謝瑩綜述 宋澤慶，2，王亞紅，劉剛審校

1.廣東醫(yī)科大學，廣東 湛江 524000；

2.廣東醫(yī)科大學附屬深圳市龍華區(qū)中心醫(yī)院，廣東 深圳 518110；

3.廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院，廣東 湛江 524000

低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5(low density lipoprotein receptor related protein 5，LRP5)是一種跨膜低密度脂蛋白受體，屬于低密度脂蛋白受體家族(LDLR)成員之一，是由LRP5基因所編碼的、定位于細胞膜表面的一種膜受體蛋白。已有研究表明，LRP5與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在機體內(nèi)，LRP5主要作為Wnt/β-catenin信號通路的關(guān)鍵受體蛋白，是Wnt/β-catenin通路的公認激活劑，其可以激活經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路的傳導，進而參與腫瘤、纖維化等疾病的發(fā)生發(fā)展。近年來，對于LRP5在肺、肝、腎等纖維化疾病中的作用機制已有一定的研究，研究顯示，LRP5在組織纖維化的發(fā)病機制中起著重要作用，今后可能成為一個延緩纖維化的新靶點。

1 LRP5的基本結(jié)構(gòu)和功能

1.1 LRP5的結(jié)構(gòu)和分布LRP5蛋白是1998年HEY等[1]通過DNA基因測序分析時發(fā)現(xiàn)的，LRP5由大約1 615個氨基酸組成，是一個具有多個結(jié)構(gòu)域的單次跨膜蛋白，這1 615個氨基酸蛋白保留著低密度脂蛋白(LDL)受體家族所特有的模式，即一個蛋白質(zhì)輸出信號肽、四個相關(guān)區(qū)域表皮生長因子(EGF)重復序列、三個LDL受體(LDLR)重復序列結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)包裹在細胞膜外結(jié)構(gòu)域、一個單一跨膜結(jié)構(gòu)域和一個細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域[1]。LRP5蛋白存在特有的EGF和LDLR重復序列結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)使LRP5在LDL家族中顯示出一個新類別。在LRP5的這1615個氨基酸中，大約有85%的氨基酸是位于細胞膜外的，LRP5蛋白N末端的前25個氨基酸為蛋白質(zhì)跨質(zhì)膜輸出信號肽，成熟的LRP5蛋白是通過切除該信號肽而產(chǎn)生的。在細胞膜外，LRP5含有四個串聯(lián)的酪氨酸-色氨酸-蘇氨酸-天冬氨酸(YWTD)型β-螺旋槳(BP)結(jié)構(gòu)域，每個結(jié)構(gòu)域后帶有一個EGF，從N端到C端分別命名為E1到E4。這些胞膜外結(jié)構(gòu)域負責與Wnt配體及其抑制劑結(jié)合，如與Dickkopf相關(guān)蛋白1(DKK1)和硬化蛋白結(jié)合，從而發(fā)揮其相應(yīng)的作用。在這些結(jié)構(gòu)域之后是三個LDLR結(jié)構(gòu)域[2]。一般來說，YWTD序列在LRP5中是高度保守的，而LDLR重復序列并不是高度保守的[1]。總之，LRP5的YWTD/EGF重復序列在LRP5蛋白的功能中起著非常重要的作用[2]。LRP5蛋白在人體的許多組織和細胞中都有廣泛分布，它是組織和細胞分泌的單次跨膜蛋白[3-4]，研究表明，LRP5在肝臟中的表達含量是最高的。除此之外，LRP5在骨組織中的含量也很高，并且它具有調(diào)節(jié)骨生長和膽固醇代謝的作用[5]。LRP5在骨骼肌、胰腺、心臟、肺臟、腎臟、脾臟、胸腺、前列腺、胎盤和小腸等組織中也有表達，而在腦組織中的表達相對較低[2]。此外，有學者在肝庫普弗細胞和肝星狀細胞中也發(fā)現(xiàn)了LRP5的分布[6]。

1.2 LRP5在Wnt/β-catenin信號通路中的作用LRP5蛋白主要是通過與另一種受體蛋白Frizzled-4(由FZD4基因產(chǎn)生)共同作用，參與Wnt/β-catenin信號通路的傳導，將細胞膜外的化學信號傳遞到細胞內(nèi)，從而影響細胞和組織的生長發(fā)育。在經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路中，細胞外的Wnt配體蛋白與細胞膜受體卷曲蛋白(Frizzled)以及它們的連接蛋白低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(LRP5/6)三者結(jié)合形成Wnt-Fzd-LRP5/6多元復合體，這個多元復合體會促進支架蛋白Disheveled(Dvl)的募集和活化，活化的Dvl會破壞由酪蛋白激酶(CK1)、糖原合成激酶(GSK-3β)、結(jié)腸腺瘤息肉蛋白(APC)以及支架蛋白(Axin)所結(jié)合形成的Axin復合物，從而使細胞內(nèi)的β-catenin無法被Axin復合物降解，導致β-catenin在細胞內(nèi)大量積累，積累的β-catenin進入細胞核中，與T淋巴細胞因子/淋巴增強因子(TCF/LEF)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合形成復合體，從而驅(qū)動靶基因的轉(zhuǎn)錄。相反，如果細胞外缺乏Wnt配體蛋白，Dvl就不會被募集和活化，使得Axin復合物不會被破壞，CK1和GSK-3β就會依次磷酸化β-catenin的氨基末端區(qū)域，導致β-catenin的泛素化和被蛋白酶體降解，進而使胞質(zhì)內(nèi)的β-catenin濃度降低，因此不能進入核內(nèi)啟動靶基因轉(zhuǎn)錄。同理，如果細胞膜表面缺乏LRP5/6受體蛋白，Wnt/β-catenin信號通路同樣無法啟動[7]。此外，LRP5還具有重復的PPPSPxS基序(P，脯氨酸；S，絲氨酸或蘇氨酸；x，可變殘基)[8]，可以促進Wnt受體的活化，進一步激活Wnt/β-catenin信號通路的傳導[9]。綜上所述，LRP5在Wnt/β-catenin信號通路的傳導中起著至關(guān)重要的作用，可以通過靶向LRP5受體蛋白來增強或減弱Wnt/β-catenin信號通路，從而在多種人類疾病中起到一定的治療效果[10]。

2 LRP5在纖維化疾病中的作用

纖維化疾病的病理特征是正常的組織結(jié)構(gòu)被破壞，過度的肌成纖維細胞增殖以及細胞外基質(zhì)(ECM)大量沉積。組織器官的纖維化發(fā)生率目前在全世界范圍內(nèi)持續(xù)增加，并且是多種疾病死亡的主要決定因素。早已有研究表明，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition，EMT)是組織器官纖維化發(fā)生的共同機制，其發(fā)生機制與Wnt/β-catenin信號通路、TGF-β信號通路、Notch信號通路、ERK1/2信號通路和RhoA信號通路等多種信號通路的異常激活相關(guān)[11]。Wnt/β-catenin信號通路的異常激活參與了EMT的發(fā)生發(fā)展，與纖維化疾病如肺纖維化、肝纖維化和腎纖維化等疾病的發(fā)展密切相關(guān)。而LRP5蛋白是經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路中LRP5/Frizzled共受體的關(guān)鍵組成部分，顯然對纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要作用。

2.1 LRP5在肺纖維化中的作用

2.1.1 LRP5是特發(fā)性肺纖維化的驅(qū)動因素特發(fā)性肺纖維化(IPF)是一種慢性間質(zhì)性肺疾病，呈進行性發(fā)展。隨著我國人口老年化速度的加快，IPF的發(fā)病率在逐年升高。近年來IPF的死亡率超過了許多惡性腫瘤，目前除了肺移植以外，尚無其他的有效治療手段。早期研究表明，IPF患者中的肺泡上皮細胞損傷凋亡以及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化與Wnt/β-catenin信號通路的異常激活有關(guān)[12]。有研究表明，在博來霉素誘導的小鼠肺纖維化模型中，學者們通過Masson和HE染色進行組織學分析發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，LRP5敲除小鼠的肺組織損傷程度和膠原纖維的沉積都顯著減弱，并且對支氣管肺泡灌洗液(BAL)中的肺空腔內(nèi)總蛋白質(zhì)進行定量分析來評估肺組織損傷程度，他們發(fā)現(xiàn)，過表達LRP5顯著增加了博來霉素誘導的小鼠肺組織中的可溶性膠原蛋白，而在LRP5敲除小鼠肺中是顯著減弱的。以上結(jié)果證明了LRP5的缺失減弱了博來霉素誘導的肺纖維化程度[13]。其次，他們同樣證明了LRP5的缺失可以通過降低轉(zhuǎn)化生長因子TGF-β的功能來減輕肺纖維化的程度。TGF-β是成纖維細胞活化的關(guān)鍵介質(zhì)，在纖維化疾病中TGF-β水平是明顯升高的[14]。在博來霉素誘導的動物模型中，與從LRP5過表達小鼠分離的原代細胞相比，從LRP5敲除小鼠肺組織中分離得到的肺泡上皮2型細胞(AT2)和肺泡巨噬細胞都表現(xiàn)出TGF-β蛋白表達能力的降低。因此證明敲除LRP5對博來霉素介導的小鼠肺纖維化的保護作用可能是通過減少TGF-β的表達來實現(xiàn)的[13]。此外，學者們還分析了IPF患者外周血中單核細胞(PBMC)的基因表達差異，進一步探討Wnt信號通路組分與IPF進展的相關(guān)性。他們選取了匹茲堡大學中74名IPF受試者進行隊列研究，分析他們的PBMC的Wnt通路基因的表達差異。在他們的結(jié)果分析中顯示，與IPF疾病進展相關(guān)性最高的Wnt信號通路組分是LRP5和LRP6。他們還發(fā)現(xiàn)LRP5表達水平的高低與就診時疾病的嚴重程度密切相關(guān)，表明了LRP5表達的高低在不同嚴重程度的IPF患者中具有預后價值，因此，LRP5有可能作為IPF預后不良的標志物[13]。

2.1.2 LRP5/β-catenin信號傳導影響肺巨噬細胞分化目前已有大量研究支持，Wnt/β-catenin信號可能對肺損傷后的先天性免疫細胞的分化起著重要的作用。在這些免疫細胞中，巨噬細胞已被證明有助于抑制肺纖維化的發(fā)生發(fā)展[15-16]。巨噬細胞不僅是先天性免疫系統(tǒng)的重要貢獻者，也是組織正常發(fā)育和修復的主力軍[17]。研究表明，單核巨噬細胞譜系的免疫細胞在組織損傷期間被募集，被招募的單核細胞可以通過多種潛在機制抑制纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展，包括分化為調(diào)節(jié)性巨噬細胞以及抑制T淋巴細胞和成纖維細胞的增殖和促進成肌纖維細胞凋亡，還可以通過基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)來降解間質(zhì)膠原蛋白以及吞噬細胞外基質(zhì)和細胞碎片來抑制纖維化疾病的發(fā)生[18]。在上述觀點中提到，Wnt共受體蛋白LRP5的缺失可減輕博來霉素誘導的肺纖維化。所以，為了進一步研究免疫細胞的Wnt共受體蛋白LRP5是否會影響肺纖維化的進展，學者們使用骨髓細胞LRP5敲除鼠，他們觀察到在小鼠第3周時表現(xiàn)出膠原蛋白合成的顯著減少，因此證實缺乏LRP5的免疫細胞可以改善肺纖維化的程度[13]。Wnt/β-catenin信號在巨噬細胞中的潛在作用可能是細胞自主和細胞非自主產(chǎn)生的，這反映了復雜的巨噬細胞-上皮細胞和巨噬細胞-間充質(zhì)細胞之間的相互作用，這需要進一步研究[19]。總之，這些數(shù)據(jù)表明LRP5/β-catenin信號傳導對免疫細胞具有重要作用，可以通過促進骨髓來源的肺泡巨噬細胞分化來抑制肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。因此，未來可以通過調(diào)節(jié)單核-巨噬細胞中Wnt/β-catenin信號通路來干預肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。

2.2 LRP5在肝纖維化中的作用肝纖維化是慢性肝損傷后常見的病態(tài)修復反應(yīng)，它是許多慢性肝病的共同終點，目前仍缺乏確切的治療手段。在過去的幾年里，肝纖維化發(fā)病機制的研究有了顯著的進展，對該疾病的治療產(chǎn)生了重大影響。肌成纖維細胞轉(zhuǎn)分化(MTD)是肝纖維化發(fā)生過程中的關(guān)鍵事件。肝星狀細胞(HSC)是能夠發(fā)育成為內(nèi)皮細胞和肝細胞譜系的未分化細胞，在肝臟再生中起重要作用[20]。HSC的一個特有的特征是其可以在細胞質(zhì)中儲存維生素A脂質(zhì)，在肝損傷時，HSC失去儲存維生素A脂質(zhì)的能力，使得HSC從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)，從而合成并表達促炎細胞因子和細胞外基質(zhì)蛋白[21]。并且，有研究證實，在肝臟損傷中，活化的HSC促進MTD，分泌細胞外基質(zhì)，進而參與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。因此，HSC的激活被認為是肝纖維化過程中的中心事件[22-23]。Wnt信號通路已被證實在肝纖維化過程中發(fā)揮著重要作用[24]。最近的研究證實，脂肪細胞的分化和HSC的分化之間存在調(diào)節(jié)共性，而從成脂向成肌的轉(zhuǎn)變是MTD的特征，這一轉(zhuǎn)變的核心主要是成脂調(diào)節(jié)因子過氧化物酶體增殖物激活受體g(PPARg)表達的喪失，恢復PPARg和其他成脂轉(zhuǎn)錄基因的表達可以將HSC逆轉(zhuǎn)為未分化細胞，并且使用DKK1阻斷Wnt信號通路可恢復PPARg的表達和HSC的逆分化。綜上，Wnt信號通路可以通過增強HSC的激活和轉(zhuǎn)分化來促進肝纖維化的進展，調(diào)節(jié)PPARg的表達和HSC的轉(zhuǎn)分化可以作為肝纖維化和肝臟再生的一個新的治療方法[25]。此外，有研究表明，在嚙齒動物的HSC和干細胞樣細胞(TIC)中，硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)的表達是升高的。SCD可以產(chǎn)生單不飽和脂肪酸(MUFA)，其有助于細胞生長、存活、分化、代謝和信號轉(zhuǎn)導，并且SCD是產(chǎn)生活性棕櫚油酸Wnt蛋白所必需的酶[26]。有文獻報道，SCD可以通過穩(wěn)定HSC和TIC中的LRP5和LRP6來增強Wnt信號通路的傳導，從而促進肝纖維化的發(fā)生[26-27]，并且SCD的表達受Wnt/β-catenin信號調(diào)節(jié)，從而起到正反饋調(diào)節(jié)的作用。綜上所述，Wnt信號通路在肝纖維化的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，Wnt信號通路可以通過促進HSC的激活和轉(zhuǎn)分化，以及促進HSC的SCD表達來影響肝纖維化的進展，而LRP5是Wnt信號通路的關(guān)鍵蛋白，將來可以通過調(diào)節(jié)LRP5的表達從而調(diào)控Wnt信號通路的狀態(tài)來影響肝纖維化的進展[28]。

2.3 LRP5在腎纖維化中的作用

2.3.1 LRP5通過激活TGF-β/Smad信號通路在腎小管間質(zhì)纖維化中的作用腎纖維化是一種慢性腎小管間質(zhì)纖維化疾病，各類慢性腎臟病(CKD)進展到終末期腎衰竭時，最終都會發(fā)展為腎小管間質(zhì)纖維化。腎小管間質(zhì)纖維化是由各種致病因素引起的進行性腎損害，其主要的特征為正常腎單位被破壞、成纖維細胞和成肌纖維細胞過度增殖以及ECM的異常沉積[29]。在CKD的發(fā)病機制中，腎內(nèi)腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的異?；罨cCKD的發(fā)展密切相關(guān)[30]，RAS中起主要作用的成分是血管緊張素Ⅱ受體(AngⅡ)。腎臟損傷后，AngⅡ分泌增多，它可以結(jié)合腎素/腎素受體(PRR)，觸發(fā)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導、誘導轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)和基質(zhì)基因表達，進而引發(fā)腎纖維化[31]。最近有研究報道LRP5在腎纖維化中發(fā)揮確切的作用。在他們的研究中，觀察到在1型和2型糖尿病以及阻塞性腎病模型中腎小管的LRP5是上調(diào)的，同時伴隨著纖維蛋白成分在腎臟表達水平的增加[32-34]。為了進一步評估LRP5在腎纖維化中的作用，學者們使用LRP5敲除小鼠，在單側(cè)輸尿管阻塞的腎臟(UUO)模型中，他們發(fā)現(xiàn)LRP5敲除小鼠腎臟中的纖維蛋白成分的表達是顯著降低的，這發(fā)現(xiàn)表明敲除LRP5顯著改善了腎小管間質(zhì)纖維化和腎小管損傷。令人意外的是，LRP5被稱為Wnt/β-catenin通路的共受體，但在UUO模型中，敲除LRP5并沒有顯著改變Wnt/β-catenin信號通路的激活狀態(tài)，這提示LRP5在腎臟中的促纖維化作用是獨立于Wnt/β-catenin信號通路實現(xiàn)的。相反，在敲除LRP5的腎臟中檢測到了與TGF-β/Smad信號通路相關(guān)的TGF-β1和TGF-β受體(TβRs)的水平是顯著降低的，這與IPF中總TGF-β1水平降低是一致的[13，34]。以上結(jié)果表明敲除LRP5可顯著減弱UUO誘導的TGF-β/Smad信號通路。這提示LRP5可以促進腎小管上皮細胞中的TGF-β/Smad信號傳導。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，LRP5與TGF-β受體Ⅰ和Ⅱ(TβRⅠ和TβRⅡ)存在相互作用，可以促進TβRⅠ/TβRⅡ異二聚體的形成，這是激活TGF-β/Smad信號通路的關(guān)鍵步驟[34]。綜上所述，LRP5可以通過直接調(diào)節(jié)TGF-β/Smad信號來促進腎小管間質(zhì)纖維化，這表明LRP5可以作為CKD進展的預后標志物，為CKD的進展提供新致病機制。

2.3.2 Wnt/β-catenin信號通路在腎間質(zhì)纖維化中的作用Wnt信號通路廣泛參與腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展，尤其是在腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生中。有研究表明，在正常的腎臟中，Wnt/β-catenin信號通路是處于關(guān)閉狀態(tài)的；當腎臟受到損傷后，Wnts和Fzd受體的表達上調(diào)，這導致β-catenin的大量積累，引發(fā)Wnt/β-catenin信號通路的異常激活[35]。在UUO模型小鼠中，Wnt/β-catenin信號通路相關(guān)蛋白FZD4、LRP5/6、β-catenin的基因表達與腎小管間質(zhì)纖維化的程度呈正相關(guān)，而GSK-3β、Axin、APC、CK1與腎小管間質(zhì)纖維化的程度呈負相關(guān)[33]。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號通路的激活可引起RAS的多個基因表達上調(diào)，RAS基因為Wnt/β-catenin信號通路的下游基因，通過靶向阻斷Wnt/β-catenin信號通路可抑制RAS基因的表達，從而改善腎纖維化[30]。LRP5是Wnt信號通路中的核心受體，對于Wnt/β-catenin信號通路的啟動是必不可少的，由此可見，LRP5在腎纖維化的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。

2.4 LRP5在其他纖維化疾病中的作用有研究表明，LRP5基因突變可能會引起常染色體顯性家族性滲出性玻璃體視網(wǎng)膜病變(FEVR)和常染色體顯性家族性新血管炎性視網(wǎng)膜病變(VRNI)[36]。FEVR是一種遺傳性的視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)致盲性疾病，其主要病理過程是視網(wǎng)膜新生血管形成或視網(wǎng)膜血管分化的過早停止，常表現(xiàn)為周邊部纖維血管增生和牽拉性視網(wǎng)膜脫離，進一步發(fā)展可致玻璃體纖維化。在FEVR患者中均發(fā)現(xiàn)了FZD4和LRP5基因的突變，F(xiàn)ZD4和LRP5的突變和功能喪失是FEVR發(fā)生最常見的原因[37]。此外，在骨髓細胞中，骨髓間充質(zhì)干細胞(BMSC)在組織修復中起重要作用，但是，如果用BMSC來治療相關(guān)疾病可能會導致血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和成纖維細胞的增加，進而促進骨髓纖維化的發(fā)生。有研究表明，使用Wnt通路相關(guān)抑制劑DKK1可以通過結(jié)合LRP5/6受體蛋白來阻斷Wnt/β-catenin的信號，從而抑制BMSC所導致的纖維化的作用[38]。

3 結(jié)語

在已有的研究中，對于組織器官纖維化的發(fā)病機制尚未完全明確，組織器官纖維化的其發(fā)病率和死亡率仍較高，預后極差。在肺纖維化的臨床治療中，雖然已有抗纖維化藥物，但只能改善輕、中度肺纖維化患者肺功能的下降，不能阻止或逆轉(zhuǎn)肺纖維化的發(fā)生。目前有很多研究證實，Wnt/β-catenin信號通路是纖維化疾病發(fā)生中最重要的通路之一，而LRP5是Wnt信號通路中的核心受體，在纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。LRP5可以調(diào)節(jié)β-catenin的信號傳導，從而影響纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展，因此，LRP5作為Wnt/β-catenin信號通路的輔助受體，可能成為阻斷Wnt/β-catenin信號通路治療肺纖維化的新靶點，但是對于其具體的分子機制仍有待進一步研究。