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Wnt3a在相关肿瘤中的作用

2024-07-15 26 上传者：管理员

摘要：Wnt信号通路异常与肿瘤的发生、发展密切相关。Wnt3a是经典Wnt信号通路的代表性配体蛋白，在多种肿瘤细胞中异常高表达并发挥原癌基因作用。该文重点从Wnt3a在肝癌、结直肠癌、肺癌、前列腺癌中的表达水平，对肿瘤细胞周期调控，对肿瘤发生、发展过程中细胞增殖、分化和迁移的调控，对肿瘤血管生成和对抗肿瘤药物耐药的调控，以及与结合分子的相互作用进行综述。明确Wnt3a在肿瘤发生、发展过程中发挥的作用和方式，为探寻肿瘤发生、发展的分子机制奠定基础，特别是Wnt3a在肿瘤诊断和Wnt信号通路抑制剂在肿瘤治疗中表现出的潜在价值，可为寻找肿瘤早期诊断和精准治疗的分子靶点提供新的方向和思路。

关键词：
Wnt3A
前列腺癌
结直肠癌
肝癌
肺癌
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Wnt基因于1982年被发现，在小鼠中称为Int基因，在果蝇中称为Wingless基因，二者统称为Wnt基因。Wnt基因介导的信号转导途径称为Wnt信号通路，由Wnt配体蛋白、Wnt受体蛋白及相关附件组成。Wnt配体蛋白是由Wnt基因编码的一类富含半胱氨酸的分泌性糖蛋白，目前已知的Wnt蛋白至少有19种，包括Wnt1、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a等。Wnt配体蛋白与Wnt受体蛋白结合后激活Wnt信号通路[1]。Wnt信号通路在胚胎发育，以及细胞增殖、凋亡、分化、极性形成、迁移等生理病理过程中发挥关键的调控作用。

根据是否依赖β-连环蛋白(β-catenin)的参与，Wnt信号通路可分为依赖β-catenin的经典信号通路和不依赖β-catenin的非经典信号通路。根据Wnt配体蛋白功能，其可分为激活经典Wnt信号通路的Wnt1类和激活非经典Wnt信号通路的Wnt5a类，Wnt1类主要包括Wnt1、Wnt2、Wnt2b、Wnt3、Wnt3a、Wnt7a、Wnt8、Wnt8b及Wnt10a。Wnt5a类主要包括Wnt4、Wnt5a及Wnt11。非经典Wnt信号通路可分为Wnt/Ca2+信号通路和Wnt/平面细胞极性信号通路。经典Wnt信号通路主要控制细胞增殖，而非经典Wnt信号通路主要调节细胞的极性和迁移，2条信号通路形成了一个相互调节的网络。经典Wnt信号通路又称为Wnt/β-catenin信号通路。在细胞质中，酪蛋白激酶1、糖原合成酶-3β、腺瘤性息肉蛋白、轴蛋白1/2蛋白结合形成β-catenin降解复合物，β-catenin与之结合而降解。经典Wnt信号通路激活后，Wnt配体蛋白与卷曲基因(Frizzled)受体蛋白、低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP 5/6)协同受体结合，激活接头蛋白而解离β-catenin降解复合物，保护β-catenin不被降解，β-catenin在细胞质中积累并转移至细胞核中，与T淋巴细胞特异性转录因子和淋巴增强因子相互作用调节下游基因，最终促进参与细胞增殖、分化和迁移基因的表达，如c-Myc基因和金属蛋白酶(MMPs)基因[2]。Wnt/β-catenin信号通路在真核细胞中高度保守，胞外Wnt配体蛋白通过自分泌和旁分泌方式与膜受体结合而将之激活。Wnt/β-catenin信号通路的异常激活与肿瘤的发生、发展密切相关[3]。

1、Wnt3a在细胞中的作用

Wnt3a基因位于人染色体1q42上，Wnt3a是经典Wnt信号通路的代表性配体蛋白。Wnt3a通过结合Frizzled受体蛋白和LRP 5/6抑制细胞浆中的蛋白降解复合物活性，保护β-catenin不被磷酸化而降解，β-catenin在细胞浆中积累并激活经典Wnt信号通路。Wnt3a参与众多重要细胞功能的调节，如增殖、分化、自我更新、迁移、侵袭和凋亡[4]。有研究表明，Wnt3a参与神经干细胞、造血干细胞等多种干细胞的增殖和分化调控；诱导小鼠乳腺上皮HC11细胞迁移、侵袭和集落形成；下调卵巢上皮细胞E钙黏蛋白的表达，并促进其增殖[5]。在小鼠胚胎干细胞中，Wnt3a通过上调B淋巴细胞瘤-2基因等抗凋亡因子和下调促凋亡因子来抑制细胞凋亡[6]。DOUBRAVSKÁ等[7]证明小鼠胚胎成纤维细胞产生的Wnt3a可通过抑制人白血病细胞中促分裂原活化的蛋白激酶1/细胞外调节蛋白激酶(ERK)1/2和核因子-κB进而抑制肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体诱导的细胞凋亡，进一步阐明了Wnt3a在调节细胞凋亡中的重要作用。YUN等[8]证实了Wnt3a通过激活经典Wnt信号通路和ERK促进小鼠胚胎成纤维细胞增殖。Wnt3a抑制间充质干细胞向成骨细胞或脂肪细胞分化，并且与可产生Wnt3a的TW3R饲养细胞共培养能够明显促进多能干细胞和胚胎干细胞的生长[9]。在造血系统中，激活Wnt3a信号通路使成熟的干细胞生长因子受体(-)的骨髓细胞重新获得造血祖细胞样的更新和分化能力，细胞移植至新生小鼠的肝脏后能诱导分化出淋巴系、髓系和红系细胞[10]。Wnt3a不仅能激活经典Wnt/β-catenin信号通路，还能激活非经典Wnt信号通路中的关键分子RhoA 鸟苷三磷酸酶和Rho相关激酶。ROSSOL-ALLISON等[11]发现Wnt3a通过激活小鼠胚胎间充质干细胞中的Rho和β-catenin诱导间充质干细胞向成骨细胞分化。说明经典和非经典Wnt信号通路在下游调控网络的界限并不清晰，二者的作用机制存在交叉和重叠。以上结果表明Wnt3a在各种细胞过程中发挥着关键作用，并且Wnt3a发挥着类似原癌基因的作用，促进肿瘤的发生和发展，Wnt3a有可能作为疾病诊断和治疗的靶分子。

2、Wnt3a在肿瘤细胞中高表达

原癌基因、抑癌基因的异常表达，以及细胞内信号通路异常激活与肿瘤的发生、发展密切相关。Wnt3a与Wnt3高度同源，氨基酸序列相差约15.00%。Wnt3a在肝癌[12]、结直肠癌(CRC)[13]、前列腺癌[1]和肺癌[14]等肿瘤中异常高表达，通过激活ERK和经典Wnt信号通路促进肿瘤的发展和转移。除了上述肿瘤，在口腔癌组织中，Wnt3a表达水平也明显高于正常组织[15]。在胶质母细胞瘤细胞系中Wnt3a的表达水平与肿瘤的分级和侵袭能力显著相关[16]。在甲状腺癌中，Wnt3a的表达水平与肿瘤的大小和囊泡侵袭程度相关[17]。本文主要回顾Wnt3a在肝癌、CRC、肺癌和前列腺癌中促进肿瘤发生、发展的作用。

2.1 Wnt3a与肝癌

中国国家癌症中心2023年全国癌症报告显示，我国肝癌死亡人数在所有患癌患者中排第2位，高达31.65万人[12]。肝癌的风险因素包括病毒性肝病，如乙型病毒性肝炎(以下简称乙肝)和丙型病毒性肝炎(以下简称丙肝)等。绝大多数原发性肝癌为肝细胞癌(HCC)。PAN等[18]研究证实HCC组织中的Wnt3a表达水平明显高于癌旁组织(96.25% vs.46.25%),92.50%的HCC患者血清中循环的Wnt3a表达水平高于800 ng/L,且与甲胎蛋白(AFP)水平、肝硬化严重程度、乙肝病毒载量、分化程度、肿瘤转移密切相关。与之一致的是，ZHENG等[19]观察到Wnt3a表达水平在HCC的发展过程中呈动态上升趋势，单独检测血清Wnt3a表达水平诊断HCC有很高的特异度和灵敏度，另外联合检测血清Wnt3a与AFP水平诊断HCC的灵敏度可达93.90%。同时ZHENG等[19]也证实了Wnt3a在HCC组织中的表达水平明显高于癌旁组织，且Wnt3a高表达HCC患者的生存率明显降低，敲低Wnt3a可导致HCC细胞周期停滞，抑制肿瘤细胞增殖、集落形成和荷瘤小鼠肿瘤生长。LU等[20]报道71.80%的HCC患者的Wnt3a和c-Myc表达水平较高，Wnt3a表达水平与其靶基因MMP-7和c-Myc的表达水平呈正相关，并且与Notch3表达水平和发状分裂相关增强子1的表达水平也有明显相关性；敲低Wnt3a会导致c-Myc和细胞周期蛋白D1(cyclin D1)表达水平降低，而p21和p27表达水平升高，HCC细胞出现G0/G1期细胞周期停滞；Wnt3a的下调导致丝裂原活化蛋白激酶信号通路抑制进而降低MMP-2/-7/-9的表达水平，HCC细胞的迁移和侵袭受到明显抑制。另外，Wnt3a表达水平升高能增强由缺氧诱导的HCC细胞上皮-间质转化，从而减少肿瘤细胞的死亡[21]。YANG等[22]证实微小RNA(miR)-195作为一种抑癌因子在HCC组织和HCC细胞HepG2中表达下调，与Wnt3a的上调有关。miR-195通过作用于Wnt3a, 调节细胞增殖、细胞周期和细胞凋亡。miR-195-5p作为一种抑癌因子在胆囊癌中表达下调也与Wnt3a的上调有关，miR-195-5p通过作用于Wnt3a调节细胞增殖和凋亡[23]。索拉非尼通过抑制经典Wnt信号通路提高顺铂对HCC细胞的生长抑制作用，而Wnt3a能够阻断索拉非尼诱导的HCC细胞的生长抑制作用[24]。体内外实验均证实硫酸酯酶2通过上调HCC细胞中Wnt3a的表达水平激活Wnt信号通路而发挥致癌作用[25]。LIU等[26]证实，在HCC细胞中丙肝病毒核心蛋白协同并增强Wnt3a介导的β-catenin转录活性，上调c-Myc、cyclin D1和结缔组织生长因子等Wnt靶基因进而促进细胞增殖和肿瘤生长。磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3(GPC3)通过协同激活Wnt3a/β-catenin信号通路促进HCC细胞增殖，HS20是特异性针对GPC3的人单克隆抗体，通过阻断GPC3与Wnt3a的结合而抑制Wnt信号通路激活，体内外实验均证实HS20能够抑制Wnt3a介导的HCC细胞增殖和肿瘤生长[27]。以上研究提示，Wnt3a通过调控细胞周期、上皮-间质转化等过程，促进肝癌细胞增殖、转移及对抗肿瘤药物的耐药，血清Wnt3a可用于HCC的辅助诊断，并且Wnt3a具有作为抗肿瘤药物作用靶点的潜质。

2.2 Wnt3a与CRC

CRC是全球癌症相关的第3大死因[28]。上皮-间质转化是肿瘤进展的重要标志，Wnt3a在CRC细胞中过度表达并促进肿瘤细胞上皮-间质转化进程[29]。Wnt3a在CRC原发组织中的高表达水平说明Wnt3a在早期已经参与肿瘤的发展过程，并且其表达水平与肿瘤转移程度呈正相关[30]。与上述结果相呼应的是有研究证实二甲双胍通过阻断Wnt3a/β-catenin信号通路抑制CRC的干细胞活性和上皮-间质转化进程，提高肿瘤细胞对化疗药物的灵敏度[31]。同时最新研究证实，受体相互作用蛋白激酶1(RIP1)通过Wnt3a/RIP1/β-catenin信号通路诱导上皮-间质转化，从而促进CRC转移和恶性发展[32]。血管生成和细胞凋亡在CRC发展过程中发挥关键作用。有研究显示，组织型转谷氨酰胺酶(TGM2)通过Wnt3a/β-catenin/cyclin D1信号通路调控 CRC 细胞存活能力、血管生成及细胞凋亡，因此，阻断TGM2可抑制肿瘤细胞生长[33]。Wnt3a可通过诱导血管内皮生长因子、MMPs和分泌型卷曲相关蛋白等因子促进肿瘤细胞血管生成[13]。另有研究表明，氯硝柳胺通过调节自噬抑制Wnt信号通路，从而减弱CRC细胞增殖能力[34]。氯法齐明有抑制Wnt信号通路的能力，也许能有效治疗CRC[35]。上述研究表明，Wnt3a在CRC中发挥着原癌基因作用，异常高表达的Wnt3a通过调控肿瘤细胞血管生成、上皮-间质转化和细胞周期促进肿瘤细胞增殖和迁移，并且Wnt3a有可能作为分子靶点用于CRC的治疗。

2.3 Wnt3a与肺癌

肺腺癌和鳞癌是两种最主要的非小细胞肺癌(NSCLC)。Wnt3a通过上调Notch3、N-钙黏蛋白和波形蛋白表达水平促进上皮-间质转化进而提高NSCLC细胞迁移能力[36]。最近有研究证实，在NSCLC细胞中高尔基体磷酸蛋白3通过上调细胞骨架相关蛋白4促进Wnt3a分泌并激活经典Wnt信号通路进而促进肿瘤细胞转移和干细胞性维持[37]。值得关注的是空气细颗粒物PM2.5也可通过提升外泌体中Wnt3a表达水平激活Wnt信号通路进而增加罹患肺癌风险[38]。此外，circ0101675是Wnt3a的正相调控因子，circ0101675/miR-1278/Wnt3A/Wnt5A信号通过内源性RNA竞争机制促进肿瘤恶性发展[39]。上述研究提示Wnt3a具有作为治疗肺癌药物靶点的潜质。

2.4 Wnt3a与前列腺癌

前列腺癌是男性第2大常见恶性肿瘤。Wnt3a表达水平在前列腺癌细胞中异常升高，动物模型研究证实，高表达水平的Wnt3a促进肿瘤细胞发生骨转移[40]。有研究证实，Wnt3a通过升高细胞中β-catenin、角蛋白18、细胞黏附分子44、骨形态发生蛋白4水平促进前列腺癌细胞增殖和迁移[1]。肿瘤坏死因子受体相关因子 6(TRAF6)是一类促炎性细胞因子，在前列腺癌细胞中TRAF6是Wnt3a激活其靶基因的必要协同调控因子，促进Wnt信号通路激活和肿瘤演进[41]。跨膜蛋白 64(Tmem64)是Wnt3a的负性调控因子，Tmem64过表达抑制Wnt3a的分泌。在肿瘤转移灶中，Tmem64表达明显下调而Wnt3a则呈高表达[42]。以上研究证明了Wnt3a在前列腺癌发病机制中的重要调控作用。

3、结论与展望

综上所述，Wnt3a在肝癌、CRC、肺癌、前列腺癌等肿瘤细胞中发挥原癌基因作用，Wnt3a异常高表达并激活Wnt信号通路，通过调控细胞周期、细胞凋亡、肿瘤血管生成、上皮-间质转化等关键过程促进肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移，并介导肿瘤细胞对抗肿瘤药物的耐药。敲低Wnt3a表达可导致细胞周期阻滞，从而抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭，提高肿瘤细胞对抗肿瘤药物的灵敏度，同时血清Wnt3a在肝癌诊断中表现出良好的特异性，预示Wnt3a不仅可作为肿瘤治疗的分子靶点，还可能成为诊断部分肿瘤的特异性标志物。但将Wnt3a作为肿瘤诊断和治疗的生物标志物还面临一些挑战，包括：(1)有效且安全的可用作治疗性药物的Wnt3a抑制剂尚待研发。(2)缺乏有力的基础和临床试验验证Wnt3a用作肿瘤治疗靶点的实用价值。(3)健康人群Wnt3a表达水平范围、Wnt3a分析检测方法及检测质量控制尚未达成统一共识。随着对Wnt3a分子结构和作用了解的不断深入，Wnt3a在肿瘤中的作用将获得全面揭示。随着药物研制技术和检验检测技术的不断进步，将Wnt3a作为肿瘤诊疗生物标志物也有望进入临床实际应用，实现更为精准和个性化的肿瘤诊疗。

参考文献:

[6]张锡峰,胡代曦,芦永良,等.Wnt3a过表达对小鼠胚胎肝干细胞凋亡的抑制作用[J].细胞与分子免疫学杂志,2013,29(12):1277-1280.

文章来源:粟薇,梁建,刘宇,等.Wnt3a在相关肿瘤中的作用[J].检验医学与临床,2024,21(13):1977-1980+1984.