Wnt/β-catenin信号通路与肝组织的相关研究进展

Research Progress on the Correlation between Wnt/β-catenin Signaling Pathway and Liver Tissue

摘要: 哺乳动物的肝脏具有很强的再生潜能，损伤后可迅速再生以恢复原有细胞数量。这体现在生理状态下正常分化和病理状态下异常分化，其背后均是Wnt通路发挥核心作用。在肝脏疾病中被激活的Wnt/β-catenin通路起到扳机点的作用，调控下游各基因的表达。本文就Wnt通路在调控肝脏组织再生与分化过程中的影响作一综述，总结机体拮抗肝炎、肝纤维化和肝癌发生机制，为临床治疗肝脏疾病提供新靶点及治疗思路。

Abstract: The mammalian liver has a strong regenerative potential and can regenerate rapidly after injury to restore the original number of cells. This is reflected in normal differentiation in physiological state and abnormal differentiation in pathological state, behind which Wnt pathway plays a core role. The Wnt/β-catenin pathway activated in liver disease acts as a trigger point, regulating the expression of downstream genes. In this paper, the effects of Wnt pathway on the regulation of liver tissue regeneration and differentiation were reviewed, and the mechanisms of antagonism against hepatitis, liver fibrosis and liver cancer were summarized, providing new targets and therapeutic ideas for clinical treatment of liver diseases.

1. 引言

肝脏作为人体主要的物质代谢器官，其对人体正常生理功能的实现至关重要，但肝病已成为威胁健康的杀手。近来，Wnt/β-catenin通路在肝脏生长发育中的作用备受关注，它不仅对正常肝再生发挥重要作用，同时也参与各种肝脏疾病进程：在正常肝再生中，该通路能够促进干细胞的增殖和分化，有助于修复受损的组织；然而在某些情况下，过度活化的Wnt/β-catenin通路可能导致肝硬化、肝癌等疾病的发生和发展。因此，对Wnt/β-catenin通路在肝脏生长发育及疾病中的作用进行深入研究，有助于我们更好地理解肝脏病理生理学，并为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略。

2. Wnt/β-catenin通路的由来及成员

Wnt/β-catenin通路最早从果蝇遗传分析和小鼠乳腺癌模型中发现。它起初被定义为无翅基因(wingless)和整合基因(int)，后发现两者在功能上十分相似，故统一为Wnt基因族 [1] [2] 。Wnt通路调控细胞增殖、胚胎发育及组织器官形态的机制十分复杂，但它在生物进化中很保守，具有高度同源性。Wnt通路包括Wnt蛋白和Wnt通路相关蛋白。后者即胞外因子(Frizzled)家族蛋白、低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6、Dishevelled蛋白、β-catenin、糖原合成酶激酶(GSK-3β)、核内转录因子(TCF/LEF) [3] 。

3. Wnt/β-catenin通路启动过程

Wnt通路极其复杂，配体与细胞膜表面受体结合激活不同信号转导途径：① 经典Wnt通路即Wnt/β-catenin通路；② 非经典Wnt/PCP通路；③ 非经典Wnt/钙离子通路。经典Wnt通路中，Ｗnt处于激活状态的标志是β-catenin调控靶基因转录。当它处于静息状态时，β-catenin与Axin-APC-GSK-3β等形成降解复合物，同时发生磷酸化与泛素蛋白(Ub)结合被降解维持胞质内β-catenin低水平状态 [4] 。当胞质中β-catenin数量足够多时向细胞核中转移，与该通路相关蛋白结合以激活胞内信号转导通路，启动靶基因转录及调节某些特定基因表达 [5] 。

4. Wnt/β-catenin与肝脏疾病

4.1. Wnt通路与肝炎

肝炎通常指由病毒、细菌、寄生虫、酒精等破坏肝细胞使肝功受到损害。临床上大多是HBV，感染后导致肝细胞损伤和异常再生反复存在。感染中的β-catenin会下调，提示该通路可能参与此炎性反应：一是Wnt三条途径协同维持促炎和抗炎因子平衡；二是β-catenin抑制核转录因子NF-κB以维持炎症因子平衡。肝切除术后的再生过程可诱发炎性因子高表达损伤肝脏，若减少其释放可降低肝纤维化发生率 [6] 。研究发现炎性反应中存在β-catenin积聚和Wnt3a升高，这可能是抗炎过程中负反馈调节机制 [7] 。殷辉发现Wnt3a通过降低IL-12、IL-16水平调控Wnt通路抑制Toll样受体介导的肝炎，提示这可能对肝炎有治疗作用 [8] 。随着对该通路不断探讨，若能从分子水平抑制肝炎发展，将为临床提供治疗新思路。

4.2. Wnt通路与肝硬化

在肝硬化组织创伤愈合中，肝细胞形态结构和生理功能不完整，其再生能力受到抑制 [9] 。β-catenin在此扮演重要角色：一是调控Wnt通路介导肝星状细胞(HSC)生物学行为；二是与TGF-β相互调控而影响肝硬化进展。HSC活化是肝纤维化形成的关键靶点，在HSC培养基中，张风加入外源性Wnt3a后发现HSC活性显著增加，TCF/LEF转录子表达上升 [10] 。若将载有Wnt抑制因子-1的质粒转染HSC-T6，转染组HSC活性较未转染组显著下降，同时β-catenin表达也下降，提示可通过下调Wnt通路生物学效应抑制HSC活化 [11] 。杨慧玲发现乙肝肝硬化患者中Wnt-1和β-catenin表达升高，并与HBV感染后肝脏病变进展程度密切关联 [12] 。这与冯建超的研究相通：乙肝纤维化患者血清β-catenin、Wnt诱导分泌蛋白水平升高，同时抑制分子Dickkopf-1水平下降，提示可通过检测其血清水平来判断乙肝纤维化进展程度 [13] 。

TGF-β是肝硬化进展中关键调节因子，能诱导上皮–间质转化(EMT)及成纤维细胞激活、细胞外基质沉积进而影响肝硬化进展 [14] 。Smads是其主要转导途径，磷酸化后会募集Smad4进入细胞核调节ZEBl、Slug转录因子，诱导肝胆管及肝卵圆细胞发生EMT。DziaüłE发现TGF-β能促进β-catenin与Frizzled7受体蛋白结合以增强Wnt活性，若使siRNA阻断TGF-β则可避免肝细胞EMT现象 [15] 。另有研究认为整合素相关激酶(ILK)可能是TGF-β-Smad通路下游的效应因子，故阻断TGF-β-Smad-ILK通路任一环节，理论上均可控制肝纤维化进展 [16] 。

尽管已发现Wnt与肝硬化关系密切：促进成纤维细胞生长，参与HSC活化及调控TGFβ。但我们仍需要深入Wnt调控肝硬化机制，对探讨可控制甚至可逆转肝硬化的发生发展具有重要临床意义，为肝硬化治疗及新药研发提供新思路。

4.3. Wnt通路与肝胆肿瘤

Nusse将载有Wntl逆转录病毒导入小鼠乳腺细胞导致了肿瘤发生，从此掀开Wnt通路与肿瘤发生研究序幕 [17] 。Wnt通路中存在原癌及抑癌基因，其异常激活会参与肿瘤进展 [18] 。异常Wnt信号会促进肝病的发展及恶化，肝母细胞瘤、肝细胞癌以及胆管癌中都发现β-catenin异常激活 [19] [20] 。

4.3.1. 肝母细胞瘤

肝母细胞瘤(HB)是儿童最常见原发性肝脏恶性肿瘤，HB的CTNB1突变率较高(>50%)，包括β-catenin的GSK3-β磷酸化基序缺失或突变 [21] 。β-catenin在HB细胞阳性率可达90%以上，这可能与上游基因(APC，CTNNB1)发生突变有很大关联，提示其异常激活与HB存在密切关系，因此临床上常把异常Wnt作为HB早期检测标志 [22] 。

HB分为C1和C2，它们β-catenin突变率相似，但亚细胞定位不同。β-catenin主要在未分化C2细胞核内活跃，而C1中主要靠近质膜 [23] 。张文杰发现这种不同定位会导致下游靶点激活差异：C1会高表达肝静脉周围区域相关基因，如GLUL、RHBG；C2会高表达MYCN和干细胞相关基因。Wnt通路表达异常的HB中可产生胎儿HB的C1亚型 [24] [25] 。HB中Wnt和Hippo通路关键蛋白YAP1在癌组织中高表达和核定位，随着Wnt激活会加速肿瘤的进展 [26] 。因此无论是HB哪种类型，都与Wnt通路密切相关。

4.3.2. 肝细胞癌

Wnt通路在肝细胞癌(HCCs)中呈高表达。研究表明至少20%的HCCs患者中存在关键基因突变：CTNNB1及AXIN1突变会使catenin更稳定，促进细胞增殖、分化及迁移等 [27] [28] 。而且病因差异决定着突变概率：HCV或非病毒性HCCs突变频率高于HBV；AXIN1突变在HBV相关HCCs更高 [29] 。β-catenin异常表达与肝癌病理分级和转移有关，但对其异常表达定位问题，现在尚无统一结论。Wnt通路中非肝硬化较肝硬化HCCs更常见，且更易见到P53活性改变 [5] 。在HCV相关HCCs中，Wnt通路改变比酗酒相关HCCs更多见，且存在RB1和P53调节通路改变 [30] 。

目前有两种观点存在争议：一是β-catenin突变激活在HCCs患者中总体作用以及影响患者预后存在争议，这可能与HCCs增殖活跃及分化程度降低或与CTNNB1突变程度有很大关联。HCCs预后受多种因素影响：可能取决于非肿瘤组织或肿瘤特征，但它们如何影响肿瘤表型和病人预后的问题需要更深入研究。二是特异性敲除β-catenin后对肝癌发生影响：理论上当β-catenin敲除后，其化学致癌作用被抑制。但基因敲除鼠在DEN干预后HCCs发生率及严重程度却升高；在DEN和苯巴比妥诱导下β-catenin敲除鼠发生HCCs更多，提示β-catenin起到“抑癌基因”作用 [31] 。在这些实验中抑制β-catenin加速炎症、肝硬化及HCCs进展。目前大量β-catenin调节因子被发现，但β-catenin在HCCs复杂机制导致对其靶向治疗不确定性。这需要深入研究这些矛盾功能机制，才能为临床靶向治疗提供新思路。

4.3.3. 胆管细胞癌

胆管癌(CCA)与HCCs相似，Wnt异常激活现象普遍。目前认为β-catenin在CCA中发挥作用可能是通过两个途径：(1) β-catenin结合钙黏着蛋白E介导癌细胞黏附转移；(2) β-catenin启动下游因子C-myc、Cyclin D1等在肿瘤胞质内异常积聚以激活该通路促进肿瘤细胞增殖，这与CCA的进展密不可分 [32] [33] 。EMT作为这两种途径的共同站点可提高癌细胞的侵袭黏附能力，在肿瘤进展中发挥重要作用。它也是原位肿瘤向侵袭性转化关键步骤，肿瘤中出现EMT多提示预后不良 [34] 。Wnt通路是EMT发生转导通路之一，细胞因子通过Wnt作用于靶基因并激活EMT相关转录因子，进而促进下游EMT表皮标志物E-cadherin表达，最终使肿瘤获得侵袭转移能力 [35] 。既然β-catenin对CCA进展起到重要作用，理论上可以使用其抑制剂阻断肿瘤发生。

SOX17作为Wnt抑制剂，在人CCA细胞系中过表达时会增加细胞氧化应激和凋亡，抑制细胞迁移从而降低细胞成瘤能力 [36] 。姜海涛 [37] 等在体外研究发现β-catenin抑制剂可通过促凋亡作用抑制CCA，进一步证实了这种推论。

5. 展望

由上述可见Wnt通路对肝脏再生分化起着重要作用，Wnt和β-catenin等关键因子的变化会影响下游靶基因表达，进而导致疾病的发生发展。但目前人类对其认识仍是冰山一角，我们必须清楚了解其正常激活与异常激活机制，才能使其在细胞增殖、干细胞治疗及肝细胞移植中发挥作用，为临床上治疗肝脏疾病提供新靶点及治疗思路。同时了解该通路在癌前状态下异常激活机制也可能为癌症治疗提供新的靶点，以达到早期治疗癌症的目的。

基金项目

内蒙古自治区医疗卫生科技计划项目Wnt/β-catenin信号通路调控人肝硬化组织中肝卵圆细胞介导肝脏再生的相关研究。(编号：202201311)

NOTES

^*通讯作者。