相關(guān)蛋白5（secreted frizzled-related protein 5，SFRP5）表達(dá)下調(diào)，Wnt5a/JNKl 通路激活，肺部炎癥反應(yīng)增強，且SFRP5 明顯抑制Wnt5a/JNKl 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活化；同時，IR 降低了肺組織中SFRP5 的表達(dá)，激活Wnt5a/JNK1 通路，促進(jìn)肺部炎性反應(yīng)，因此可通過調(diào)節(jié)SFRP5 來抑制Wnt5a/JNK1 通路，從而起到抑制肺部炎性反應(yīng)的作用。

4 Wnt5a 與肺腫瘤

肺腫瘤是我國發(fā)病率和死亡率增長最快，對人類健康和公眾生命威脅最大的惡性腫瘤之一，其中非 小 細(xì) 胞 肺 癌 （non-small cell lung cancer，NSCLC）最為常見。Wnt5a 高表達(dá)與NSCLC 患者預(yù)后不良有關(guān)，結(jié)合檢測Ror2 和Wnt5a 有助于預(yù) 測NSCLC 患 者 的 預(yù) 后［19］。有 研 究［20］證 明：Wnt5a 通過線粒體凋亡途徑發(fā)揮對人肺癌A549 細(xì)胞凋亡的調(diào)控。吸煙在肺癌發(fā)生過程中誘導(dǎo)Wnt5a-偶聯(lián)PKC 活性，并導(dǎo)致肺癌中蛋白激酶B（protein kinase B，AKT/PKB）活性升高和抗凋亡能力增強，Wnt5a 可通過激活PKC/AKT 通路抑制肺癌細(xì)胞凋亡［21］，表明Wnt5a 可能是肺癌潛在的治療靶點，具體如何調(diào)控尚有待進(jìn)一步研究。YANG 等［22］研 究 發(fā) 現(xiàn)：Wnt5a 促 進(jìn)A549 細(xì) 胞 增殖、遷移和集落形成，通過Wnt/PKC 信號通路促進(jìn)肺癌細(xì)胞的遷移和對順鉑藥物耐藥性，通過調(diào)節(jié)Wnt5a 表達(dá)阻斷Wnt/PKC 信號通路可能是治療耐化療NSCLC 患 者 的 有 效 方 法。LIU 等［23］研 究表明：miR-1253 在NSCLC 組織中表達(dá)下調(diào)，與Wnt5a 的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，可以通過靶向miR-1253-Wnt5a 軸開發(fā)NSCLC 新的診斷或治療策略。WANG 等［24］研究顯示：NSCLC 組織中過表達(dá)Wnt5a/Ror2 后β-catenin 表達(dá)異常，且Wnt5a 過表達(dá)增加了NSCLC 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，促進(jìn)了NSCLC 細(xì)胞體外上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition，EMT），而敲低Wnt5a 則呈現(xiàn)完全相反的結(jié)果；Wnt5a 過表達(dá)增強了T 細(xì)胞因子/淋巴樣增強因子（T-cell factor/ lymphoid enhancer factor，TCF/LEF） 的 轉(zhuǎn) 錄 活 性 并 使NSCLC 細(xì)胞核中β-catenin 水平升高，表明Wnt5a促進(jìn)EMT 在 NSCLC 中 的 轉(zhuǎn) 化，參 與 Wnt/β-catenin 經(jīng)典信號的激活。因此可以通過調(diào)節(jié)Wnt5a 抑 制 經(jīng) 典Wnt/β-catenin 信 號 通 路，抑 制NSCLC 細(xì)胞增殖和遷移，使NSCLC 的發(fā)展受到一 定 的 控 制。 在 肺 腺 癌 （adenocarcinoma carcinoma，AC） 和 鱗 狀 細(xì) 胞 癌（squamous cell carcinoma，SCC）中，Wnt5a 微環(huán)境的差異通過改變內(nèi)皮細(xì)胞運動和分化，導(dǎo)致過氧化物酶體增殖激活受體γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ）減少進(jìn)而影響治療的反應(yīng)機(jī)制，在SCC中非經(jīng)典Wnt5a 的增加抑制內(nèi)皮細(xì)胞的運動，引起miR-200b 和miR-27b 等抑制劑增加，而AC 中經(jīng)典Wnt 則直接下調(diào)PPARγ 表達(dá)［25］，此差異可能導(dǎo)致治療肺癌反應(yīng)的不同，因此通過Wnt5a 的表達(dá)調(diào)控治療SCC 和AC 需要精確到下游受體的差異，這也是肺癌治療需要解決的重要問題。魏巍等［26］研究發(fā)現(xiàn)： 在小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）組織中Wnt5a 高表達(dá)，且與腫瘤信號的轉(zhuǎn)移存在關(guān)聯(lián)，Wnt5a/JNK 信號通路促進(jìn)了SCLC細(xì)胞遷移。因此Wnt5a 可作為SCLC 的一個預(yù)測指標(biāo)和治療靶點。

5 Wnt5a 與肺纖維化（pulmonary fibrosis，PF）

PF 是肺組織受損后修復(fù)調(diào)節(jié)失控及重建異常所引起的病變，其發(fā)生受一系列細(xì)胞生長因子和多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控。對PF 患者肺組織進(jìn)行分子學(xué)分析［27］顯示：Wnt5a 促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞的增殖，同時增加纖維連接蛋白和整合素的表達(dá)。Wnt5a 在特發(fā)性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF） 肺組織中主要表達(dá)于氣道及肺泡上皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞和間質(zhì)，過表達(dá)Wnt7b 能明顯增加正常人平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中Wnt5a 蛋白的表達(dá)，而無論是否使用轉(zhuǎn)化生長 因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）處理，在過表達(dá)Wnt5a 的IPF 肌成纖維細(xì)胞中則不會出現(xiàn)該現(xiàn)象，表明Wnt5a 在IPF 細(xì)胞中廣泛表達(dá)，Wnt7b 和TGF-β1 可明顯增加Wnt5a 表達(dá)，二者結(jié)合可能是調(diào)節(jié)IPF 發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵信號通路［28］。VUGA 等［17］應(yīng) 用Wnt5a 處 理 正 常 肺 成 纖維細(xì)胞和UIP 患者肺成纖維細(xì)胞結(jié)果顯示：Wnt5a在UIP 患者肺成纖維細(xì)胞中表達(dá)較正常肺成纖維細(xì)胞高，也促進(jìn)正常肺成纖維細(xì)胞增殖，抑制H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，Wnt5a 引起β-catenin 水平明顯降低，與經(jīng)典Wnt/β-catenin 信號通路的改變無關(guān)，表明Wnt5a 通過非經(jīng)典Wnt/β-catenin 通路調(diào)控成纖維細(xì)胞增殖和存活，且該通路在以纖維化間質(zhì)性肺病的肺表型中發(fā)揮作用，可以通過抑制Wnt5a 的表達(dá)抑制纖維化間質(zhì)性肺疾病的成纖維細(xì)胞增殖，但要達(dá)到治療該疾病的目的還需進(jìn)一步研究。研究［29］表明：細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）通過攜帶包括Wnt5a 蛋白在內(nèi)的多種信號介質(zhì)來調(diào)節(jié)細(xì)胞間的通訊，Wnt5a 在小鼠和人肺纖維化組織中與EVs 結(jié)合分泌；AINA 等［30］研究顯示：從IPF患者肺泡灌洗液中分離的EVs 結(jié)合Wnt5a 促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，進(jìn)而促進(jìn)IPF 患者發(fā)病進(jìn)程，該結(jié)果為IPF 的診斷和治療提供了新的方法。KOVACS 等［31］研究顯示：在老化肺組織中Wnt5a 水平升高，Wnt5a 高表達(dá)促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞樣分化，且該過程還控制表面活性物質(zhì)的產(chǎn)生和肺修復(fù)機(jī)制，表明Wnt5a 的改變在肺衰老過程中發(fā)揮重要作用。以Wnt5a 為靶點對PF 診斷和治療具有重要意義，其機(jī)制尚有待進(jìn)一步研究。

6 Wnt5a 與其他肺部疾病

哮喘是一種由多種炎性細(xì)胞和細(xì)胞組分參與的慢性呼吸氣道炎癥，氣道細(xì)胞重構(gòu)和氣道高反應(yīng)為其主要特征［32］。SCOYK 等［33］研究表明：支氣管哮喘患者外周血中Wnt5a 明顯升高，而上調(diào)Wnt 通路與哮喘的關(guān)系需進(jìn)一步研究。也有研究［34-35］顯示：Wnt5a/JNK 信號通路的相關(guān)分子在哮喘大鼠肺組織、血液及外周血單核細(xì)胞中均表達(dá)升高，表明Wnt5a/JNK 信號通路的激活參與了哮喘的發(fā)病，該結(jié)果為哮喘疾病提供了新的治療策略。支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD） 是早產(chǎn)兒常見的呼吸疾病，可引起肺部動脈高壓，對新生兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育會造成不良影響。研究［36］表明：Wnt/β-catenin 信號通路的協(xié)調(diào)激活對正常肺發(fā)育至關(guān)重要，Wnt 和核轉(zhuǎn)錄因子-κB （nuclear transcription factor kappa B，NF-κB）協(xié)同作用能在高氧狀態(tài)下驅(qū)動Wnt5a 的表達(dá)。JENNIFER 等［37］證明：囊狀期高氧肺損傷時肺間充質(zhì)Wnt5a 增加，導(dǎo)致BPD 患者的肺泡化受損和間隔增厚，Wnt5a的靶向性可能是治療BPD 的潛在策略。

7 展 望

綜上所述，Wnt5a 參與了多種典型的肺相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展，以其為靶點防治肺相關(guān)疾病具有重要的臨床意義。目前尚未見Wnt5a 在其他許多肺相關(guān)疾病（肺氣腫、塵肺和矽肺） 中作用的相關(guān)研究，在肺結(jié)核病中的研究僅限于卡介苗（Bacillus-Calmette-Guerin，BCG） 刺激細(xì)胞或注射小鼠體內(nèi)，細(xì)胞或肺組織中Wnt5a 的表達(dá)情況以及病變后Wnt5a 介導(dǎo)的信號通路上下游因子變化還有待進(jìn)一步研究。通過分析Wnt5a 的表達(dá)及其參與的信號通路來進(jìn)一步研究更多肺部疾病的發(fā)病機(jī)制，可為其臨床診斷尋找到新的靶點。目前，雖然已經(jīng)對Wnt5a 的表達(dá)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和功能定位等進(jìn)行了廣泛的研究并取得了一定的成果，但尚存在諸多疑問與爭議。隨著分子生物學(xué)研究的進(jìn)展，Wnt5a 信號的調(diào)控機(jī)制將更加明確，以Wnt5a 為靶點治療人肺部疾病也將成為可能。