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WNT信号转导通路及其在子宫内膜疾病中的研究进展

2015-02-01梁艳明

中国医药导报 2015年22期
关键词:异位症内膜途径

梁艳明

辽宁省锦州市中心医院妇产科,辽宁锦州 121000

WNT 基因是高度保守的发育基因的大家族,为重要的细胞信号分子,在胚胎发育过程中参与决定细胞命运、细胞增殖、分化、运动及凋亡,在成人组织中参与维持组织平衡,最近其在调节多种干细胞和祖细胞的分化和/或增殖中的作用引起了学者的关注,信号转导过程发生异常会导致细胞生长、分化、代谢及生物学异常,引起多种疾病发生。WNT 通路可能参与了子宫发育及维持子宫内膜的功能,与雌激素诱导的子宫内膜增殖有关, 本文对WNT 信号通路与子宫内膜发育、子宫内膜异位症及子宫内膜癌相关关系的研究进展加以综述。

1 WNT 基因及其信号通路

WNT 基因是高度保守的发育基因的大家族,第1 个WNT 基因——WNT-1,是Nusse 等[1]在有关小鼠乳腺癌的一项研究中发现的,研究使用小鼠乳头瘤病毒(mouse mammary tumor virus,MMTV)诱导乳腺癌,由于该基因中存在MMTV 激活位点, 因此被命名为int-1[2]。 之后又有研究证明,int-1 与果蝇属体节极性基因Wingless 为同源基因, 又将二者结合, 称为WNT 基因。 目前已克隆出19 种WNT 基因家族的成员,编码具有22 个或24 个半胱氨酸残基的保守糖蛋白,是重要的细胞信号分子,其在胚胎发育过程中参与决定细胞命运、细胞增殖、分化、运动及凋亡;在成人组织中参与维持组织平衡;最近其在调节多种干细胞和祖细胞的分化和/或增殖中的作用引起了学者的关注[3-5]。

WNT 信号通路是对控制发育起重要作用的信号途径,信号转导过程发生异常或障碍,会导致细胞生长、分化、代谢及生物学异常,通路异常与多种疾病有关,如骨质疏松、各种退行性疾病甚至肿瘤[6-8]。 WNT信号转导通路主要分为3 种类型: 经典的WNT 信号转导途径(canonical WNT/β-catenin pathway), 通过β-catenin 核易位,激活靶基因的转录活性,其靶基因包括参与细胞发育、 细胞增殖及细胞迁移的相关因子,如c-myc,细胞周期素蛋白D1(cyclin D1),CD44,基质裂解蛋白(matrilysin),基质金属蛋白酶(matrix met alloproteinases,MMPs),尿激酶型纤溶酶原激活物受体(urokinase plasminogen activator receptor,uPAR)等[9]。非经典的WNT 信号转导途径主要包括细胞平面极性途径(the planar cell polarity pathway,PCP 途径)及WNT/Ca2+途径,这2 个途径不通过β-catenin 来发挥作用甚至还会对核内β-catenin 活性起抑制作用[10]。 PCP 途径涉及RhoA 蛋白和Jun 激酶(JNK),主要控制胚胎的发育时间和空间。 在细胞水平上,此途径通过重排细胞骨架来调控细胞极性[11]。 WNT/Ca2+途径可诱导细胞内Ca2+浓度增加并激活Ca2+敏感的信号转导组分,可以拮抗WNT/β-catenin 通路,对其起抑制作用[10-13]。

此外,WNT 信号转导通路可以被多种拮抗因子所拮抗,包括分泌性卷曲相关蛋白(secreted frizzledrelated protein,sFRP)、WNT 抑制因子1(WNT inhibitory factor 1,WIF1)、分泌蛋白SOST 以及DKK 家族的分泌蛋白 (Dickkopf family of secreted proteins,Dkk)[14]。sFRPs 及WIF 与WNT 结合,sFRPs 还与受体FZD 结合,同时作用于经典及非经典的WNT 信号途径,从而发挥拮抗剂的作用[15]。 DKK 家族成员及SOST 可以通过与LRP5/LRP6 联合受体相互作用来阻止经典途径中WNT-FZD-LRP5/LRP6 复合物形成[16]。 WNT 信号通路拮抗因子在很多疾病如乳腺癌等肿瘤、骨质疏松等退行性疾病中出现异常, 提示其可能通过与WNT通路的相互作用而参与了疾病的发病过程[9]。

2 WNT 信号通路在子宫内膜发育及子宫内膜疾病中的作用研究

2.1 WNT 信号通路在子宫内膜发育中的作用研究

WNT 配体家族在胚胎发育、调节干细胞作用、细胞分化及组织稳态中起重要作用,越来越多的研究依据显示该通路在多物种的生殖系统的发育和分化中起关键作用。 在鼠类,WNT 信号通路已被认为是子宫发育、 着床以及早期滋养细胞发育的基本信号通路。通过基因敲除方法进行研究, 发现WNT-4、WNT-5缺乏可以导致雌性小鼠生殖道发育异常[17-18],WNT4还与小鼠子宫内膜的蜕膜化有关[19]。WNT7a 基因敲除的小鼠出现子宫内膜蜕膜化异常从而可导致不孕[20]。 最近的研究也显示, 多种WNT 基因配体如WNT4、WNT5a、WNT7a、WNT11、WNT16、FZD10 与新生小鼠的子宫内膜腺体发育有关[21]。 在人类,WNT 通路也与子宫内膜细胞增殖及蜕膜化等有关[22-23]。Nei 等[24]在增殖期子宫内膜细胞核内发现了β-catenin 聚集, 而在内膜分泌期这种核内聚集消失,Hou 等[25]发现WNT/β-catenin 途径抑制剂sFRP2 可以抑制雌激素诱导的子宫内膜增殖,表明WNT/β-catenin 途径与雌激素引起的内膜增殖有关,该途径参与维持了雌激素诱导的内膜增殖与孕激素诱导的内膜分化间的平衡[26]。

2.2 WNT 通路在子宫内膜异位症中的研究

随着WNT 通路在子宫内膜发育中作用的研究,有研究者对其在子宫内膜异位症中的可能作用也进行了研究。Wu 等[27]通过基因芯片筛查发现WNT 信号通路中WNT2 及FZD1 在子宫内膜异位症中存在差异表达。 Gaetje 等[28]采用实时定量多聚合酶链反应(real-time PCR)及原位杂交方法对内异症患者的腹膜中WNT4、WNT5a、WNT7a 的表达进行了研究,结果发现在15 例患者中有8 例患者的腹膜中有WNT7a 的表达,而18 例对照组中仅3 例有WNT7a 的表达,从而证明了化生途径可能参与了内异症的发病。Cheng 等[29]研究发现WNT 通路抑制因子sFRP1 在增殖期子宫内膜及内异症异位组织中表达增加,可能与sFRP1 能诱导血管形成有关。而Aghajanova 等[30]发现子宫内膜异位症组细胞中sFRP1 及DKK1 均明显下调,并发现内异症中存在WNT 经典及非经典途径的激活。

子宫内膜异位症为一种复杂性疾病,国外有学者采用全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)来发现与疾病发病相关的特定基因,Uno 等[31]研究发现: 位于染色体1p36 上的WNT4 基因包含的位点rs16826658 与子宫内膜异位症的发病有关,WNT4 基因对于女性生殖道发育起重要作用,也与卵泡发育和类固醇激素生成有关,很有可能是为子宫内膜异位症的候选基因之一。Painter 等[32]采用相同方法对英国和澳大利亚的3194 名子宫内膜异位症患者及7060 名对照人群进行了研究, 除了发现与子宫内膜异位症发病最强的相关位点位于染色体7p15.2 上,可能与NFE2L3 和HOXA10 基因有关外,该研究还同时进一步证实了1p36 染色体上rs7521902 位点与子宫内膜异位症的发病有关,这一位点与WNT4 基因接近。

这些研究结果表明WNT 通路在内异症发病中起作用, 但仅仅局限于基因表达的研究还远远不够,还需要深入探讨其在发病机制中的作用, 以为早期诊断、预测复发及进行新的治疗提供依据。

2.3 WNT 信号通路在子宫内膜癌中的研究

WNT 信号通路与细胞发育、细胞分化增殖、细胞迁移有关,其中某个因子发生突变或蛋白表达异常均可导致疾病包括肿瘤的发生, 近年来WNT 通路在肿瘤发病中的作用已经成为研究热点。 Bui 等[33]研究发现子宫内膜癌患者内膜中WNT4 mRNA 表达明显下调,表明WNT4 可能参与了内膜癌的发病,该研究同时发现了WNT2、WNT3、WNT5a 在内膜癌中表达也出现了下调。 随后的研究表明,WNT/β-catenin 信号通路包括β-catenin 基因激活突变及APC 基因失活突变等可能在内膜癌发病早期起很大的作用[34],与正常子宫内膜相比, 子宫内膜癌中β-catenin 聚集明显升高, 与β-catenin 基因发生单个碱基的错义突变有关[35]。 近期Liu 等[36]研究也发现:β-catenin 的编码基因——CTNNB1 基因第3 外显子突变可能与低分化、低分期的年轻妇女的子宫内膜样腺癌的侵袭启动有关。 基因突变可能是导致β-catenin 聚集进而引起子宫内膜癌发生的重要分子事件,这可能为子宫内膜癌的早期诊断及预后判断提供新的方法和依据, 以βcatenin 作为基因或药物治疗的靶点可望改善子宫内膜癌的疗效。

3 展望

成人组织中WNT 信号的异常活化还与很多其它肿瘤的发病有关,如直肠癌[37]、卵巢癌[4]、乳腺癌[38]、肺癌[39]等。 可能机制与WNT 途径与其下游分子相互作用而加速细胞周期、 细胞增殖及抑制凋亡有关,与WNT 途径激活细胞间黏附分子及细胞外基质蛋白从而提高肿瘤细胞的运动迁移和转移能力有关。

目前关于WNT 信号通路与子宫内膜疾病发病的研究仅仅局限于该通路上的因子的表达研究,但却为我们进一步探讨WNT 信号通路的作用机制提供了可信的依据,深入地研究通路中各因子疾病发病中的作用及其机制将为通路特异性的靶基因治疗在子宫内膜疾病治疗中的可能应用提供理论依据。

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