張 晨， 宋國(guó)瑞， 劉子歌， 陳德勝

（1.寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，銀川 750004； 2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院骨科，銀川 750004）

Hippo 信號(hào)通路是1 條由一系列蛋白激酶和轉(zhuǎn)錄因子組成的激酶鏈通路，參與維持體內(nèi)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和細(xì)胞接觸抑制調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)其效應(yīng)因子Yes 激酶相關(guān)蛋白/具有PDZ 基序的輔轉(zhuǎn)錄激活子（YAP/TAZ）和下游基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)生理活動(dòng)，可在哺乳動(dòng)物體內(nèi)多種組織再生及干細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)上發(fā)揮重要作用。近年來，Hippo信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究逐漸受到多個(gè)學(xué)科的分子生物學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注。

1 Hippo 信號(hào)通路簡(jiǎn)介

1.1 Hippo 信號(hào)通路的組成

Hippo 信號(hào)通路是近年來發(fā)現(xiàn)的能在生長(zhǎng)發(fā)育中起重要調(diào)節(jié)功能的生長(zhǎng)控制信號(hào)通路，可以參與細(xì)胞膜向細(xì)胞核的傳遞，如細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和程序性細(xì)胞死亡[1-2]。經(jīng)典的 Hippo 信號(hào)通路的主要元件包括：（1）蛋白激動(dòng)劑 SAV1（human salvador homology 1）、MOB1（mps one binder kinase activator 1）；（2）蛋白激酶人源類 STE20 樣蛋白激酶 1/2（mammalian STE20 like protein kinase，MST1/2）、巨大腫瘤抑制激酶 1/2（large tumor suppressor1/2，LATS1/2）；（3）效應(yīng)因子 YAP、TAZ[3]。SAV1、MOB1、MST1/2、LATS1/24 個(gè)基因編碼的蛋白組成了一個(gè)激酶鏈，可以磷酸化抑制YAP/TAZ。YAP/TAZ 也是轉(zhuǎn)錄共激活子，可以與細(xì)胞核中的多種基因結(jié)合，從而介導(dǎo)了Hippo 信號(hào)通路中的多項(xiàng)生物學(xué)功能[4]。

1.2 Hippo 信號(hào)通路主要作用

Hippo 信號(hào)通路對(duì)各種外部刺激敏感，如炎性因子、機(jī)械環(huán)境、G 蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞能量水平[5]。其主要作用是通過激酶級(jí)聯(lián)的磷酸化負(fù)向調(diào)節(jié)下游YAP 和TAZ。這兩種蛋白質(zhì)具有同源轉(zhuǎn)錄共激活因子，其本身不具有結(jié)合DNA 的能力，會(huì)與含有 TEA 結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子（TEA domain- containing sequence- specific transcription factors，TEADs）[6]、Runt 相 關(guān) 轉(zhuǎn)錄 因 子1/2（Runt-related transcription factor1/2，RUNX1/2）、Samd2/3 形成復(fù)合體，使其滯留在細(xì)胞核中，調(diào)控下游基因轉(zhuǎn)錄，從而限制細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[7]。Hippo 信號(hào)通路的作用機(jī)制可分為：（1）通過影響Hippo 信號(hào)通路核心激酶活力來影響YAP 和TAZ 磷酸化和轉(zhuǎn)錄活力；（2）YAP和TAZ 形成蛋白復(fù)合物，錨定在細(xì)胞連接處，從而達(dá)到抑制其進(jìn)入細(xì)胞核促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的效果[8]。

1.3 YAP/TAZ 在骨性關(guān)節(jié)炎中的激活

最近的研究[9]發(fā)現(xiàn)，Hippo 信號(hào)通路在細(xì)胞成骨的各個(gè)階段中起作用，例如，在骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）的成骨和增殖過程中。MSCs 是一種來自中胚層的前體干細(xì)胞，具有很強(qiáng)的增值潛力和多向分化能力。它可以在體內(nèi)或在特定條件下分化為成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。Pérez 等[10]在其實(shí)驗(yàn)中，證實(shí)了YAP與 RUNX2（Runt-related transcription factor 2）的結(jié)合可以抑制RUNX2 的下游基因骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子（Osterix）的表達(dá)，這導(dǎo)致破骨細(xì)胞的相對(duì)增多以及骨質(zhì)破壞的增加。在骨信號(hào)通路中，RUNX2/Osterix 信號(hào)傳導(dǎo)途徑是調(diào)節(jié)MSC 向成骨細(xì)胞分化的最重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之一[11]。程英雄等[12]用與MAST1 相同的酪氨酸激酶家族中的受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）使TAZ 磷酸化，從而允許TAZ 在細(xì)胞核中結(jié)合RUNX2，抑制了RUNX2 與骨鈣蛋白（osteocalcin，OC）基因啟動(dòng)子的結(jié)合，OC 基因是骨代謝的標(biāo)記物，其激活成骨細(xì)胞，引導(dǎo)骨質(zhì)增生，促進(jìn)骨質(zhì)破壞和骨贅形成。

2 Hippo 信號(hào)通路級(jí)聯(lián)反應(yīng)

現(xiàn)存研究關(guān)于Hippo 信號(hào)通路直接參與骨性關(guān)節(jié)炎的退變過程并不多見，但當(dāng)追溯部分骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生的常見信號(hào)通路的上游、下游時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)骨性關(guān)節(jié)炎的形成會(huì)受到Hippo 信號(hào)通路活性的顯著影響。在軟骨細(xì)胞損傷與修復(fù)、成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞的平衡系統(tǒng)中，多種信號(hào)通路能夠與Hippo 信號(hào)通路發(fā)生交聯(lián)，YAP/TAZ 兩個(gè)效應(yīng)蛋白在骨性關(guān)節(jié)炎中對(duì)于維持軟骨穩(wěn)態(tài)是必要且充分的[13]。

2.1 Hippo 信號(hào)通路在環(huán)氧酶-2（COX-2）表達(dá)中的作用

COX-2 是骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病過程中的重要誘導(dǎo)酶，并且是將花生四烯酸轉(zhuǎn)化為前列腺素的過程中最關(guān)鍵的限速酶[14]。它參與重要的生理和病理過程，如炎性反應(yīng)和組織血管生成等，并與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。COX-2 受微環(huán)境中細(xì)胞密度的機(jī)械應(yīng)力調(diào)節(jié)。這種細(xì)胞密度機(jī)械應(yīng)力包括細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、炎癥因子、低蛋白血清中的各種刺激，而這種調(diào)控是通過Hippo 信號(hào)通路來實(shí)現(xiàn)的[15]。當(dāng)關(guān)節(jié)軟骨損傷時(shí)，關(guān)節(jié)內(nèi)炎性因子增多，細(xì)胞外處于高密度狀態(tài)，Hippo 信號(hào)通路中的下游效應(yīng)蛋白輔轉(zhuǎn)錄激活子 YAP/TAZ 會(huì)無法進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，這導(dǎo)致上游刺激后COX-2 的高表達(dá)，加速軟骨基質(zhì)中Ⅱ型膠原和蛋白多糖的分解，并抑制其合成[16]，誘導(dǎo)關(guān)節(jié)腔內(nèi)及關(guān)節(jié)軟骨免疫反應(yīng)增強(qiáng)，減慢關(guān)節(jié)軟骨的自我修復(fù)能力，對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨組織造成破壞。

2.2 Hippo 信號(hào)通路在 Wnt/β-Catenin 表達(dá)中的作用

經(jīng)典的Wnt 信號(hào)通路的激活有賴于 Wnt 配體與細(xì)胞膜受體蛋白卷曲蛋白（frizzled，F(xiàn)ZD）和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（lipoprotein receptorrelated protein，LRP）的共同作用[17]。通過減少該途徑中最重要的效應(yīng)分子β-catenin 磷酸化的降解，增加核轉(zhuǎn)移。Isani 等[18]在其文中指出，HIPPO-YAP/TAZ 信號(hào)傳導(dǎo)途徑與Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)途徑之間存在多位點(diǎn)的交叉關(guān)聯(lián)。在沒有Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)的情況下，Hippo 信號(hào)傳導(dǎo)途徑可使得β-連環(huán)蛋白持續(xù)磷酸化，引起其降解和Wnt 靶基因的轉(zhuǎn)錄抑制。導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)中膠原纖維和蛋白多糖降解，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）被軟骨基質(zhì)中膠原蛋白破壞，其效應(yīng)分子MMP-9 和MMP-13 升高，引起骨贅形成和軟骨破壞等癥狀[19]。Mendoza 等[20]已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，細(xì)胞質(zhì)中的YAP/TAZ 通過磷酸化將β-catenin 保留在細(xì)胞質(zhì)中，Wnt-16 和Wnt2β 在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著增加，并進(jìn)一步誘導(dǎo)關(guān)節(jié)組織中MMPs 和聚集蛋白聚糖酶的表達(dá)，從而導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的損傷。

2.3 Hippo 信號(hào)通路在 TGF-β/Smads 表達(dá)中的作用

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factorβ，TGF-β）在調(diào)節(jié)骨和軟骨代謝中起重要作用。在軟骨受傷時(shí)，機(jī)體就會(huì)分泌大量 TGF-β 來增加多糖和膠原蛋白等的合成，促進(jìn)機(jī)體恢復(fù)正常[21]。在與TGF-β 通路激活的同時(shí)，Hippo信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的YAP/TAZ 可以與TGF-β 效應(yīng)蛋白 Smad2/3-Smad4 復(fù)合物物理結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞核中[22]。導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)積累增加，進(jìn)而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)并影響各種轉(zhuǎn)錄過程，包括修復(fù)受損的軟骨細(xì)胞和維持成骨細(xì)胞與破骨細(xì)胞之間的平衡，影響骨的自我更新過程。Luu 等[23]在其實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，Hippo 的刺激參與 TGF-β 下游 R-Samd 蛋白磷酸化，磷酸化的R-Samd 蛋白與Samd3 結(jié)合形成多聚體復(fù)合物，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞肥大，進(jìn)而導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎。同時(shí)，TGF-β 的刺激下，胞核中的 TAP/YAZ 會(huì)將Samd 蛋白限制在胞核中，影響轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的形成。王利宏等[24]研究揭示了 YAP 及 TGF-β 對(duì)Smads 協(xié)同作用的影響，成纖維細(xì)胞中的力傳遞與TGF-β 誘導(dǎo)的纖維化期間促纖維化基因表達(dá)的過程密切相關(guān)，這也為骨關(guān)節(jié)炎的病因?qū)W提供了新的思路。

3 Hippo 信號(hào)通路在骨性關(guān)節(jié)炎治療中的應(yīng)用

骨性關(guān)節(jié)炎是一種常見的、好發(fā)于中老年人的慢性退行性疾病，目前對(duì)其病因并不清楚，而臨床上的治療方法是針對(duì)中晚期骨性關(guān)節(jié)炎患者行手術(shù)治療。Fu 等[25]在其實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了yes相關(guān)蛋白（如YAP）在維持人類間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）的年輕狀態(tài)和改善小鼠骨關(guān)節(jié)炎中發(fā)揮關(guān)鍵作用。他在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用回文重復(fù)序列（CRISPR）相關(guān)蛋白核酸酶 9（Cas 9）介導(dǎo)敲除YAP，YAP 缺乏引起 FOXD1（forkhead box D1，叉頭框）下調(diào)，從而導(dǎo)致軟骨細(xì)胞過早衰老。同時(shí)，Lina 將編碼YAP 或FOXD1 的慢病毒載體通過關(guān)節(jié)內(nèi)給藥減弱了小鼠骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。Gong等[26]通過顯微CT 分析軟骨下骨，檢測(cè)了YAP 過表達(dá)或敲低對(duì)IL-1β 誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞肥大相關(guān)基因表達(dá)的影響，后通過關(guān)節(jié)內(nèi)注射YAP siRNA 抑制IL-1β 刺激的分解代謝基因表達(dá)和軟骨細(xì)胞凋亡，改善了小鼠骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。

綜上所述，Hippo 信號(hào)通路不僅可直接參與骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病過程，還可作為許多骨性關(guān)節(jié)相關(guān)通路的上游信號(hào)，參與軟骨退行性變、骨贅形成等多個(gè)過程。對(duì)Hippo 信號(hào)通路相關(guān)制劑的使用可有效改善小鼠骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)展，這為未來臨床治療早期骨性關(guān)節(jié)炎提供了新的思路。但目前針對(duì)Hippo 信號(hào)通路及YAP/TAZ 的研究尚未完善，在很多方面均存在與其他信號(hào)通路無差異性的調(diào)控機(jī)制。若Hippo-YAP/TAZ 介導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制能進(jìn)一步明確，則可利用這個(gè)信號(hào)機(jī)制的復(fù)雜性去選擇定向的靶點(diǎn)，推動(dòng)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞及骨細(xì)胞的定向研究，為骨性關(guān)節(jié)炎的病因?qū)W研究提供新的方向，為臨床上骨性關(guān)節(jié)炎的預(yù)防、早期診斷、早期治療提供了新的理論基礎(chǔ)。