宋育澤 程 輝 姜 鶴

（山東淄博萬杰醫(yī)學院解剖教研室，山東 淄博 255213）

Wnt信號在成年哺乳動物組織更新中的作用

宋育澤 程 輝 姜 鶴

（山東淄博萬杰醫(yī)學院解剖教研室，山東 淄博 255213）

Wnt信號轉(zhuǎn)導途徑調(diào)控者生物體諸多的生化反應(yīng)。成年哺乳動物組織的更新也與wnt信號的調(diào)控有關(guān)，本文對wnt信號在成年哺乳動物腸、毛囊、造血系統(tǒng)和骨等組織更新中的調(diào)控作用作一陳述，以便為從事這方面研究的人員提供參考。

Wnt信號轉(zhuǎn)導途徑；哺乳動物組織；調(diào)控；器官發(fā)育

Wnt信號轉(zhuǎn)導途徑參與細胞多種復(fù)雜的生化反應(yīng)過程。目前認為Wnt通路的組成主要包括細胞外因子（Wnt）[1]、跨膜受體Frizzled（Frz）[2-4]、β-catenin及T細胞趨化因子4（TCF4）[5]等一系列蛋白。細胞外因子Wnt激活的信號通過胞質(zhì)蛋白的相互作用，能夠使胞質(zhì)內(nèi)β-catenin保持穩(wěn)定并累積，β-catenin進而入核與TCF4形成轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體激活靶基因[6-8]（如cyclinD1、c-myc等）的轉(zhuǎn)錄。

Wnt信號不僅參與器官的發(fā)育，還是某些哺乳動物組織器官自我更新所必須的。Wnt信號與疾病發(fā)生之間的關(guān)系非常復(fù)雜，wnt信號通路的異常會打破體內(nèi)正常平衡，導致類似于骨密度異?；虬┌Y等一些病理變化。這里我們著重舉幾個wnt信號參與組織更新的具體例子。

1 腸

小腸吸收上皮有序的排列在眾多絨毛和隱窩中。它們是哺乳動物體內(nèi)更新速度最快的組織。平均 3～5d小鼠的腸上皮細胞就會全部更新一遍。每天有大量的細胞從一種被稱為快速增殖隱窩小室中產(chǎn)生來替換絨毛頂端的凋亡細胞。增殖的隱窩前體細胞與分化的絨毛細胞形成一個完整的不斷向上運動的細胞層。而干細胞則處于隱窩的底部不會隨之向上運動。干細胞增殖緩慢，但卻能夠產(chǎn)生快速增殖前體細胞，后者則具有向所有上皮細胞分化的潛能[9]。

目前研究發(fā)現(xiàn)Wnt信號決定著隱窩-絨毛類細胞的命運。敲除TCF4基因的新生小鼠終末分化的小腸絨毛上皮細胞看似未發(fā)生變化，而隱窩前體細胞則完全缺失。說明隱窩前體細胞的形成需要wnt信號的參與。成年的Wnt信號抑制分子DKK-1轉(zhuǎn)基因鼠完全缺失隱窩，提示wnt作為一個主要的促細胞分裂信號始終參與了隱窩前體細胞的形成[9]。同時轉(zhuǎn)基因表達Wnt信號激動分子R-spondin-1導致腸隱窩過度增殖的結(jié)果也證實了前面的推論。Wnt蛋白主要表達于隱窩上皮細胞[10]，它們不僅能刺激隱窩墻體細胞也能促進位于隱窩底部潘氏細胞的終末分化[11]。

2 毛 囊

多能上皮干細胞存在于毛囊的膨脹區(qū)，它們不僅能產(chǎn)生所有毛發(fā)系的細胞，也能產(chǎn)生Sebocytes 細胞，甚至還能形成濾泡間上皮干細胞[11]。為形成毛發(fā)細胞由膨脹區(qū)向下遷移通過外毛根鞘。在毛發(fā)根部，這些細胞進入一個被稱為出芽基質(zhì)的快速增殖小室，并在那里完成終末分化。

Wnt信號對于毛囊的形成是必須的。敲除lef1基因的小鼠只能產(chǎn)生很少的毛囊[11]。相反的，過表達Lef1后能使毛囊重新生成。同樣的，轉(zhuǎn)基因持續(xù)表達β-catenin后也會誘導更多的毛囊形成[12]。在已經(jīng)形成的毛囊中，Wnt信號同樣重要。膨脹區(qū)干細胞形成頭發(fā)的過程需要β-catenin和Lef1的參與[12]。在已經(jīng)形成毛囊的部位條件敲除β-catenin或者過表達負顯性Lef1會抑制膨脹區(qū)干細胞形成毛發(fā)前體細胞的過程[12]。

許多毛發(fā)角蛋白基因啟動子區(qū)都含有TCF4結(jié)合序列[12]，這使得基質(zhì)中分泌的Wnt蛋白能夠通過β-catenin和Lef1信號通路在控制前體細胞增殖的同時也能促進毛發(fā)細胞的終末分化。這一點與小腸隱窩潘氏細胞相類似。

3 造血系統(tǒng)

大量的實驗說明Wnt信號通路是造血干細胞及其前體細胞重要的調(diào)控因子。造血干細胞和骨髓微環(huán)境都能自發(fā)產(chǎn)生Wnt蛋白。實際上，生理條件下Wnt信號重要的節(jié)點分子TCF4在造血干細胞中始終處于活化狀態(tài)。體外試驗也證實可溶性的Wnt蛋白不僅能促進小鼠造血前體細胞的增殖，還能抑制其分化。同樣的，過表達β-catenin也能促進這些前體細胞的增殖。這些被Wnt蛋白活化的造血干細胞具有更強的重建整個造血系統(tǒng)的能力[13]。另外，Wnt信號還參與了T淋巴細胞系命運決定，人們發(fā)現(xiàn)敲除TCF41或Lef1的小鼠早期胸腺前體細胞數(shù)量與正常小鼠比較非常少[13]。出乎意料的是，條件敲除β-catenin后并不影響造血或淋巴系統(tǒng)的發(fā)育[13]，可能是因為細胞中還存在一些與β-catenin同源的蛋白（γ-catenin/plakoglobin），他們的表達代償了β-catenin的部分功能。

4 骨

成年后，成骨細胞產(chǎn)生骨基質(zhì)，而破骨細胞則吸收骨基質(zhì)，骨密度決定于這兩類細胞活性的強弱。人LRP5基因發(fā)生獲得性功能突變后往往會引發(fā)某些骨病，提示我們經(jīng)典的Wnt信號通路有可能參與骨量的調(diào)節(jié)。以小鼠為模型進行的研究證實了Wnt信號作為成骨細胞形成的正向調(diào)節(jié)因子在維持骨形成動態(tài)平衡中的重要作用。過表達獲得性功能突變體LRP5G171V顯著增加了骨密度和有活性成骨細胞的數(shù)量[13]。同樣的，LRP5表達缺失直接導致骨量減少和抑制成骨細胞的增殖和成熟[14]。另外最近有文獻報道，SOST基因缺失會導致硬化性骨化病，該病主要的臨床表現(xiàn)就是骨量異常升高。而SOST基因本身是一種Wnt信號抑制分子，它能通過競爭性的結(jié)合LRP5/6封閉Wnt通路[15]。其他一些實驗同樣證實了經(jīng)典Wnt信號對成骨細胞成熟和活化的重要性[16]。

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