閆峰，羅玉敏，朱玲玲，范明2,3,*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院腦血管病研究室，北京 100052； 2.首都醫(yī)科大學(xué)腦重大疾病研究中心，北京 100069；3.北京腦重大疾病研究院，北京 100069； 4.中國人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院，北京 100029)

野生型p53誘導(dǎo)的磷酸酶1(Wip1)是蛋白磷酸酶2C(protein phosphatase type 2C，PP2C)激酶家族中的一種絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶，其由PPM1D基因編碼，位于染色體的17q22-23位，在干細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、骨髓來源的巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞廣泛表達(dá)。與眾多的磷酸酶通過磷酸化或者去磷酸化發(fā)揮催化作用不同，目前的研究還沒有報(bào)道Wip1的活性可以通過翻譯后的修飾進(jìn)行調(diào)節(jié)，大家公認(rèn)的對(duì)于Wip1的調(diào)節(jié)方式主要是通過其表達(dá)量的變化而實(shí)現(xiàn)的[1]。

顧名思義，對(duì)于Wip1最早的研究是發(fā)現(xiàn)其在機(jī)體遭受電離輻射后，可以作為p53的一個(gè)靶基因參與損傷應(yīng)答，隨著研究的深入以及研究方向的擴(kuò)大，研究人員發(fā)現(xiàn)應(yīng)激狀態(tài)下Wip1還可以被多種刺激誘導(dǎo)表達(dá)，包括電離輻射、紫外線照射、過氧化氫、炎癥因子等刺激可以使Wip1可以直接綁定到多種關(guān)鍵的信號(hào)分子上，使其靶分子去磷酸化從而發(fā)揮抗凋亡、細(xì)胞周期停滯和DNA損傷修復(fù)的作用，對(duì)細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、衰老、應(yīng)激反應(yīng)細(xì)胞的凋亡和自噬進(jìn)行關(guān)鍵的調(diào)節(jié)；而在正常狀態(tài)下，Wip1也起著調(diào)節(jié)DNA損傷修復(fù)的作用，使細(xì)胞可以正常的新陳代謝，使機(jī)體維持在一個(gè)正常的平衡狀態(tài)下。而且在眾多疾病模型的研究中發(fā)現(xiàn)了Wip1在DNA損傷應(yīng)答、腫瘤增殖調(diào)節(jié)以及免疫反應(yīng)中都具有非常的重要作用[2-3]。目前報(bào)道的Wip1下游靶基因主要包括p53、ATM、p38MAPK、NF-κB、mTOR等，通常我們認(rèn)為Wip1作為負(fù)反饋環(huán)路中的一個(gè)重要分子參與到細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)中。Wip1被誘導(dǎo)后負(fù)向調(diào)節(jié)DNA損傷相關(guān)信號(hào)通路，降低p53的活性，使很多DNA損傷修復(fù)的相關(guān)蛋白表達(dá)增加，抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生[4]。在本篇綜述中，將主要對(duì)其在腫瘤發(fā)生及炎癥反應(yīng)中的調(diào)控作用進(jìn)行綜述。

1 Wip1在抗凋亡中的作用

腫瘤作為威脅人類健康的一類主要疾病，對(duì)其研究也愈發(fā)深入。在近些年中的研究中發(fā)現(xiàn)在多種人類的腫瘤細(xì)胞中都出現(xiàn)了Wip1過表達(dá)的現(xiàn)象，包括直結(jié)腸癌、乳腺癌、胃癌等[5-7]。細(xì)胞的凋亡在維持DNA正常復(fù)制和DNA正常傳遞給子代的過程中發(fā)揮著重要的作用，它可以避免將發(fā)生突變的、有害的DNA傳遞給子代。而在腫瘤的形成過程中，往往會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞凋亡功能的異常，進(jìn)而促進(jìn)了腫瘤的增殖。p53作為一個(gè)重要的調(diào)控凋亡的分子，已有大量研究證明其在多種腫瘤細(xì)胞中都發(fā)生了突變。而Wip1作為p53的負(fù)反饋調(diào)節(jié)凋亡過程的典型分子，他可以通過直接與p53相互作用，使其去磷酸化，進(jìn)而通過影響上下游相關(guān)蛋白的表達(dá)起到抑制凋亡，促進(jìn)細(xì)胞存活的作用。已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道了Wip1通過影響p53的功能在腫瘤細(xì)胞存活中發(fā)揮重要作用[8-9]。Yang等[10]在臨床工作中發(fā)現(xiàn)了在非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生過程中，Wip1調(diào)節(jié)的p38MAPK/p53/p16通路在其中發(fā)揮了重要作用。在人類常見的腫瘤癌細(xì)胞系SKOV3中使用Wip1的siRNA可以明顯的增加SKOV3細(xì)胞的凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)和p38MAPK的磷酸化，有可能成為人類卵巢癌潛在的治療途徑[11]等。與大多數(shù)的研究結(jié)果都顯示p53可以正向調(diào)控Wip1的表達(dá)不同，有研究顯示p53/Wip1/miR-16三者之間存在一個(gè)環(huán)路，p53可以通過誘導(dǎo)miR16的表達(dá)從而抑制Wip1的表達(dá)，影響細(xì)胞的衰老和凋亡[12]。這個(gè)現(xiàn)象既可以說明通過增加miR16的水平而抑制Wip1有可能在抑制腫瘤組織的再生過程中會(huì)發(fā)揮重要作用，但是同時(shí)也說明對(duì)于Wip1表達(dá)的調(diào)控要更加精細(xì)的進(jìn)行?；虮磉_(dá)分析結(jié)果顯示，包括MMp-9和CXCR4等轉(zhuǎn)移基因在高表達(dá)Wip1的成神經(jīng)管細(xì)胞瘤中的表達(dá)出現(xiàn)了上調(diào)，促進(jìn)了癌細(xì)胞的增殖和侵襲。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，Wip1單獨(dú)過表達(dá)或者與SHH信號(hào)通路共同被激活時(shí)可以明顯的促進(jìn)成神經(jīng)管纖維瘤的存活和增殖，這說明Wip1與SHH信號(hào)通路間存在著重要的串聯(lián)通路，此通路可以作為抑制Wip1表達(dá)，治療成神經(jīng)管細(xì)胞瘤的一個(gè)可能的方案[13]。

2 Wip1在DNA損傷修復(fù)及細(xì)胞周期中的作用

眾所周知，細(xì)胞生命活動(dòng)的絕大部分時(shí)間是處在細(xì)胞周期的間期，這個(gè)時(shí)期是細(xì)胞合成DNA和各種酶類的重要時(shí)期。如果DNA發(fā)生損傷可以迅速阻止細(xì)胞周期進(jìn)程并促進(jìn)細(xì)胞中的DNA修復(fù)。有文獻(xiàn)報(bào)道顯示W(wǎng)ip1抑制后可以顯著抑制細(xì)胞周期，促進(jìn)G2期停滯期間受損DNA的修復(fù)[14]。在另一項(xiàng)癌癥候選藥物Mdm2拮抗劑的篩選研究中發(fā)現(xiàn)抑制Wip1可以影響Mdm2的功能增加細(xì)胞的衰老和細(xì)胞在G2/M期的積累[15]。以上的研究說明了Wip1在細(xì)胞周期調(diào)控中的重要作用，也是Wip1影響腫瘤發(fā)生的理論基礎(chǔ)之一。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)在非應(yīng)激狀態(tài)下，Wip1介導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯現(xiàn)象可以增加有絲分裂的成功率，避免細(xì)胞因有絲分裂失敗造成的死亡，這也為腫瘤細(xì)胞逃避有絲分裂檢查點(diǎn)創(chuàng)造了條件，客觀上促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的增殖[16]。鑒于Wip1在正常細(xì)胞以及應(yīng)激后的重要作用，在合適的時(shí)間點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行調(diào)控顯得尤為重要。韓國的研究人員發(fā)現(xiàn)，正常細(xì)胞有絲分裂的末期APC/Ccdh1可以通過影響Wip1穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，這對(duì)于維持細(xì)胞正常的有絲分裂具有重要的意義[17]。即使是在正常的情況下，細(xì)胞也是在不斷地經(jīng)受著DNA損傷的挑戰(zhàn)，細(xì)胞通過復(fù)雜的DNA損傷修復(fù)機(jī)制來不斷的修復(fù)損傷，從而保證遺傳信息的完整和正確。蛋白質(zhì)的磷酸化在DNA損傷修復(fù)復(fù)雜的機(jī)制中充當(dāng)著關(guān)鍵的角色。γH2AX是DNA雙鏈損傷和DDR信號(hào)通路的一個(gè)標(biāo)簽，在DNA損傷的修復(fù)過程中發(fā)揮了重要作用，它可以招募Mdc1，Rad51等參與損傷修復(fù)的分子到DNA雙鏈的損傷處共同參與修復(fù)過程。免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)Wip1可以與γH2AX在染色質(zhì)共定位，同時(shí)生化方面的研究發(fā)現(xiàn)Wip1可以使γH2AX去磷酸化從而降低其水平，減少其對(duì)于DNA損傷修復(fù)元件的募集。在應(yīng)激狀態(tài)下，Wip1的缺失會(huì)造成γH2AX水平的增加，而過表達(dá)Wip1可以降低其水平，且這種影響是以ATM依賴的方式進(jìn)行的。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)Wip1對(duì)于γH2AX的作用不止是影響DNA損傷修復(fù)元件的募集，并且可以阻止細(xì)胞進(jìn)入G2/M期細(xì)胞周期檢查點(diǎn)。在腫瘤發(fā)展中，γH2AX也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，更說明了Wip1作用的關(guān)鍵[18]。而在Macurek等[19]的研究中使用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)流程細(xì)致的觀察了Wip1在細(xì)胞周期中的動(dòng)態(tài)變化，他們證明了Wip1在細(xì)胞周期的G1和S期處在較高的水平，而在有絲分裂期處在較低的水平。其在有絲分裂末期是通過APC/C和其啟動(dòng)子Cdc20控制Wip1泛素依賴的蛋白酶體降解途徑降低了Wip1的表達(dá)水平。

干細(xì)胞作為組織損傷后修復(fù)過程中新生細(xì)胞的重要來源，越來越受到研究人員的重視，體外培養(yǎng)的干細(xì)胞可能作為多種疾病新的治療手段，使之前無法治愈或預(yù)后不良的疾病被攻克成為可能，適度的激活干細(xì)胞可以補(bǔ)充受損組織，恢復(fù)組織功能；而過度的激活干細(xì)胞則有可能帶來腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)，因此對(duì)于其狀態(tài)的控制至關(guān)重要。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)在腸癌中Wip1高表達(dá)在腸干細(xì)胞中，Wip1可能通過抑制干細(xì)胞中p53的功能而啟動(dòng)了腸癌的發(fā)生[20]。而在對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，在Wip1缺失的小鼠腦組織的本應(yīng)該聚集大量神經(jīng)干細(xì)胞的SVZ區(qū)出現(xiàn)明顯的神經(jīng)干細(xì)胞減少[21]，這有可能會(huì)對(duì)神經(jīng)元損傷后的修復(fù)造成一定的影響。有研究發(fā)現(xiàn)在造血干細(xì)胞中Wip1具有較高的表達(dá)水平，但是其表達(dá)量隨著年齡的增加而減少。與在其他細(xì)胞中不同的是，Wip1在造血干細(xì)胞中發(fā)揮作用一方面通過p53介導(dǎo)，另一方面可以獨(dú)立于p53通路，通過mTORC1介導(dǎo)的造血干細(xì)胞增殖[22]，該實(shí)驗(yàn)部分揭示了干細(xì)胞衰老的機(jī)制。MdmX是一個(gè)p53的負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子，上調(diào)MdmX可以啟動(dòng)負(fù)反饋回路，其可以與Mdm2形成復(fù)合體，使p53泛素化增加，降低其蛋白水平。由于其對(duì)于p53的負(fù)反饋?zhàn)饔?，MdmX可以在應(yīng)激狀態(tài)下調(diào)對(duì)于DNA損傷的應(yīng)答，其有可能與Wip1有協(xié)同作用，或者二者之間存在著某種聯(lián)系。研究結(jié)果顯示W(wǎng)ip1一方面可以直接去磷酸化MdmX的403絲氨酸位點(diǎn)，另一方面以間接方式抑制MdmX342和376位絲氨酸的磷酸化，提高M(jìn)dmX的水平；過表達(dá)Wip1可以減低pS403-MdmX的水平，反過來與Wip1正常組相比，Wip1敲除可以降低MdmX的水平。由此證明了Wip1與MdmX協(xié)同作用，降低了p53的功能，促進(jìn)腫瘤組織的生長[23]。由此可見對(duì)于Wip1表達(dá)的調(diào)控可能會(huì)影響到疾病的最終走向。

3 Wip1對(duì)細(xì)胞炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)

近期的多項(xiàng)研究結(jié)果顯示，Wip1對(duì)炎癥的調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵作用。對(duì)于Wip1在炎癥中作用的研究多數(shù)實(shí)驗(yàn)直接使用LPS刺激后觀察模型反應(yīng)。多項(xiàng)研究已經(jīng)證實(shí)了在炎癥反應(yīng)中具有重要作用的分子—NF-κB是Wip1的一個(gè)靶分子。在IL-1或者TNF-α刺激下，過表達(dá)或者敲低Wip1可以減少或者增加NF-κB的活性。進(jìn)一步的研究結(jié)果顯示W(wǎng)ip1調(diào)節(jié)NF-κB的活性是通過磷酸化其536位的絲氨酸而實(shí)現(xiàn)的，與其抑制分子I-κBα無關(guān)；并且不依賴于p38MAPK通路，在使用p38MAPK的抑制劑SB202190后并不能挽救由于Wip1缺失造成的p65的536位絲氨酸水平的升高[24]。而在對(duì)噬中性粒細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，Wip1通過p38MAPK-STAT1通路影響骨髓前體細(xì)胞向嗜中性粒細(xì)胞的成熟分化，并且此作用是p53非依賴性的[25]，這說明Wip1對(duì)于免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)在不同的細(xì)胞或者不同的發(fā)育階段所介導(dǎo)的通路是不同的。在一項(xiàng)使用Wip1敲除的動(dòng)物制作腸缺血再灌注模型的研究中發(fā)現(xiàn)相比較于野生動(dòng)物，Wip1敲除的動(dòng)物會(huì)表現(xiàn)出更為嚴(yán)重的腸缺血再灌注損傷。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，Wip1的敲除導(dǎo)致腸缺血再灌注后中性粒細(xì)胞浸潤增加，并且趨化因子CXCL-1、CXCL-2、炎癥因子TNF-α、IL-17等促炎物質(zhì)表達(dá)明顯增加，并且他們發(fā)現(xiàn)缺血再灌注損傷的加重是由于Wip1敲除后中性粒細(xì)胞分泌更多的IL-17所引起的。在同時(shí)進(jìn)行的一項(xiàng)臨床實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在活躍期的炎性腸病病人外周血液和腸固有上皮細(xì)胞中的Wip1較健康人群均明顯下降，平行進(jìn)行的DSS誘導(dǎo)的小鼠腸炎模型中也得到了相同的結(jié)果，而且Wip1敲除的小鼠炎性損傷更加嚴(yán)重[26]，這都可以說明Wip1在腸炎中的重要的抑制作用。

圖1 Wip1在調(diào)節(jié)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)作用中的靶點(diǎn)及信號(hào)通路Figure 1 Targets and signaling pathways of Wip1 in regulating cell homeostasis

越來越多的研究表明，炎癥在多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中起著關(guān)鍵的作用，例如老年癡呆、外傷性腦損傷、高原腦水腫等。有學(xué)者觀察了Wip1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)中的作用。在2013年，Tan等[27]使用尾靜脈注射LPS的方法誘導(dǎo)大鼠全身炎癥反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)腦組織中Wip1的表達(dá)水平顯著升高，同時(shí)他們還觀察到星形膠質(zhì)細(xì)胞被明顯激活，二者之間存在著一定的聯(lián)系；而在體外實(shí)驗(yàn)中使用siRNA敲低原代培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Wip1后可以觀察到TNF-α表達(dá)水平顯著增加。進(jìn)一步的研究結(jié)果顯示，Wip1的缺失加重了LPS刺激后血腦屏障的破壞，緊密連接相關(guān)蛋白表達(dá)下降，除TNF-α外，IL-1β、IL-12和IL-6等促炎因子表達(dá)水平明顯升高，Sonic hedgehog(SHH)信號(hào)通路被Wip1的過表達(dá)或者低表達(dá)所影響，因此作者認(rèn)為Wip1缺失導(dǎo)致的促炎因子的升高和SHH信號(hào)通路的變化是血腦屏障通透性增加的主要原因[28]。在從視網(wǎng)膜細(xì)胞誘導(dǎo)分化的星形膠質(zhì)細(xì)胞離體實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用LPS刺激后，Wip1和NF-κB的表達(dá)出現(xiàn)了明顯的上調(diào)并且共同定位在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，使用Wip1 siRNA預(yù)處理可以增加LPS刺激后NF-κB P65的入核，并且促炎因子釋放；而使用抑制劑抑制NF-κB可以明顯的降低Wip1在原代星形膠質(zhì)細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄。在視神經(jīng)損傷的動(dòng)物模型中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。視神經(jīng)損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Wip1的表達(dá)明顯增加，并且NF-κB p65亞基的磷酸化顯著升高，炎癥因子釋放增多[29]。聯(lián)系前面的實(shí)驗(yàn)NF-κB調(diào)節(jié)Wip1的表達(dá)，說明Wip1與NF-κB之間可能同樣存在一個(gè)負(fù)反饋的環(huán)路從而相互影響[30]。本課題組在前期研究中也發(fā)現(xiàn)在將腹腔注射LPS的小鼠放置在模擬高原低氧的極端環(huán)境中，Wip1的缺失會(huì)導(dǎo)致腦組織和外周循環(huán)中的炎癥因子較野生動(dòng)物明顯升高，并且通過免疫組化的方法發(fā)現(xiàn)腦組織中定居的免疫分子小膠質(zhì)細(xì)胞被大量激活，加重了認(rèn)知和行為功能的損傷，說明Wip1在高原低氧炎癥誘導(dǎo)的腦損傷中的重要作用[31]。但之前大量的研究均是使用LPS刺激機(jī)體或者細(xì)胞所誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，在病理生理狀態(tài)下的炎癥反應(yīng)發(fā)生機(jī)制與LPS刺激后的炎癥反應(yīng)發(fā)生機(jī)制不完全相同，因此Wip1對(duì)于現(xiàn)實(shí)病理生理狀態(tài)下炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)還有待進(jìn)一步研究。

4 總結(jié)

雖然近年來對(duì)于Wip1在應(yīng)激后的研究取得了一定的進(jìn)展，其可以被多種應(yīng)激刺激誘導(dǎo)表達(dá)，并且多種信號(hào)通路參與到對(duì)其表達(dá)的調(diào)控中(圖1)，但是仍有很多方面需要進(jìn)行深入的研究。Wip1在不同通路中的調(diào)節(jié)作用與其時(shí)空表達(dá)具有密切關(guān)系。例如Wip1在正常組織中可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，在一定范圍內(nèi)促進(jìn)細(xì)胞的增殖，但其過表達(dá)后會(huì)表現(xiàn)出明顯致瘤的傾向；另一方面Wip1缺失后導(dǎo)致機(jī)體炎癥反應(yīng)的增加，而目前對(duì)于炎癥反應(yīng)的研究顯示其與機(jī)體老化進(jìn)程有著密切的聯(lián)系。如何調(diào)整Wip1的表達(dá)，使其有益的功能最大化，又可以避免腫瘤的形成還存在著巨大的未知。并且目前的研究結(jié)果顯示W(wǎng)ip1與p53，p38MAPK和NF-κB等分子均構(gòu)成負(fù)反饋環(huán)路，其水平的變化會(huì)影響多個(gè)環(huán)路相關(guān)蛋白的表達(dá)，而受到影響的蛋白發(fā)生變化后還會(huì)再次作用于Wip1，這種負(fù)反饋環(huán)路的存在強(qiáng)調(diào)了Wip1對(duì)于細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)作用，但也對(duì)希望將其功能發(fā)揮到最大構(gòu)成了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)ERα被可以直接綁定到Wip1的啟動(dòng)子區(qū)域，從而調(diào)節(jié)Wip1的表達(dá)，在腫瘤中的生長過程中發(fā)揮作用，但是研究人員發(fā)現(xiàn)單純過表達(dá)Wip1并不會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[32]。因此Wip1可能本身并不是一種直接的致癌基因，而是通過它在多個(gè)目標(biāo)分子上的功能為腫瘤的發(fā)展提供了便利。此外現(xiàn)階段對(duì)于Wip1酶活性的研究還有待加強(qiáng)。其本質(zhì)作為一種酶類，表達(dá)量和酶活性的變化均可能對(duì)其在病理生理過程中的作用產(chǎn)生巨大的影響。因此對(duì)Wip1表達(dá)水平及活性的嚴(yán)格控制，對(duì)于其在細(xì)胞中發(fā)揮重要的功能至關(guān)重要。一旦解決好這兩方面的調(diào)控，將Wip1促進(jìn)細(xì)胞增殖的功能發(fā)揮出來，使之成為一個(gè)有效的藥物靶點(diǎn)，可以使目前治療困難的多種疾病獲得巨大的進(jìn)展。