馬義輝(綜述),周 杰,荔志云(審校)

(蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院神經(jīng)外科，蘭州 730050)

Wnt基因是從小鼠乳腺癌中克隆出的一種原癌基因。Wnt基因編碼的Wnt蛋白是分泌性蛋白，在脊椎動物中已發(fā)現(xiàn)至少20種，其中人類有16種，它們在細(xì)胞外基質(zhì)中積累并激活相鄰細(xì)胞中的信號通路。研究證實，Wnt信號通路的組成主要包括細(xì)胞外因子Wnt、跨膜受體卷曲蛋白、糖原合成激酶3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β)、β聯(lián)蛋白(β-catenin)等[1]。Wnt在細(xì)胞內(nèi)的通路通常被分成經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路和包括Wnt/Ca2+通路以及平面細(xì)胞極性通路的非經(jīng)典通路。目前，大量的研究結(jié)果表明，Wnt信號通路參與調(diào)控胚胎正常發(fā)育、突觸可塑性以及細(xì)胞增殖和分化等重要生理過程[2]?，F(xiàn)就Wnt信號通路在腦卒中、阿爾茨海默病和帕金森病等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Wnt信號通路的生物學(xué)功能

1.1Wnt信號通路和神經(jīng)再生 大量的研究已經(jīng)證實，Wnt信號通路是與哺乳動物胚胎時期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系最為密切的信號通路，其參與神經(jīng)干細(xì)胞的增殖、分化、軸突形成等[3]。研究者利用基因剔除小鼠發(fā)現(xiàn)，Wnt1基因的缺失將導(dǎo)致小鼠中后腦發(fā)育的嚴(yán)重缺陷[4]。Lee等[5]研究結(jié)果提示，對于發(fā)育中的大腦皮質(zhì)，Wnt3a在海馬的形成過程中起著至關(guān)重要的作用。此外，還有研究提示，在皮質(zhì)發(fā)育過程中，Wnt7a不僅能夠促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的分化，而且還能降低神經(jīng)前體細(xì)胞自我更新的能力[6]。最近研究發(fā)現(xiàn)，在生理條件下，Wnt調(diào)控成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)海馬的神經(jīng)發(fā)生[7]。Lie等[7]研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)Wnt3能夠增強海馬區(qū)域的神經(jīng)再生能力。Qu等[8]通過細(xì)胞周期分析發(fā)現(xiàn)，β-catenin能夠促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和自我更新。此外，Woodhead等[9]研究證實，抑制β-catenin信號能夠促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化。Muroyama等[10]采用外源性Wnt3a與神經(jīng)干細(xì)胞共培養(yǎng)的方法，證實誘導(dǎo)分化后的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞比例增高，而少突膠質(zhì)細(xì)胞比例減少?？傊F(xiàn)有的研究證實，Wnt信號通路不僅在胚胎期參與神經(jīng)干細(xì)胞的增殖、分化等過程發(fā)揮作用，而且在成年腦內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化方面也發(fā)揮著重要作用。

1.2Wnt信號通路和突觸 近年來，大量的研究證實，Wnt信號通路在突觸發(fā)生、突觸囊泡循環(huán)、神經(jīng)遞質(zhì)受體的轉(zhuǎn)運以及受體和突觸后膜上的錨蛋白相互作用等生理過程中發(fā)揮著重要作用[11]。Hall等[12]證實，Wnt7a通過誘導(dǎo)小腦顆粒細(xì)胞上synapsinⅠ的募集從而促進(jìn)突觸發(fā)生。此外，還有研究證實，Wnt7a參與成熟海馬神經(jīng)元的突觸囊泡循環(huán)和突觸傳遞過程[13]。Farias等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，Wnt通過激活非經(jīng)典通路Wnt-Ca2+和Wnt-c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)通路增加海馬神經(jīng)元樹突棘上突觸后致密蛋白95的募集數(shù)量。最近的一些研究發(fā)現(xiàn)，Wnt的部分配體在小鼠海馬神經(jīng)元的突觸可塑性方面發(fā)揮著一定作用[15-16]。Chen等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在谷氨酸突觸上，Wnt3a以一種活動依賴性的方式釋放，阻斷Wnt信號通路能夠減弱長時程增強效應(yīng)。過表達(dá)GSK-3β則能夠阻斷長時程增強效應(yīng)的發(fā)生，并造成小鼠空間學(xué)習(xí)能力的下降[16]。

1.3Wnt信號通路和血管再生 最近的一些研究證實，Wnt信號通路尤其是Wnt/β-catenin通路在神經(jīng)系統(tǒng)中血管再生、血管重構(gòu)和血腦屏障的形成等方面均發(fā)揮重要作用。Maretto等[17]發(fā)現(xiàn)，在胚胎期的特定時間，血管上血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)時伴隨著Wnt/β-catenin通路的激活。而且最新的研究發(fā)現(xiàn)，Wnt7a/7b通過激活Wnt/β-catenin通路參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的血管再生[18]。Liebner等[19]發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin通路還參與胚胎期血腦屏障的形成和出生后血腦屏障完整性的保持。

2 Wnt信號通路與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病

2.1阿爾茨海默病 人類的神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病)的研究表明，Wnt/β-catenin通路參與了該疾病的病理生理學(xué)過程。阿爾茨海默病的特征性改變是β淀粉樣蛋白積累導(dǎo)致新生成的神經(jīng)元發(fā)生細(xì)胞凋亡。He等[20]通過分離培養(yǎng)阿爾茨海默病患者顳葉皮質(zhì)的膠質(zhì)樣前體細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)前體細(xì)胞自我更新能力的下降可能與GSK-3β的活性的增加以及β-catenin的磷酸化相關(guān)，將β-catenin轉(zhuǎn)染至上述神經(jīng)前體細(xì)胞，則能夠部分恢復(fù)其神經(jīng)再生能力。有研究表明，β淀粉樣蛋白依賴的神經(jīng)毒性與Wnt信號通路的部分組成蛋白的失活有關(guān)[21]。Farias等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元暴露于β淀粉樣蛋白中，將導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和Tau蛋白的過度磷酸化，而該過程依賴于GSK-3β的活性。最新的研究表明，外源性上調(diào)β-catenin能夠抑制β淀粉樣蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，而剔除β-catenin基因則能夠拮抗Tau蛋白的抗凋亡作用[23]。β-catenin和GSK-3β均是Wnt信號通路的下游關(guān)鍵分子，也提示W(wǎng)nt信號通路可能在阿爾茨海默病的病理生理機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。

2.2腦卒中 許多研究證實，局灶性腦缺血刺激室管膜下區(qū)的神經(jīng)前體細(xì)胞增殖并向缺血區(qū)遷移，但是僅有極少數(shù)的能夠分化為成熟神經(jīng)元[24-25]。李慧等[26]發(fā)現(xiàn)，缺血性腦損傷可刺激Wnt7在成年海馬海馬齒狀回顆粒下區(qū)的表達(dá)上調(diào)，提示W(wǎng)nt7可能通過經(jīng)典Wnt通路參與調(diào)節(jié)腦缺血后成年海馬海馬齒狀回顆粒下區(qū)的神經(jīng)發(fā)生。Mastroiacovo等[27]將內(nèi)皮素1注入大鼠腦實質(zhì)造成大鼠的短暫性腦缺血后發(fā)現(xiàn)，Dickkopf-1的表達(dá)在紋狀體、缺血中心和半暗帶區(qū)均顯著增加，而β-catenin的表達(dá)有所減少，而且該過程和缺血造成的腦損傷有關(guān)，外源性給予Lithium能夠增強β-catenin的表達(dá)并對缺血后腦組織具有一定的保護(hù)作用。Cappuccio等[28]在沙鼠的全腦缺血模型中進(jìn)一步證實，Dickkopf-1和缺血性腦損傷導(dǎo)致的神經(jīng)元死亡相關(guān)。Shruster等[29]將過表達(dá)Wnt3a的慢病毒載體導(dǎo)入腦缺血大鼠的紋狀體和室管膜下區(qū)后發(fā)現(xiàn)，Wnt3a增強了局灶性腦缺血后的神經(jīng)再生并對神經(jīng)功能障礙有一定的改善。

2.3帕金森病 帕金森病作為人類常見的神經(jīng)退行性疾病，其特征性的病理學(xué)改變是中腦多巴胺能神經(jīng)元的喪失。L′Episcopo等[30]利用1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine(MPTP)誘導(dǎo)的帕金森病動物模型發(fā)現(xiàn)，黑質(zhì)紋狀體的損傷和Wnt/β-catenin通路的激活相關(guān)。他們首先通過離體實驗證實，激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞和Wnt1/β-catenin通路可以改善MPTP誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元的細(xì)胞毒性作用；動物實驗進(jìn)一步證實，外源性給予Wnt1能夠改善MPTP誘導(dǎo)的黑質(zhì)紋狀體損傷[30]。L′Episcopo等[31]還發(fā)現(xiàn)，老年小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞功能異常和膠質(zhì)細(xì)胞中Wnt1蛋白表達(dá)減少相關(guān)。Wang等[32]利用離體培養(yǎng)的神經(jīng)元發(fā)現(xiàn)，抑制GSK-3β的活性能夠減弱MPTP誘導(dǎo)的多巴胺能神經(jīng)元的細(xì)胞毒性。此外，Petit-Paitel等[33]的研究證實，MPTP導(dǎo)致的神經(jīng)元死亡和線粒體功能異常可能與細(xì)胞質(zhì)中和線粒體中的GSK-3β的活性相關(guān)。

3 結(jié) 語

Wnt信號通路作為多細(xì)胞真核生物中的重要信號通路，參與調(diào)控胚胎正常發(fā)育、突觸可塑性以及細(xì)胞增殖和分化等重要生理過程。盡管Wnt信號通路的研究多與腫瘤相關(guān)，但越來越多的研究證實，Wnt信號通路作為體內(nèi)重要信號傳遞通路，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如阿爾茨海默病、腦卒中和帕金森病)的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。事實上，越來越多的證據(jù)還表明，Wnt信號通路在腦腫瘤和肌萎縮脊髓側(cè)索硬化等其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理機(jī)制中也扮演著重要的角色。深入研究并闡明Wnt信號通路在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中作用機(jī)制，可能會對相關(guān)疾病的治療提供新靶點，開辟新的領(lǐng)域。

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