孫建波，朱雨嵐

·綜述·

Wnt信號通路抑制劑Dkk-1與顳葉癲癇的關(guān)系研究進(jìn)展

孫建波，朱雨嵐

Wnt信號通路在調(diào)節(jié)胚胎期神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)元分化、穩(wěn)態(tài)維持中有比較重要的作用。脊椎動物中發(fā)現(xiàn)的分泌蛋白Dickkof-1（Dkk-1）作為經(jīng)典Wnt/β-catenin的抑制劑，與多種疾病的病理生理相關(guān)，如阿爾茨海默病、顳葉癲癇（TLE）、缺血性腦損傷、癌癥、骨病等。近年來發(fā)現(xiàn)，在海人酸（KA）誘導(dǎo)癲癇模型中、TLE患者的海馬組織中以及與癲癇等疾病相關(guān)的神經(jīng)興奮性毒性模型中，均有Dkk-1表達(dá)水平的改變，證明Dkk-1參與癲癇后的神經(jīng)元變性的病理生理過程。本文就Wnt信號抑制劑Dkk-1與TLE的關(guān)系研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

顳葉癲癇；經(jīng)典wnt信號通路；Dickkopf-1

Wnt信號通路是在生物體中廣泛存在的，具有高度保守性的信號通路。近年來研究表明，Wnt信號通路在胚胎發(fā)育、細(xì)胞凋亡和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育等方面具有重要作用[1]，還與許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙性疾病相關(guān)[2]。顳葉癲癇（temporal lobe epilepsy，TLE）動物模型和TLE患者的研究發(fā)現(xiàn)，Wnt信號通路中的經(jīng)典Wnt/β-catenin通路在TLE神經(jīng)發(fā)生、海馬硬化等病理過程中起關(guān)鍵作用[3]。參與TLE中的神經(jīng)元丟失、膠質(zhì)增生、苔蘚纖維發(fā)芽等一些主要病理特征，有助于異常海馬神經(jīng)回路產(chǎn)生，形成反復(fù)自發(fā)的癲癇病灶。研究證實(shí)，經(jīng)典Wnt/β-catenin抑制劑Dkk-1參與了神經(jīng)元興奮性死亡、TLE后神經(jīng)元丟失等。本文就經(jīng)典Wnt/β-catenin抑制劑Dkk-1與TLE的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 經(jīng)典Wnt通路及其抑制因子Dkk-1

1.1 經(jīng)典Wnt信號通路

Wnt信號通路廣泛參與胚胎發(fā)育中的神經(jīng)形成、細(xì)胞穩(wěn)態(tài)維持、細(xì)胞遷移以及成年生物體中的細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)等過程，具有高度保守性[4-7]。Wnts是一組已在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的包括19個(gè)家族成員的分泌糖蛋白[8]，可結(jié)合到細(xì)胞膜上G-蛋白偶聯(lián)受體卷曲蛋白（Frizzleds，F(xiàn)z）上，構(gòu)成不同的Wnt信號通路，包括經(jīng)典Wnt/β-catenin通路、平面細(xì)胞極性通路和Wnt/Ca2+通路[9,10]。其中經(jīng)典Wnt/β-catenin通路的激活是通過Wnts與Frizzled受體和低密度脂蛋白受體關(guān)聯(lián)蛋白（low density lipoprotein-related protein 5/6，LRP5/6）相結(jié)合，使散亂蛋白（disheveled，Dvl）高度磷酸化，從而導(dǎo)致包括軸蛋白（Axin）、結(jié)腸腺瘤樣息肉病基因產(chǎn)物（APC）、糖原合酶激酶-3β（GSK-3β）、β-catenin的多蛋白復(fù)合物解體。未磷酸化的β-catenin在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大量聚集，并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核[11]，通過與T細(xì)胞因子/淋巴樣增強(qiáng)因子結(jié)合（T-cell factor/lymphoid enhancing factor，TCF/LEF），增強(qiáng)下游靶基因的表達(dá)[12]。

近年來研究證實(shí)，經(jīng)典Wnt/β-catenin通路在成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)分化、突觸發(fā)育和可塑性及成年海馬神經(jīng)發(fā)生中也具有重要作用[13]。一些參與神經(jīng)元存活和穩(wěn)態(tài)的基因，如細(xì)胞周期蛋白D1（Cyclin D1）、c-myc等，都是通過激活經(jīng)典Wnt/β-catenin通路而轉(zhuǎn)錄的[14]。研究發(fā)現(xiàn)，在一些致癇動物模型中，β-catenin在癲癇后神經(jīng)元丟失的海馬區(qū)域表達(dá)增加，并檢測到Wnt/β-catenin信號通路的一些組成分子的基因發(fā)生變化，如β-catenin基因和Fz配體Wnt2、Wnt5a、Wnt10a基因等[15,16]。這表明Wnt/βcatenin信號通路在癲癇后神經(jīng)元丟失、神經(jīng)元新生、苔蘚纖維出芽中具有重要作用。

1.2 Dkk-1

Wnt/β-catenin通路可被各種蛋白所調(diào)節(jié)，包括通過影響信號傳導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)和通過與Wnt信號分子的配體及其膜共同受體相互作用的細(xì)胞外調(diào)節(jié)[17]。Dkk-1分泌蛋白屬于Dkk家族，為Wnt/βcatenin通路的細(xì)胞外調(diào)節(jié)抑制因子，在脊椎動物中，Dkk家族包括四個(gè)不同的糖蛋白，即Dkk-1、Dkk-2、Dkk-3和Dkk-4。其中Dkk-1是較早被發(fā)現(xiàn)具有Wnt/β-catenin通路抑制作用的，并在過去的幾年中被廣泛研究。Dkk-1可競爭性結(jié)合LRP5/6受體（Wnt/Dkk-1共受體），增加細(xì)胞內(nèi)噬作用和LRP5/6的降解，阻止LRP5/6與Wnt信號分子和Fz形成信號復(fù)合物，從而起到拮抗Wnt/β-catenin通路的作用[18]。Dkk-1抑制Wnt/β-catenin通路調(diào)節(jié)的過程在脊椎動物胚胎發(fā)育中的肢體發(fā)育、體節(jié)形成、眼的形成和神經(jīng)發(fā)育中有重要作用，并與成人骨形成與骨疾病、癌癥、阿爾茨海默氏病、癲癇等有密切關(guān)系。

2 Dkk-1在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用

2.1 Dkk-1與胚胎期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)系

Dkk-1在胚胎發(fā)育過程中發(fā)揮極其重要的作用，控制脊椎動物細(xì)胞命運(yùn)是其高度區(qū)域化表達(dá)的主要功能之一[19]。Dkk-1特定地表達(dá)在中內(nèi)胚層的前端（準(zhǔn)脊索前板），抑制Wnt/βcatenin通路，在神經(jīng)外胚層創(chuàng)建Wnt信號強(qiáng)度梯度，引導(dǎo)相應(yīng)的基因表達(dá)，協(xié)調(diào)包括頭部在內(nèi)的軸結(jié)構(gòu)區(qū)域的特定誘導(dǎo)[20]。研究表明，Dkk-1基因敲除小鼠有前腦至中后腦邊界結(jié)構(gòu)部分的缺失[21]。且在缺少Dkk-1調(diào)控的小鼠胚胎中，中腦腹神經(jīng)元存在缺陷，表明Dkk-1在中腦神經(jīng)分化、形態(tài)形成過程中具有重要性[22]。Dkk-1還與BMP等其他基因或信號通路共同協(xié)調(diào)頭部的發(fā)育[23,24]。

2.2 Dkk-1的表達(dá)與p53介導(dǎo)的神經(jīng)元死亡的關(guān)系

Dkk-1的基因受p53調(diào)控[25]。p53是真核細(xì)胞中的DNA損傷的主要感受器，在DNA損傷時(shí)表達(dá)增加，這可能會引起DNA修復(fù)或細(xì)胞凋亡[26]。因此，一些導(dǎo)致DNA損害的一些損傷能夠引起Dkk-1表達(dá)增加。在β-淀粉樣蛋白處理神經(jīng)元的培養(yǎng)中，缺乏p53基因可以阻止對Dkk-1表達(dá)的誘導(dǎo)作用。Dkk-1雖然不包含在p53調(diào)控細(xì)胞死亡的經(jīng)典蛋白之內(nèi)，但其過度表達(dá)使腦腫瘤細(xì)胞在DNA烷基化損傷后對凋亡敏感[28]。因此，Dkk-1表達(dá)可能與包括神經(jīng)元死亡在內(nèi)的DNA損傷過程以及細(xì)胞死亡相關(guān)。

2.3 Dkk-1在興奮毒性變性中的作用

谷氨酸鹽受體受到過度刺激導(dǎo)致興奮毒性神經(jīng)元死亡，并與急性、慢性神經(jīng)元變性疾病的神經(jīng)元死亡相關(guān)。興奮性死亡的觸發(fā)是通過細(xì)胞外Ca2+經(jīng)N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受體通道或者缺乏GluR2亞單位的A-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸（α-Amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionic acid，AMPA）受體通道擴(kuò)散，過度流入細(xì)胞內(nèi)[29]。細(xì)胞內(nèi)鈣引發(fā)一系列的包括凋亡和壞死的毒性反應(yīng)。Cappuccio等[30]在皮質(zhì)神經(jīng)元混合培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)，毒性濃度的NMDA可快速誘導(dǎo)Dkk-1表達(dá)增加，且這種增加與測得的核β-catenin水平降低相關(guān)，這表明在包括功能喪失的機(jī)制在內(nèi)的整個(gè)神經(jīng)元死亡的過程中，Wnt/β-catenin途徑這個(gè)保護(hù)性通路被Dkk-1誘導(dǎo)關(guān)閉，在濃度依賴性的方式中，外源添加的Dkk-1可放大NMDA的毒性，也支持Dkk-1在興奮性中的因果作用。Dkk-1能夠激活大鼠海馬CA1區(qū)內(nèi)源性谷氨酸鹽的潛在毒性。在這個(gè)區(qū)域局部注入外源性Dkk-1會使Dkk-1具有毒性[31]。

3 Dkk-1與TLE的關(guān)系

TLE的發(fā)作易導(dǎo)致海馬損傷，造成神經(jīng)元變性、膠質(zhì)嚴(yán)重增生、異常苔蘚纖維發(fā)芽、異常海馬環(huán)路重組、同步興奮的形成等[32]。

3.1 Dkk-1與癲癇后P53基因表達(dá)的關(guān)系研究進(jìn)展

癲癇發(fā)作誘導(dǎo)神經(jīng)元損傷中涉及到不同的病理生理學(xué)機(jī)制，包括通過紅藻氨酸鹽和NMDA通道的Ca2+內(nèi)流增加、氧自由基物質(zhì)形成和線粒體功能障礙[33]。這些機(jī)制聚集引起DNA的損傷，因而產(chǎn)生的P53的表達(dá)會激活Dkk-1基因的轉(zhuǎn)錄[25]。癲癇發(fā)作引起在嗅皮質(zhì)和海馬區(qū)神經(jīng)元死亡，側(cè)腦室注射Dkk-1反義物質(zhì)可對這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)元發(fā)揮近于完全的保護(hù)作用。Dkk-1的誘導(dǎo)有助于包括突觸持續(xù)極度活躍等在內(nèi)的多種有毒損傷執(zhí)行細(xì)胞死亡程序。

3.2 Dkk-1通過抑制Wnt/β-catenin通路在癲癇中的作用

癲癇發(fā)作誘導(dǎo)的神經(jīng)元損害涉及一種興奮性損傷[34]，與Dkk-1的誘導(dǎo)相關(guān)。給大鼠注射海人藻酸（Kainic acid，KA）致癇后，大鼠出現(xiàn)嗅覺皮質(zhì)和海馬CA1區(qū)神經(jīng)元丟失，并檢測到這兩個(gè)區(qū)域的Dkk-1表達(dá)增加和核β-catenin的水平下降。將大鼠歸類為對KA高、低反應(yīng)組進(jìn)行進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)在高反應(yīng)組大鼠中，癇性發(fā)作造成嚴(yán)重的神經(jīng)元死亡，在其海馬中可檢測到較高水平的Dkk-1。然而，在低反應(yīng)組大鼠的海馬中，未發(fā)現(xiàn)Dkk-1水平升高，表明Dkk-1的表達(dá)增高與β-catenin核表達(dá)減少和神經(jīng)元死亡有關(guān)。鋰鹽是GSK-3β的抑制物，可激活Wnt/βcatenin通路[35]。Dkk-1敲除和對海人酸癲癇模型鼠用鋰鹽進(jìn)行預(yù)處理有同樣的保護(hù)易感神經(jīng)元的作用，對抗癲癇發(fā)作引起的變性，發(fā)揮保護(hù)性作用[36]。

Dkk-1在成人腦中表達(dá)水平非常低[37]，但從海馬組織活檢和伴或不伴海馬硬化的TLE患者的海馬的尸檢中檢測到Dkk-1的表達(dá)。在海馬硬化患者的組織學(xué)中發(fā)現(xiàn)Dkk-1的顯著表達(dá)，這進(jìn)一步支持Dkk-1在癲癇神經(jīng)元變性中的重要作用[38]。但是否早期抑制Wnt/β-catenin通路和抑制到什么程度會有助于人體海馬硬化的病理生理學(xué)過程仍有待進(jìn)一步研究。

4 Dkk-1作為癲癇的潛在治療靶點(diǎn)

Dkk-1和Wnt信號分別結(jié)合到LRP5/6上的不同的識別位點(diǎn)，Dkk-1拮抗劑可能只干擾Dkk-1與LRP5/6之間的相互作用，而不會破壞Wnt信號結(jié)合到LRP5/6[17]，從而不干擾Wnt信號通路的其它的重要生物作用。有研究顯示，雌激素（estrogen，E2）作為內(nèi)源性類固醇激素，能夠促進(jìn)Dkk-1和Wnt信號在腦中的有利的平衡，也可以作為神經(jīng)保護(hù)劑，抑制神經(jīng)元細(xì)胞中的GSK-3β并穩(wěn)定β-catenin[39]。在生殖衰老的老齡雌性大鼠中，E2長期剝奪導(dǎo)致海馬Dkk-1水平升高和β-catenin磷酸化[40]。這些發(fā)現(xiàn)可為Dkk-1作為一種新型的癲癇治療靶點(diǎn)提供依據(jù)。

5 總結(jié)

TLE作為最常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，嚴(yán)重神經(jīng)元丟失、海馬神經(jīng)發(fā)生、海馬硬化等病理過程在TLE急性期和慢性期的發(fā)作中起到關(guān)鍵作用，Wnt/β-catenin通路可以表示這些病理過程與海馬潛在改變之間的聯(lián)系。Dkk-1與Wnt/β-catenin通路之間的相互作用共同調(diào)節(jié)人體胚胎期神經(jīng)發(fā)育及穩(wěn)態(tài)維持等生理過程，且參與其神經(jīng)元興奮性變性等病理過程。Dkk-1敲除或者鋰鹽治療，具有確切的神經(jīng)保護(hù)作用。但對于Wnt/β-catenin及其抑制劑Dkk-1在TLE中的具體作用機(jī)制，還需進(jìn)一步研究。推測對Dkk-1的拮抗或許有希望成為TLE的一個(gè)候選性治療。

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（本文編輯：王晶）

R741;R741.02;R742.1

ADOI10.16780/j.cnki.sjssgncj.2016.03.019

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

哈爾濱 150001

2015-12-08

朱雨嵐

ylz_yulan@163. com