Wnt信号通路在星形胶质细胞中的研究进展

Wnt信号通路在星形胶质细胞中的研究进展

张同1杨金伟1马微2何媛3李力燕2郭建辉

（1昆明理工大学附属医院、云南省第一人民医院普外二科云南昆明650032）

（2昆明医科大学神经科学研究所云南昆明650500）

（3昆明理工大学附属医院、云南省第一人民医院消化内科云南昆明650032）

【摘要】神经系统疾病会活化星形胶质细胞，星形胶质细胞与神经系统疾病密切相关，但对其具体调控机制知之甚少。星形胶质细胞内Wnt信号通路激活后会调控其生物学功能，进而能够影响疾病进程。本文探究了星形胶质细胞内wnt信号通路是如何调控星形胶质细胞参与神经系统疾病进程。

【关键词】Wnt信号通路；星形胶质细胞；神经系统疾病；神经退行性疾病；神经病理痛；胶质瘤

【中图分类号】R74【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2019）03-0006-02

ResearchprogressofWntsignalingpathwayinastrocytes

ZhangTong1,YangJinwei1,MaWei2,HeYuan3,LiLiyan2,GuoJianhui(correspondentauthor)1,

1AffiliatedHospitalofKunmingUniversityofTechnology,DepartmentofGeneralAffairs,No.1People'sHospitalofYunnanProvince,KunmingYunnan650032,China;

2InstituteofNeuroscience,KunmingMedicalUniversity,KunmingYunnan,650500,China;

3AffiliatedHospitalofKunmingUniversityofTechnology;DepartmentofDigestiveMedicine,No.1People'sHospitalofYunnanProvince,KunmingYunnan650032,China

【Abstract】Nervoussystemdiseasescanactivateastrocytes,astrocytesarecloselyrelatedtonervoussystemdiseases,butlittleisknownaboutitsregulationmechanism.TheactivationofWntsignalingpathwayinastrocytescanregulateitsbiologicalfunction,andthenaffectthediseaseprogression.Thispaperexploreshowthewntsignalingpathwayinastrocytesregulatesastrocyteinvolvementintheprogressionofnervoussystemdiseases.

【Keywords】Wntsignalingpathway;Astrocytes;nervoussystemdiseases;Neurodegenerativediseases;Neuropathicpain;Glioma

1.引言

星形胶质细胞是中枢神经系统中数量最为庞大的一群细胞，并且在中枢神经系统中扮演着十分重要的角色，能够调节神经发生、突触形成、神经营养因子的转录、神经再生和神经保护等重要生物学功能。大量研究表明，星形胶质细胞的异常与各类神经系统疾病都紧密相关，而Wnt信号通路调控星形胶质细胞参与了这类疾病的进程。本文就Wnt信号通路如何调控星形胶质细胞与各类神经系统疾病之间的关系进行了综述，为神经系统疾病的治疗提供理论基础。

2.Wnt信号通路

2.1Wnt信号通路的发现及组成

1982年，Nusse以及Varmus在研究小鼠乳腺病毒过程中发现了Wnt基因，他们发现腺病毒的插入位点可能是一种新的致癌机制，并将该途径中第一种发现的基因命名为INT1；进一步研究发现INT1同源基因可使正常发育的果蝇表现为无翅，便将其称作Wingless。随着该途径中发现的成员越来越多，于是便将INT1、Wingless合称为Wnt，以表示INT1/Wingless家族基因，Wnt1（INT1）便是第一位家族成员。Wnt信号通路主要包含有:Wnt配体、卷曲蛋白（Frizzlled，Fzd）、β-连环蛋白（β-catenin）、蓬乱蛋白（Dishevelled，Dvl）、糖原合成激酶-3β（glycogensynthasekinase3β，GSK-3β)、低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（Low-densitylipoproteinreceptor5/6，LRP-5/6）等[1，2]。迄今为止，在哺乳动物中共发现了19种Wnt蛋白，它们长度均在350～400个氨基酸之间，以及10种FZD受体，它们均是富含半胱氨酸的蛋白。

3.Wnt信号通路在星形胶质细胞中的调控作用

星形胶质细胞一词最早由Michael在1891年观察脑组织标本发现星形细胞而提出，但并非所有的星形胶质细胞都是星形细胞，它们是一群高度异质的神经细胞群的总称，主要分布在中枢神经系统的灰质和白质中，占脑细胞总量的50%，负责维持神经组织的内稳态[3]，在大脑生理活动中发挥着重要作用。星形胶质细胞活化后能够参与到神经元的代谢以及营养支持、血脑屏障的再生、兴奋毒性、氧化应激、白细胞浸润以及神经发生和轴突再生等一系列生理活动。研究显示，阿尔茨海默症（Alzheimerdisease，AD）、帕金森病（Parkinsondisease，PD）、癫痫、雷特综合征、亨廷顿病以及肌萎缩侧索硬化症等一系列神经系统疾病中都有星形胶质细胞活化，并且越来越多的证据显示，活化的星形胶质细胞中Wnt信号通路被激活，能够调控星形胶质细胞生物学功能参与神经疾病进程。

3.1Wnt信号通路调控星形胶质细胞增殖

神经损伤后，星形胶质细胞的增殖对神经功能的恢复起着关键作用，能够对神经元起着保护以及促进神经元再生的作用，而星形胶质细胞的增殖受到Wnt信号通路的调控。陆等[4]研究发现，Wnt信号通路正调控因子Dixdc1（DIXdomaincontaining1）参与对星形胶质细胞增殖的调控，他们在大鼠急性创伤性脑损伤（acutetraumaticbraininjury，TBI）模型中发现，TBI后损伤同侧皮质组织中，星形胶质细胞特异性标记物GFAP阳性细胞明显增多，且细胞增殖标记物Ki-67以及Dixdc1在星形胶质细胞中均呈阳性表达，这表明脑损伤促进了星形胶质细胞的增殖并且这一过程受到wnt信号通路的调控。

3.2Wnt信号通路调控星形胶质细胞影响神经退行性疾病进程

神经退行性疾病是由神经元功能缺失而导致的一类神经系统疾病，主要包括有：AD、PD等。Seib等[5]发现，内源性Wnt拮抗剂Dkk1随着年龄的增加而增加，从而抑制神经发生以及增值，而Dkk1敲除小鼠中Wnt信号蛋白表达显著增加，促进了神经发生并改善了空间记忆。PI3K/Akt与Wnt/β-catenin信号通路级联反应是调控胶质细胞炎症反应的关键靶点，这对PD的治疗可能具有重要意义。与此同时，通过诱导星形胶质细胞转分化为神经元可能是治疗PD的一个潜在手段。Rivetti等[6]用联合诱导剂NeAL218（NEUROD1、ASCL1和LMX1A、microRNAmiR218）在体外实验中成功诱导人星形胶质细胞重编程为诱导多巴胺神经元（induceddopamineneurons，iDANs），并且使用GSK-3β抑制剂CT99021后能够影响染色质重塑、显著提升重编程的效率，可使重编程效率最高达到16%。L’Episcopo等[7]在野生型以及β-catenin转基因小鼠中研究发现，1-甲基-4苯基-1,1,3,6-四氢吡啶（1‐methyl‐4‐phenyl‐1,2,3,6‐tetrahydropyridine，MPTP）诱导多巴胺能神经元凋亡后会激活星形胶质细胞内Wnt/β-catenin信号通路并诱导其向多巴胺神经元前体细胞转分化，对神经功能恢复起着至关重要的作用。星形胶质细胞重编程使得细胞替代疗法成为可能，星形胶质细胞直接重编程为多巴胺神经元，可以避免通过使用细胞移植而产生的免疫移植，可替代损伤的神经元发挥其生物学功能，从而达到治疗的效果。

3.3Wnt信号通路调控星形胶质细胞参与神经病理性疼痛

神经病理性疼痛（neuropathicpain，NP）是由于神经损伤或者神经系统中其他形式的压力以及疾病所引起的。尽管针对NP的研究已有几十年的历史，但对其发病机制仍未明确，临床上针对其治疗方式也十分有限。研究发现，星形胶质细胞中Wnt/Ryk信号通路的激活可能在神经病理性疼痛发展中起着至关重要的作用。杨等[8]发现，大鼠脊神经结扎（Spinalnerveligation,SNL）后3-14天，Wnt1以及配体Ryk表达显著上调；免疫组化结果显示，Wnt1在S100（活化星形胶质细胞标记物）阳性细胞中显著表达；体外实验中表明，Wnt1与Ryk相互作用会增加CCL2的表达以及促进其释放，CCL2与G蛋白偶联受体CCR2结合激活小胶质细胞，激活后的小胶质细胞释放出各种介质破坏正常神经回路、增加SG神经元兴奋性从而致使神经敏化。与此同时，注射Ryk抑制剂后能显著抑制CaMKII以及PKCγ的活性从而减少CCL2的释放，进而缓解神经病理性疼痛并抑制炎症反应。

3.4Wnt信号通路调控星形胶质细胞与胶质瘤之间的“crosstalk”

胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性脑肿瘤之一，且患者预后较差。根据细胞类型，胶质瘤可分为星形细胞瘤、室管膜瘤、少突胶质瘤、神经元-星形细胞瘤和髓母细胞瘤。胶质瘤细胞来源有：神经干细胞、星形胶质细胞、少突胶质前体细胞、神经元。由于星形胶质细胞特异性标记物GFAP的启动子可控制不同癌基因的表达，且人胶质细胞中成功提取出GFAP+星形胶质细胞，表明星形胶质细胞可能是胶质瘤最主要细胞来源之一。研究星形胶质细胞与胶质瘤细胞之间的“crosstalk”对阐明胶质瘤的发病机制有着重要作用。陆等[9]研究发现，胶质瘤微环境能够通过上调Wnt/β-catenin信号通路激活星形胶质细胞，使之成为反应性星形胶质细胞，并呈现出上皮间质样转变，而肿瘤侵袭以及增值能力也随之加强，而这一结果可能是星形胶质细胞细胞外基质被降解而导致的。Oliveira等[10]发现，胶质瘤细胞分泌的蛋白能够调节星形胶质细胞分泌多种与细胞粘附、炎症等相关蛋白；此外，她们还发现，这种旁分泌可能通过调节Wnt、AKT以及JNK等信号通路反馈调节胶质瘤细胞的存活、迁移以及凋亡等。

4.总结与展望

神经系统疾病发病呈逐年增加的趋势，且目前尚未有有效的治疗方式，多采取保守治疗为主。神经系统疾病会活化体内星形胶质细胞，能够激活体内Wnt信号通路。Wnt信号通路的激活能够反作用于星形胶质细胞，并且能够影响神经疾病进程，但是其具体分子作用机制还尚未明确，有待深入研究。

【参考文献】

[1]MacDonaldBT,HeX:FrizzledandLRP5/6ReceptorsforWnt/β-CateninSignaling.ColdSpringHarborPerspectivesinBiology2012,4(12):S107.

[2]YanL,RubinB,BodinePVN,BilliardJ:Wnt5ainduceshomodimerizationandactivationofRor2receptortyrosinekinase.JournalofCellularBiochemistry2010,105(2):497-502.

[3]KettenmannH,VerkhratskyA:GlialCells:SpringerNewYork;2013.

[4]LuH,JiangR,TaoX,DuanC,HuangJ,HuanWetal:ExpressionofDixdc1anditsRoleinAstrocyteProliferationafterTraumaticBrainInjury.Cellular&MolecularNeurobiology2016:1-9.

[5]DRS,NSC,KE,CP,AM,CPetal:LossofDickkopf-1RestoresNeurogenesisinOldAgeandCounteractsCognitiveDecline.CellStemCell2013,12(2):204-214.

[6]RivettidVCP,RomanovRA,SpigolonG,MasiniD,Martín-Monta?ezE,ToledoEMetal:InductionoffunctionaldopamineneuronsfromhumanastrocytesinvitroandmouseastrocytesinaParkinson'sdiseasemodel.NatureBiotechnology2017,35(5):444.

[7]L’EpiscopoF,TiroloC,TestaN,CanigliaS,MoraleMC,SerapideMFetal:Wnt/B-CateninSignalingisRequiredtoRescueMidbrainDopaminergicProgenitorsandPromoteNeurorepairinAgeingMouseModelofParkinson’sDisease.STEMCELLS2014,32(8):2147-2163.

[8]YangQO,YangWJ,LiJ,LiuFT,YuanH,OuYY:RykreceptorsonunmyelinatednervefibersmediateexcitatorysynaptictransmissionandCCL2releaseduringneuropathicpaininducedbyperipheralnerveinjury.MolecularPain,13,(2017-5-01)2017,13:174480691770937.

[9]LuP,WangY,LiuX,WangH,ZhangX,WangKetal:Malignantgliomasinduceandexploitastrocyticmesenchymal-liketransitionbyactivatingcanonicalWnt/β-cateninsignaling.MedicalOncology2016,33(7):1-11.

[10]OliveiraAI,AnjoSI,VieiradCJ,SerraSC,SalgadoAJ,ManadasBetal:Crosstalkbetweenglialandglioblastomacellstriggersthe"go-or-grow"phenotypeoftumorcells.CellCommunication&Signaling2017,15(1):37.