侯 廣,鄒循亮

[遵義醫(yī)科大學(xué)第五附屬(珠海)醫(yī)院腎內(nèi)科,廣東 珠海 519000]

腹膜透析(Peritoneal dialysis,PD)是指利用人體腹膜作為半透膜,以腹腔作為交換空間清除體內(nèi)過(guò)多水分、代謝產(chǎn)物,從而達(dá)到血液凈化、替代腎功能的治療技術(shù)。腹膜透析是慢性腎衰竭患者重要的替代治療方法之一。據(jù)相關(guān)報(bào)道,腹膜透析的患者約占全球透析患者總數(shù)的11%[1],且腹膜透析的患者每年增長(zhǎng)率為8%[2]。雖然腹膜透析的治療技術(shù)現(xiàn)已不斷完善,但其導(dǎo)致的腹膜纖維化(Peritoneal fibrosis,PF)仍然是腹膜透析失敗的主要原因。腹膜纖維化可導(dǎo)致腹膜正常結(jié)構(gòu)性改變,進(jìn)而導(dǎo)致腹膜透析過(guò)程中溶質(zhì)和水分交換失敗,最終使超濾失敗和腹膜透析中斷。目前,臨床上關(guān)于腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化發(fā)生機(jī)制尚不完全清楚[3]。近些年來(lái),許多研究表明Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與調(diào)控多種組織和器官纖維化的發(fā)生發(fā)展[4-7]。在腹膜透析過(guò)程中,Wnt/β-catenin信號(hào)通路誘導(dǎo)的間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(Mesothelial-to-mesenchymal transition,MMT)、血管新生以及慢性炎性反應(yīng)可能是引起腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的重要因素。本文通過(guò)對(duì)Wnt/β-catenin信號(hào)通路在腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化中的相關(guān)研究作一綜述。

1 Wnt/β-catenin信號(hào)通路

1.1 Wnt/β-catenin信號(hào)通路結(jié)構(gòu)與功能 20世紀(jì)80年代,Nusse和Varmus在研究小鼠乳腺腫瘤病毒的致癌機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)了int1基因,隨后在果蠅遺傳突變體篩選中發(fā)現(xiàn)wingless與int1屬于同源基因并且功能相似,因此由兩者基因得到Wnt基因的命名[8]。Wnt基因可以編碼一種富含L-半胱氨酸的分泌型糖蛋白。Wnt蛋白可以通過(guò)自分泌或旁分泌方式與特異性受體結(jié)合,進(jìn)一步激活細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,調(diào)節(jié)包括多種組織和器官纖維化等靶基因的表達(dá)[9]。Wnt信號(hào)途徑能引起細(xì)胞內(nèi)β-連環(huán)蛋白(β-catenin)蓄積。β-catenin是一種多功能的蛋白質(zhì),可以在細(xì)胞連接處與鈣黏素相互結(jié)合參與形成黏合帶。細(xì)胞質(zhì)中游離的β-catenin可進(jìn)入細(xì)胞核,調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)[10]。Wnt/β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一條在進(jìn)化過(guò)程中高度保守的通路,在胚胎發(fā)育和中樞系統(tǒng)形成中起關(guān)鍵作用。Wnt信號(hào)通路包括經(jīng)典通路(也稱(chēng)Wnt/β-catenin信號(hào)通路)和非經(jīng)典通路[11]。非經(jīng)典通路主要包括Wnt/PCP信號(hào)通路和Wnt/Ca2+信號(hào)通路等[12]。經(jīng)典通路主要是由Wnt蛋白家族、卷曲跨膜受體蛋白(Frizzled,Fz)、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(Low density lipoprotein receptor-related protein,LRP)、蓬亂蛋白(Dishevelled,Dsh)、β-catenin、腺瘤性結(jié)腸息肉蛋白(Adenomatous polyposis coli,APC)、糖原合成酶激酶-3β(Glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)、軸蛋白(Axin)、T細(xì)胞因子(T cell factor,TCF)/淋巴樣增強(qiáng)因子(Lymphoid enhancing factor,LEF)轉(zhuǎn)錄因子家族等組成,其中β-catenin在該通路中處于中心位置。

1.2 經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號(hào)通路 經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號(hào)通路在非活化狀態(tài)下缺乏Wnt信號(hào),Fz受體未被Wnt配體結(jié)合,胞質(zhì)內(nèi)β-catenin被GSK-3β和酪蛋白激酶-1α(CK-1α)磷酸化,磷酸化的β-catenin會(huì)被由Axin、GSK-3β、APC、CK-1α形成的“破壞復(fù)合物(Destruction complex)”識(shí)別和降解。當(dāng)Wnt配體蛋白與Fz特異性受體結(jié)合后磷酸化LRP-5/6,并與Fz形成Wnt-Fz-LRP5/6異源三聚體復(fù)合物。然后招募并激活胞質(zhì)內(nèi)Dsh,促進(jìn)Axin、GSK-3β、CK-1α復(fù)合體形成并激活LRP-5/6,引起Axin與LRP-5/6結(jié)合。與LRP5/6結(jié)合的Axin不能與GSK-3β、APC、CK-1α形成β-catenin蛋白降解復(fù)合物即“破壞復(fù)合物”[13]。沒(méi)有被降解的β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)積聚并進(jìn)入細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF結(jié)合,激活 TCF 的轉(zhuǎn)錄活性,調(diào)節(jié)組織和器官纖維化基因等靶基因(如纖維連接蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶-7)的表達(dá)[14]。因此,β-catenin是否磷酸化是該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路活化的關(guān)鍵因素。

2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路與腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化

Guo等[15]學(xué)者通過(guò)對(duì)比初始使用腹膜透析和使用腹膜透析1年以上的患者,發(fā)現(xiàn)在使用腹膜透析治療1年以上的患者中腹膜組織Wnt/β-catenin信號(hào)通路中Wnt1和Wnt5a配體、β-catenin和LEF-1的表達(dá)明顯增高。提示該信號(hào)通路可能參與調(diào)節(jié)腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的發(fā)生。近些年來(lái),越來(lái)越多相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號(hào)通路通過(guò)參與誘導(dǎo)間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化、血管新生以及慢性炎性反應(yīng)等誘導(dǎo)腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的發(fā)生。

2.1 Wnt/β-catenin信號(hào)通路在間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化中的作用 由連續(xù)單層間皮細(xì)胞組成的腹膜在腹膜透析中充當(dāng)半透膜,起滲透屏障的作用。在長(zhǎng)期腹膜透析的過(guò)程中,暴露于含有高濃度葡萄糖及其降解產(chǎn)物的腹膜透析溶液可能會(huì)損害腹膜,導(dǎo)致間皮細(xì)胞層剝蝕、皮下纖維化和血管新生,最終導(dǎo)致超濾失敗、透析中斷[16]。腹膜間皮細(xì)胞是一種與上皮細(xì)胞具有相似特征的特定細(xì)胞類(lèi)型,可在特定條件下轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,即所謂的間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化(Mesothelial-to-mesenchymal transition,MMT)[17]。研究發(fā)現(xiàn),間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化是促使腹膜透析相關(guān)性腹膜功能障礙的重要機(jī)制。在人和大鼠的腹膜纖維化體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?研究顯示高糖可誘導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞Wnt/β-catenin信號(hào)活化,通過(guò)下調(diào)“破壞復(fù)合物”的活性抑制β-catenin降解、促進(jìn)胞質(zhì)中β-catenin蓄積并發(fā)生核易位,進(jìn)而促進(jìn)誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá),最終引起腹膜纖維化[18-20]。Dickkopf相關(guān)蛋白1(DKK-1)、ICG-001是Wnt/β-catenin信號(hào)通路的內(nèi)源性抑制劑。Guo等[15]研究顯示人腹膜間皮細(xì)胞高表達(dá)DKK-1基因可以延緩高糖誘導(dǎo)的腹膜間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化的進(jìn)程,主要是通過(guò)其表達(dá)的DKK-1蛋白在細(xì)胞外與Wnt配體競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合LRP5/6共受體使胞質(zhì)中β-catenin的表達(dá)維持在較低水平,進(jìn)而阻抑Wnt/β-catenin信號(hào)通路來(lái)延緩了間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化的進(jìn)程。亦有研究顯示,在小鼠腹膜纖維化模型中,ICG-001可以阻礙β-catenin與環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白特異性結(jié)合,抑制其相關(guān)的TCF/LEF的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),進(jìn)而減輕間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化和腹膜纖維化[21]。因此,Wnt/β-catenin信號(hào)通路可能成為阻止或延緩腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化進(jìn)程的重要治療靶點(diǎn)。

2.2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路在血管生成中的作用 研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期腹膜透析的患者中血管新生程度與腹膜纖維化的面積密切相關(guān)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)是一種具有促進(jìn)血管生成活性的生長(zhǎng)因子,可通過(guò)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂參與調(diào)節(jié)血管生成[22]。研究顯示,VEGF誘導(dǎo)的血管新生與Wnt/β-catenin信號(hào)通路密切相關(guān)[23-24]。其中,Wnt1和Wnt5配體在腹膜纖維化血管新生中具有重要作用。Shi等[25]在葡萄糖酸氯已定誘導(dǎo)的小鼠腹膜纖維化模型中發(fā)現(xiàn),zeste同源物2增強(qiáng)子可以通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt1/β-catenin信號(hào)通路減少人腹膜間皮細(xì)胞中VEGF的產(chǎn)生和分泌,從而抑制腹膜血管新生;目前部分學(xué)者認(rèn)為Wnt5a具有促進(jìn)組織及器官纖維化的作用,而另一部分學(xué)者認(rèn)為其對(duì)組織及器官具有抗纖維化作用。針對(duì)這一問(wèn)題Padwal等[26]在TGF-β1誘導(dǎo)的小鼠腹膜纖維化模型中發(fā)現(xiàn),Wnt5a通過(guò)與受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2相互作用,促進(jìn)GSK-3β磷酸化β-catenin抑制經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路,進(jìn)而抑制VEGF的表達(dá)水平減少血管新生;而對(duì)受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2沉默出現(xiàn)相反作用,因此Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路受體酪氨酸激酶樣孤兒受體2配體在組織及器官纖維化的進(jìn)程中具有正向調(diào)節(jié)作用,而Wnt5a發(fā)揮促纖維化及抗纖維化作用取決于其信號(hào)通路配體?？傊?Wnt/β-catenin信號(hào)通路可能通過(guò)調(diào)節(jié)VEGF誘導(dǎo)的血管新生參與腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化,但目前具體的作用機(jī)制仍不清楚。

2.3 Wnt/β-catenin信號(hào)通路在巨噬細(xì)胞極化中的作用 炎癥是促進(jìn)腹膜纖維化發(fā)生發(fā)展的重要因素,主要包括細(xì)菌、真菌等感染所導(dǎo)致的腹膜炎、非生理性透析液和尿毒癥本身的毒性作用引起的長(zhǎng)期微炎癥狀態(tài)。Temi等[27]研究發(fā)現(xiàn),局部單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的積聚與腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的進(jìn)展密切相關(guān)。巨噬細(xì)胞根據(jù)表型和功能主要分為M1及M2型。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路的活化后可刺激M2型巨噬細(xì)胞極化,產(chǎn)生過(guò)多的細(xì)胞外基質(zhì)、分泌促纖維化生長(zhǎng)因子,從而促進(jìn)多種組織和器官的纖維化[28]。Feng等[29]在小鼠腎間質(zhì)纖維化的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),Wnt5a可以通過(guò)刺激轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子Yes相關(guān)蛋白(Yap)/含PDZ結(jié)合序列的轉(zhuǎn)錄共激活子(Taz)介導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞極化促進(jìn)腎臟纖維化。同樣,在小鼠腎間質(zhì)纖維化的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中,Cosin-Roger等[30]也發(fā)現(xiàn)Wnt3a可以在Wnt/β-catenin信號(hào)通路激活后,通過(guò)促進(jìn)IL-4或TGF-β1誘導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞極化促進(jìn)巨噬細(xì)胞的增殖和積聚,最終導(dǎo)致腎臟纖維化。Hou等[31]在小鼠肺纖維化模型中發(fā)現(xiàn)Wnt7a可與肺間充質(zhì)干細(xì)胞的干擾卷曲蛋白1結(jié)合導(dǎo)致胞質(zhì)中的β-catenin核易位,進(jìn)而誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞增殖和積聚。他們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Wnt7a可能通過(guò)自分泌或旁分泌作用模式作用于周?chē)姆伍g充質(zhì)干細(xì)胞使之向肌成纖維細(xì)胞的分化,進(jìn)而誘導(dǎo)的肺纖維化形成。雖然目前關(guān)于Wnt/β-catenin信號(hào)通路介導(dǎo)巨噬細(xì)胞參與腹膜的纖維化形成尚未有相關(guān)報(bào)道,但已有研究證實(shí)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥與腹膜纖維化程度相關(guān)[32]?？傊?Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)通路介導(dǎo)的M2型巨噬細(xì)胞極化參與多種組織和器官的纖維化。

3 Wnt/β-catenin與TGF-β/Smads通路共同參與腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化

TGF-β是腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的關(guān)鍵纖維化因子,TGF-β與細(xì)胞表面TGF-β Ⅱ型受體結(jié)合,進(jìn)一步激活TGF-β Ⅰ型受體并與之形成受體復(fù)合物,進(jìn)而導(dǎo)致間皮蛋白激酶C磷酸化Smad2/3,磷酸化的Smad2/3和Smad4形成復(fù)合物,并易位到細(xì)胞核并調(diào)節(jié)促纖維化基因轉(zhuǎn)錄。而Smad7是TGF-β/Smads信號(hào)通路的細(xì)胞內(nèi)抑制劑,通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合TGF-β Ⅰ型受體,阻止Smad2/3磷酸化,調(diào)控纖維化基因的負(fù)性調(diào)節(jié)。近期,在TGF-β誘導(dǎo)的腹膜間皮細(xì)胞纖維化過(guò)程的研究中,發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號(hào)通路與TGF-β/Smads信號(hào)通路能相互作用,協(xié)同調(diào)節(jié)間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化進(jìn)程,進(jìn)而調(diào)控腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化。Yu等[19]在大鼠腹膜纖維化模型體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),黃芪可以通過(guò)增強(qiáng)腹膜間皮細(xì)胞中Smad7表達(dá)來(lái)下調(diào)TGF-β誘導(dǎo)的β-catenin表達(dá),從而保護(hù)腹膜免受間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化和腹膜纖維化的影響。Liu等[33]在大鼠腹膜纖維化模型中發(fā)現(xiàn),MiR-122-5p可以通過(guò)腹膜間皮細(xì)胞高表達(dá)Smad5抑制胞質(zhì)中β-catenin表達(dá),進(jìn)而阻抑Wnt/β-catenin信號(hào)通路,從而抑制腹膜纖維化和間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化進(jìn)展。這些均提示W(wǎng)nt/β-catenin與TGF-β/Smads通路共同相互作用參與腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化。

正常細(xì)胞在靜息狀態(tài)下缺乏Wnt信號(hào),Smad7可以與β-catenin和Smad特異性E3泛素蛋白連接酶2(Smurf2)結(jié)合,降解β-catenin以保持其在胞質(zhì)內(nèi)低水平。Smad7還與磷酸化的YAP和Smurf結(jié)合,進(jìn)而與TGF-β I型受體形成高親和力復(fù)合物,可以阻抑TGF-β/Smads通路起對(duì)纖維化基因的負(fù)性調(diào)節(jié)作用。與此同時(shí),磷酸化的YAP和TAZ與β-catenin破壞復(fù)合物有關(guān)。進(jìn)一步,磷酸化的YAP也可以與β-catenin相關(guān),進(jìn)而抑制其核轉(zhuǎn)位并促進(jìn)其在胞質(zhì)降解。細(xì)胞在活化狀態(tài)下,Wnt配體蛋白與Fz特異性受體結(jié)合后磷酸化LRP-5/6,并與Fz形成Wnt-Fz-LRP5/6異源三聚體復(fù)合物。然后招募并激活胞質(zhì)內(nèi)Dsh,使破壞復(fù)合物不能形成,而β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)積聚并進(jìn)入細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF結(jié)合,激活 TCF 的轉(zhuǎn)錄活性,調(diào)節(jié)Wnt為主的纖維化基因等靶基因。在TGF-β誘導(dǎo)下,Axin促進(jìn)Smad2/3的尾部磷酸化。同時(shí),Axin還與Arkadia和Smad7形成一個(gè)復(fù)合物,以增強(qiáng)TGF-β/Smads通路信號(hào)傳導(dǎo)。而被激活的Smad復(fù)合物與TAZ和YAP結(jié)合,然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核以激活以Smad為主的纖維化基因。

4 結(jié) 語(yǔ)

新近,研究發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號(hào)通路在腫瘤發(fā)生、多種組織和器官的纖維化等疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)為,在腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的發(fā)生發(fā)展中Wnt/β-catenin信號(hào)通路誘導(dǎo)的間皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化、血管新生以及慢性炎性反應(yīng)可能是引起腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化的重要因素。目前臨床上基于Wnt/β-catenin信號(hào)通路抗腹膜透析相關(guān)性腹膜纖維化研究較少,主要集中于動(dòng)物模型,深入了解Wnt/β-catenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)腹膜纖維化的具體作用機(jī)制有助于阻止或者延緩腹膜透析中腹膜纖維化的發(fā)生發(fā)展。`