Wnt 信號通路在腦卒中疾病中作用的研究進(jìn)展

姚曉雯，王 玉，唐 巍

（1.安徽中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，安徽合肥230000； 2.安徽中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，安徽合肥230000）

缺血性腦卒中又稱腦梗死，是最常見的腦卒中類型，約占所有腦卒中的60%～80%，其在世界范圍內(nèi)具有高發(fā)病率和高死亡率，而且由于較差的預(yù)后使得患者帶給家庭與社會(huì)額外的壓力［1-2］。腦缺血是由于腦部血流突然中斷導(dǎo)致腦細(xì)胞死亡和神經(jīng)缺損［3］，其發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，可能由興奮性毒性、炎性細(xì)胞因子、一氧化氮和自由基損傷以及細(xì)胞凋亡等引起［4］。在這些機(jī)制中都存在著信號傳導(dǎo)的過程，參與著神經(jīng)細(xì)胞的分裂、死亡、再生。其中Wnt 信號傳遞是一種在發(fā)育過程中涉及神經(jīng)前代擴(kuò)展和譜系規(guī)范的保守通路［5］。通路主要由配體蛋白、相應(yīng)受體及一些信號物質(zhì)構(gòu)成，可分為兩類：典型Wnt/β-catenin 信號通路和非經(jīng)典Wnt 信號通路。而按照通路不同，Wnt 蛋白分為兩型，經(jīng)典 Wnt 信號通路蛋白為 Wnt1 族，包括Wnt1、Wnt3a、Wnt8a 等；非經(jīng)典 Wnt 信號通路蛋白為 Wnt-5a 族，包括 Wnt4、Wnt5a、Wnt7b 等［6］。研究顯示，Wnt 信號通路可調(diào)控神經(jīng)發(fā)生過程中神經(jīng)元的增殖、分化、遷移，突觸發(fā)生以及軸突生長等過程，對缺血性腦卒中后神經(jīng)康復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義［7-8］。

1 經(jīng)典Wnt 信號通路

典型的Wnt 信號傳遞主要是由多功能β 兒茶素蛋白介導(dǎo)的，該蛋白是淋巴增強(qiáng)因子（LEF）和T 細(xì)胞因子（TCF）等轉(zhuǎn)錄因子的一個(gè)有效的輔助激活因子。多項(xiàng)研究結(jié)果都強(qiáng)調(diào)了經(jīng)典Wnt 信號通路在神經(jīng)退行性病變中的重要作用［9］。

1.1 Wnt/β-catenin 信號通路對腦卒中疾病的增殖調(diào)節(jié)作用

Wnt/β-catenin 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一條較為經(jīng)典的通路，在細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)、凋亡中起著重要作用。近年來研究還發(fā)現(xiàn)它參與神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化的調(diào)控過程繼而有效的調(diào)控腦卒中。李霽敏［10］通過兩種中醫(yī)治法對大鼠進(jìn)行灌注，取RNA 進(jìn)行PCR測定得出可以從多個(gè)基因途徑激活 Wnt/βcatenin 信號通路，促進(jìn)內(nèi)源性NSCs 增殖分化，對腦缺血再灌注損傷起到保護(hù)作用。Cui XP 等［11］在缺氧與傳統(tǒng)條件下分別培養(yǎng)小鼠，在不同條件下電穿孔神經(jīng)干細(xì)胞，檢測LEF/TCF 依賴性熒光素酶活性，結(jié)果顯示β 連環(huán)素可促進(jìn)海馬神經(jīng)干細(xì)胞的增殖。羅時(shí)鵬等［12］將小鼠分組造模后通過免疫組化檢測通路及重要信號分子得出Wnt 信號途徑在腦缺血再灌注損傷后被激活，β-catenin 在胞質(zhì)內(nèi)聚集從而促進(jìn)了細(xì)胞增殖。陳斌［13］將大鼠分組并取曲池、足三里進(jìn)行電針刺激，灌注后提取蛋白通過免疫組化測定得出電針二穴可以活化β-catenin 信號通路，促進(jìn)皮質(zhì)半暗帶神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖。張利美［14］將大鼠分為模型組，對照組，西藥組和劑量不同的中藥組5 組，通過不同藥物灌注后進(jìn)行神經(jīng)功能評定，PCR 測定蛋白表達(dá)得出丹龍醒腦方可能通過激活Wnt/β-catenin 通路，上調(diào) Wnt-1、Wnt3a、β-catenin 表達(dá)，促進(jìn)腦缺血再灌注損傷大鼠海馬區(qū)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞增殖。宋祖榮等［15］通過灌注造模研究兩方對Wnt3a 蛋白表達(dá)的影響，并發(fā)現(xiàn)Wnt3a 可以激發(fā)經(jīng)典通路并對細(xì)胞的增殖分化及細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 Wnt/β-catenin 信號通路對腦卒中疾病的分化作用

近來研究的Wnt/β-catenin 信號通路主要作用越來越傾向于促進(jìn)NSCs 的分化，并顯著提高向神經(jīng)元分化的比例［10］。 羅時(shí)鵬等［16］將小鼠分組造模，通過腹腔注射及免疫組化測定得出Wnt信號途徑與腦損傷后的修復(fù)有關(guān)，其中Wnt3a 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、維持NSCs 自我更新和分化的過程具有重要作用。鄧勇等［17］將大鼠按不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)與不同灌注方式分為4 組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過PCR 測定得出腦絡(luò)欣通可能通過上調(diào)Wnt-3a、β-catenin 表達(dá)調(diào)節(jié)腦缺血后神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化。史江峰等［18］研究發(fā)現(xiàn)升降散上調(diào)Wnt 信號途徑很可能是通過激活Wnt 信號膜受體發(fā)揮作用以促進(jìn)腦血管的新生和神經(jīng)干細(xì)胞的分化。朱道琦等［19］通過穴位敷貼各組大鼠觀測不同時(shí)間段的蛋白表達(dá)發(fā)現(xiàn)腦缺血可激發(fā)Wnt 通路，啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯，促進(jìn)細(xì)胞增殖與分化。耿武軍等［20］通過對各組大鼠進(jìn)行藥物注射以觀察Wnt/β-catenin 信號通路是否介導(dǎo)腦缺血，發(fā)現(xiàn)Wnt 信號通路通過自身的增殖、分化來對腦保護(hù)起作用。Qu Zhengyi 等［21］采用海人酸致癇大鼠模型，探討Wnt/β-catenin 信號通路是否參與顳葉癲癇的異常神經(jīng)發(fā)生。免疫染色和免疫印跡結(jié)果顯示，在注射海人酸誘發(fā)的急性癲癇過程中，Wnt 信號通路中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子β 連環(huán)素、Wnt3a 和Cyclin D1的表達(dá)水平顯著上調(diào)并且發(fā)現(xiàn)Wnt3a/β-catenin 信號通路在海馬異常神經(jīng)發(fā)生和潛在的重塑之間起連接作用，促進(jìn)神經(jīng)的分化與再生。

1.3 Wnt/β-catenin 信號通路對腦卒中疾病的抑制遷移作用

Wnt 信號通過多種內(nèi)源性拮抗劑在各個(gè)水平上嚴(yán)格控制發(fā)生信號級聯(lián)反應(yīng)［22］。Zhang Li 等［23］測定了AD 小鼠腦組織中Dkk3 的表達(dá)。用轉(zhuǎn)Dkk3基因小鼠與AD 小鼠雜交，研究Dkk3 對AD 小鼠的影響得出其可改善學(xué)習(xí)、記憶和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)異常，得出Dkk3 是Wnt 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的激動(dòng)劑，并且能夠補(bǔ)償AD 小鼠Dkk3 表達(dá)的降低，Wnt 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活抑制AD 的發(fā)展。湯海波［24］將實(shí)驗(yàn)大鼠隨機(jī)分組，觀察關(guān)鍵因子和蛋白的表達(dá)，結(jié)果顯示白藜蘆醇可上調(diào) Wnt、β-catenin、Cyclin D1 等表達(dá)，說明白藜蘆醇可激活Wnt/β-catenin 信號通路在缺血性疾病中減輕炎癥和抑制細(xì)胞凋亡的作用。逯冉冉等［25］進(jìn)行模型灌注監(jiān)測得出GSK-3β通過抑制β-catenin 作用來保護(hù)胞質(zhì)穩(wěn)定性以免Wnt 信號通路異常激活。Medina MA 等［26］在實(shí)驗(yàn)中表明Wnt/β-catenin 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)提高了HT22 小鼠海馬細(xì)胞和原代培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)元Nlgn3 mRNA 和蛋白水平，發(fā)現(xiàn)它們在Wnt/β 連環(huán)素細(xì)胞報(bào)告試驗(yàn)中活性顯著增強(qiáng)，結(jié)果顯示將Wnt/βcatenin 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與Nlgn3 基因的轉(zhuǎn)錄聯(lián)系起來，支持信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在興奮性/抑制性神經(jīng)元活性失調(diào)中的功能作用。Zhang Jianshui 等［27］探討了Wnt3a/β-catenin 信號在缺血誘導(dǎo)BMECs 凋亡中的潛在作用并發(fā)現(xiàn)缺氧-葡萄糖剝奪（OGD） 可誘導(dǎo)BMECs 凋亡，Wnt3a mRNA 表達(dá)減少。同時(shí)，用外源性Wnt3a 蛋白或氯化鋰激活Wnt3a/β-catenin信號，可增加細(xì)胞核β-catenin 的表達(dá)。DKK1 或2，4-二氨基喹唑啉抑制 Wnt3a/β-catenin 信號可增加BMECs 凋亡，降低Bcl-2 的表達(dá)，提示激活Wnt3a/β-catenin 信號減弱缺血誘導(dǎo)的 BMECs 凋亡，對其起到抑制作用。Pérez-Palma E 等［28］檢測了短期Wnt3a 處理誘導(dǎo)的大鼠海馬神經(jīng)元原代培養(yǎng)中的全局轉(zhuǎn)錄變化。RNAseq 實(shí)驗(yàn)鑒定170個(gè)差異表達(dá)基因，包括已知的Wnt/β-catenin 靶基因以及新的潛在候選基因并研究了富含Wnt3a激活的分子網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果表明，Wnt/β-catenin介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄控制與突觸功能障礙中受影響的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和活性相關(guān)的多個(gè)生物學(xué)過程，在腦卒中中參與著遷移作用。

2 非經(jīng)典WNT 通路

非經(jīng)典通路即由β-角烯蛋一個(gè)中心信號分子，是由現(xiàn)在已經(jīng)松散分離的途徑的集合，Wnt5a，Wnt4 和Wnt11 被認(rèn)為是原型的非規(guī)范的Wnts［29］。Park SY［30］在研究 IL-1β 在皮層神經(jīng)前體細(xì)胞（NPC）神經(jīng)元分化中的可能作用時(shí)發(fā)現(xiàn)IL-1β 可提高Wnt5a 的mRNA 和蛋白水平。為了進(jìn)一步研究，外源性添加了Wnt5a 并發(fā)現(xiàn)Wnt5a 可促進(jìn)神經(jīng)元的分化。李慧等［31］通過灌注研究海馬齒狀回顆粒細(xì)胞下層Wnt7b 的表達(dá)，結(jié)果表明缺血性腦損傷可刺激 Wnt7b 在成年海馬SGZ 的表達(dá)上調(diào)，其可能通過經(jīng)典Wnt 通路參與神經(jīng)前體細(xì)胞再生。宋祖榮等［32］通過實(shí)驗(yàn)研究得出兩種中藥復(fù)方可以通過增強(qiáng)海馬CA1 區(qū)Wnt5a 蛋白的表達(dá)，從而促進(jìn)局部缺血后細(xì)胞的增殖分化以及神經(jīng)可塑性。

3 結(jié) 語

目前，隨著我國老齡化的增加，缺血性腦卒中已成為最主要的致死因素和致殘因素。由于缺血性腦卒中具有高發(fā)生率、高死亡率、高致殘率，是危害中老年人健康和生命的常見病，對此疾病我們要做好早期預(yù)防［33］，所以臨床治療缺血性腦梗死為重中之重，其主要治療的超早期溶栓因狹窄的時(shí)間窗以及對患者標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格篩查，并不能對患者進(jìn)行有效治療。因此神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)與功能的修復(fù)已得到越來越多的關(guān)注。Wnt 通路是調(diào)控細(xì)胞生長、增殖、分化的關(guān)鍵途徑，無論是在正常的神經(jīng)發(fā)生、還是神經(jīng)系統(tǒng)疾病形成和發(fā)展過程中，均有Wnt 信號通路的參與。大量研究表明，Wnt 信號通路對神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化發(fā)揮著決定作用，為很多腦損傷疾病提供啟發(fā)與研究方向。研究Wnt 通路與中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的作用可以為腦卒中在臨床針刺康復(fù)治療提供新的依據(jù)與思路。