維甲酸與Wnt／β-catenin通路及腎纖維化的關(guān)系

杜 軒，涂衛(wèi)平

（南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，南昌330006）

維甲酸（retinoid acid，RA）是維他命 A（VitA）代謝的產(chǎn)物，作為急性早幼粒白血?。ˋPL）的治療藥物已廣泛用于血液科臨床。隨著學(xué)科交叉的發(fā)展，近年來RA在腎臟疾病中的前景越來越受到學(xué)者們的關(guān)注，發(fā)現(xiàn)對(duì)諸多腎臟疾病動(dòng)物模型都存在保護(hù)效應(yīng)，尤其是針對(duì)腎間質(zhì)纖維化與腎小球硬化等領(lǐng)域，但具體是通過哪些機(jī)制通路尚不明確。在諸多信號(hào)途徑中，Wnt／β-catenin通路與腎纖維化關(guān)系極為密切。國(guó)內(nèi)國(guó)外針對(duì)腫瘤、發(fā)育領(lǐng)域及腎臟以外很多器官研究均提示RA能夠干預(yù)Wnt通路，同時(shí)，人體腎臟表達(dá)著許多亞型的RA受體類別，推測(cè)RA對(duì)腎纖維化的影響可能與Wnt及其相關(guān)蛋白有聯(lián)系。但Wnt信號(hào)在腎纖維化發(fā)生、發(fā)展中究竟發(fā)揮何種作用？RA又能干預(yù)Wnt體系的哪些環(huán)節(jié)層面？RA能否成為抗腎硬化的前景藥物？上述問題均值得深入探討。

1 RA及其核受體（nuclear receptor，NR）的基本機(jī)制

經(jīng)吸收后的RA可轉(zhuǎn)為全反式維甲酸（All-trans-retinoic acid），發(fā)揮生物效應(yīng)主要是通過其“核受體”來介導(dǎo)。RA作為脂溶性的配體穿過由脂類構(gòu)成的胞膜，之后便與“核受體”結(jié)合從而引發(fā)靶啟動(dòng)因子轉(zhuǎn)錄及其他生物效應(yīng)。RA相關(guān)核受體有兩種：RA受體（RARs）、視黃醇X受體（RXRs），其中每一個(gè)受體又存在3種異構(gòu)體。RARs和RXRs兩者往往形成異質(zhì)二聚體，與特異性“RA反應(yīng)元件”（RARE）結(jié)合，啟動(dòng)靶基因的轉(zhuǎn)錄。除此之外，RXR還能夠以同質(zhì)二聚體或者與其他NR成員形成異質(zhì)二聚體發(fā)揮效應(yīng)。

2 Wnt／β-catenin信號(hào)及其在腎硬化中的作用

作為物種進(jìn)化過程中一條較保守的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，Wnt體系廣泛影響著諸多生理病理過程。其成員涵蓋：wnt相關(guān)蛋白，β-catenin連環(huán)蛋白，蓬亂蛋白Dishevelled，F(xiàn)rizzled及LRP，GSK-3β激酶，T因子及淋巴增強(qiáng)子，APC蛋白，支架Axin蛋白。在機(jī)體諸多細(xì)胞及器官中wnt均有廣泛表達(dá)，到目前為止，發(fā)現(xiàn)的wnt蛋白亞型多達(dá)10余種，其中wnt1、wnt 8及wnt 3a在經(jīng)典途徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用［1］。wnt配體結(jié)合對(duì)應(yīng)的受體及frizzled蛋白，隨后便活化蓬亂蛋白Dishevelled，進(jìn)而糖原合成激酶-3β受到抑制并阻遏“β-連環(huán)蛋白降解復(fù)合體”生成［2］。以往對(duì)經(jīng)典 Wnt／β-catenin的認(rèn)識(shí)基本來源于腫瘤研究，尤其是在調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和凋亡以及組織發(fā)育領(lǐng)域，近年Wnt信號(hào)在腎病領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)涉及腎臟發(fā)育、腎腫瘤、急性腎損傷修復(fù)等角度，但是最突出的也是研究最多的是對(duì)腎纖維化的保護(hù)作用。He等［3］研究顯示，Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生、發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮著多項(xiàng)作用。

正常機(jī)體腎臟中 Wnt信號(hào)基本上是靜默的［4］，細(xì)胞質(zhì)里僅存在極微量游離狀態(tài)的β-catenin，在細(xì)胞膜，絕大多數(shù)βcatenin與E-cadherin構(gòu)成復(fù)合體。通過借助單側(cè)輸尿管梗阻UUO模型，Surendran等［5］證實(shí)了在纖維化的腎間質(zhì)周邊，除了呈現(xiàn)膠原及α-SMA的高表達(dá)，還同時(shí)伴有wnt蛋白水平的升高；針對(duì)成纖維細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)：wnt可以誘使其β-catenin連環(huán)蛋白入核；且在腎臟病理狀態(tài)下，腎小管上皮及間質(zhì)的βcatenin也被激活。β-catenin在細(xì)胞-細(xì)胞間連接黏附中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用，這對(duì)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移浸潤(rùn)方面有重要的意義，而恰恰腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化EMT步驟中包含了“上皮細(xì)胞失去黏附性”以及“細(xì)胞游走侵襲能力增強(qiáng)”等多個(gè)不良環(huán)節(jié)，這是否與腫瘤領(lǐng)域中上皮細(xì)胞的生物學(xué)行為類似？在腎和腫瘤中β-catenin是否扮演著同等的角色？Bienz等［6］通過鼠腎UUO模型觀察到了wnt體系的激活及wnt1、wnt3a、wnt4等諸多靶蛋白的升高；同時(shí)高表達(dá)的還有淋巴增強(qiáng)子、金屬基質(zhì)蛋白酶-7等。此外Lin等［7］將腎組織經(jīng)過高糖誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)wnt蛋白以及p-糖原合成激酶-3β均有不同水平的升高。

3 RA及其NR對(duì)Wnt信號(hào)的影響

腎臟表達(dá)的RA的NR亞型中主要包括RAR-α及RAR-β。NR和Wnt／β-catenin體系之所以維持在一個(gè)平衡狀態(tài)，其原因主要有兩方面：（1）β-連環(huán)蛋白激活核受體；（2）核受體抑制β-catenin及下游Tcf轉(zhuǎn)錄。周寶尚等［8］建立針對(duì)β-catenin靶位的專一性shRNA干擾性載體，隨后以此轉(zhuǎn)染TGF-β1誘導(dǎo)的HK細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)能通過阻滯腎小管上皮細(xì)胞向間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化，進(jìn)而延緩腎硬化。迄今為止，能夠肯定的與腎纖維化有關(guān)的基因有twist基因、金屬基質(zhì)蛋白酶-7、E-cadherin及fibronectin等。Kim等［9］在研究肥胖鄰域已經(jīng)證實(shí)RA通路（RA-pathway）與Wnt通路（Wnt-signaling）存在相互作用。作為NR成員的重要代表，RAR和RXR與Wnt信號(hào)的作用發(fā)生在β-catenin及支架蛋白axin層面，隨后激活下游RA啟動(dòng)子反應(yīng)元件［10］。Koop等［11］篩選了脊椎生物原腸胚期 RA-pathway靶基因，他們發(fā)現(xiàn)wnt3是RA信號(hào)的間接受體，RA高表達(dá)能夠直接使wnt3的水平升高。Jacobs等［12］在atRA誘導(dǎo)大鼠胚胎神經(jīng)干細(xì)胞（NSCs）分化為神經(jīng)元的過程中發(fā)現(xiàn)wnt轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑啟動(dòng)，且和NSCs的分化呈現(xiàn)正性調(diào)控。除了上述發(fā)育／分化領(lǐng)域之外，Shah等［13］在腫瘤里也發(fā)現(xiàn)RA能降低βcatenin，阻遏TCF等下游因子的生物活性；β-catenin和RAR核受體是以一種RA依賴的方式互相發(fā)生直接效應(yīng)，RA核受體與TCF兩者對(duì)β-catenin的結(jié)合是競(jìng)爭(zhēng)性的，導(dǎo)致細(xì)胞增殖受到阻滯。不僅如此，腎纖維化中 Wnt途徑與TGF-β1通路、PI3K／Akt通路和整合素連接酶ILK之間存在著重要的“crosstalk對(duì)話”。TGF-β1能誘導(dǎo)wnt蛋白的分泌，在激活PI3K-Akt途徑和ILK的同時(shí)，還能直接使糖原合成激酶-3β發(fā)生磷酸化，使其活性受到抑制，最終導(dǎo)致“β-catenin／TCF-轉(zhuǎn)錄復(fù)合物”及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子激活，介導(dǎo) EMT過程［14］。Lim等［15］證明RA在頭頸部腫瘤中具有調(diào)控細(xì)胞間黏附的作用，同時(shí)還能夠維持β-catenin的穩(wěn)定性和表達(dá)位置。經(jīng)典的腎纖維化TGF-β／Smad信號(hào)通路中成員Smad3及Smad4能夠和βcatenin、T細(xì)胞因子／淋巴增強(qiáng)因子結(jié)合，促進(jìn) Wnt-TGFβ兩信號(hào)間相互作用，這就為RA同時(shí)干預(yù)wnt及TGF-β提供了生物基礎(chǔ)［16-17］。Jianrong等［18］在膠質(zhì)瘤的研究中同樣觀察到RA能阻遏β連環(huán)蛋白進(jìn)入細(xì)胞核，最終導(dǎo)致β-catenin／TCF轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)。Wnt系統(tǒng)中支架蛋白axin是一個(gè)關(guān)鍵的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，而RA恰恰能夠上調(diào)axin的mRNA及其蛋白的表達(dá)，這就自然成為了RA負(fù)性調(diào)控wnt體系的物質(zhì)基礎(chǔ)。

不過目前專門針對(duì)腎小管上皮細(xì)胞（HK）的實(shí)驗(yàn)還很匱乏，較為接近的研究是針對(duì)豬支氣管上皮細(xì)胞：李媛等［19］發(fā)現(xiàn)RA處理以后支氣管上皮細(xì)胞核內(nèi)蛋白β-catenin水平下降，證明進(jìn)入細(xì)胞核的數(shù)量也減少；且伴隨RA劑量增加，核內(nèi)βcatenin表達(dá)程度的下降也呈劑量依賴性。Uemura等［20］已經(jīng)明確RA核受體的潛在機(jī)制在調(diào)控β-catenin蛋白的降解中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。但是核受體（NR）和β-catenin之間聯(lián)系的共同池存在哪里？什么因素把RA受體和Wnt／β-cat這兩者關(guān)聯(lián)起來？縱覽β-catenin整個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)過程，因?yàn)樗慕到馔瑫r(shí)存在三方面去路即Wnt途徑、核受體途徑及p53途徑，推測(cè)這里的匯集可能為NR與Wnt之間架起了連接的橋梁，可能也是RAR及RXR與Wnt相互作用的基礎(chǔ)。綜上所述，RA介導(dǎo)的核受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與Wnt／β-catenin體系之間存在著talkcross相互作用，共同調(diào)節(jié)組織的增殖與凋亡。

不過還存在與上述相反的結(jié)論。Mulholland等［21］研究顯示RA對(duì)β-catenin及TCF轉(zhuǎn)錄存在雙向性效應(yīng)：作用于RAR和RXR兩類受體時(shí)效應(yīng)恰恰相反，配體受體不同可能表現(xiàn)為抑制或者激活，這受到很多因素的影響；不同部位RAR／RXA或者RXR／RXR受體分布的比例、黏附因子水平及活性不同、Wnt蛋白亞型不同、β-catenin亞型不同。因?yàn)槟I臟本身表達(dá)的RA核受體亞型有多種，所以腫瘤領(lǐng)域RA的正／負(fù)性效應(yīng)不一定意味著對(duì)腎纖維化存在激活亦或阻遏β-catenin。值得我們關(guān)注的是，RA受體與配體DNA反應(yīng)元件對(duì)應(yīng)結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄水平上經(jīng)歷“反饋調(diào)節(jié)”來協(xié)調(diào)，這使得RA與 Wnt的關(guān)系可能存在多樣性，況且RAR和RXR還受到輔激活因子和輔抑制因子的調(diào)節(jié)，再加上RA與其他核受體一樣同時(shí)受諸多生長(zhǎng)因子及激素的體液調(diào)節(jié)，這更加大了我們研究RA與Wnt關(guān)系的難度。

4 展 望

除腎硬化以外，Wnt／β-catenin信號(hào)與肝臟、心肺及皮膚等許多器官纖維化的進(jìn)展均密切相關(guān)［22-23］。Wnt／β-catenin體系通過抑制GSK3-β來促進(jìn)上皮間葉轉(zhuǎn)化（EMT），而這里的EMT主要指腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移過程的，如果完全將此“腫瘤侵襲EMT”結(jié)論推衍于“腎小管上皮EMT”，可靠性及正確性還有待于進(jìn)一步證實(shí)。RA干預(yù)Wnt／β-cat的實(shí)驗(yàn)包括機(jī)制方面的推測(cè)大都引申自除腎臟以外的其他器官（且體外研究居多）［24］，專門針對(duì)腎纖維化中 Wnt的RA實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皣?guó)內(nèi)外均較少。不同部位器官、時(shí)相各異的組織、細(xì)胞行為的共性及受體分布上難免存在差異，再加上RA除核受體途徑外還可通過“非核受體途徑”參與諸多轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)［25］，可見RA對(duì)Wnt的干預(yù)還涉及纖維化中的時(shí)間特異性及腎器官特異性。不同生物信號(hào)和β-catenin如何協(xié)調(diào)？RAR／RXR對(duì)配體刺激如何應(yīng)答？腎比其他器官的纖維化存在哪些不同點(diǎn)？目前以Wnt體系分子為靶向的干擾劑已成為抗腫瘤的候選藥物，未來Wnt拮抗劑同樣可能成為抗腎硬化的手段。隨著對(duì)RA及其他VitA代謝物研究的深入，也會(huì)幫助我們進(jìn)一步揭示腎纖維化的發(fā)病機(jī)制，嘗試為臨床延緩或阻止終末期腎病提供可能的新靶位。

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