2017, Vol. 26
急性呼吸窘迫综合征 (acute respiratory distress syndrome, ARDS) 是发生于严重感染、休克、创伤及烧伤等疾病过程中，由于肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤引起弥漫性肺间质及肺泡水肿，以进行性低氧血症、呼吸窘迫为特征的临床综合征[1]。ARDS发生发展的根本在于损伤因素引起的机体抗炎与促炎反应失衡导致肺泡上皮细胞、肺血管内皮细胞弥漫性损伤[2]。因此，如何调节ARDS失衡的炎症反应是治疗ARDS的关键所在。研究显示Wnt/β-catenin通路在调节免疫与炎症方面起着重要作用，同时也参与ARDS损伤与修复的调节[3]。本文就Wnt/β-catenin通路调节ARDS免疫与炎症反应的研究进展做一综述。
1 Wnt/β-catenin通路概述目前认为Wnt通路包含三条信号通路:Wnt/β-catenin通路、Wnt/Ca2+通路和Wnt/平面细胞极性通路 (planar cell polarity, PCP) 通路。其中Wnt/β-catenin通路即经典的Wnt通路，又称为β-catenin依赖通路。该通路的转导过程是：wnt蛋白 (如wnt3a) 与细胞膜上的受体相互作用将信号转导至胞内，再由β-catenin将信号传至细胞核，最终启动靶基因转录。
缺乏Wnt蛋白时Wnt/β-catenin通路处于抑制状态：胞质内游离的β-catenin与Axin、APC、CK1、GSK-3β组成的β-catenin降解复合体相互作用，CK1磷酸化β-catenin的第45位Ser残基、GSK-3β磷酸化β-catenin第41、37和33位Ser/Thr残基，磷酸化后的β-catenin继而被泛素-蛋白酶体降解[4]。
Wnt蛋白存在时，Wnt/β-catenin通路被激活：wnt蛋白与细胞膜表面卷曲蛋白 (frizzled, FZD) 和低密度脂蛋白受体相关蛋白 (low density lipoprotein related protein 5/6, LRP5/6) 形成复合物结合时，胞质中Dsh蛋白与Fz-LRP5/6受体的胞内段结合，募集Axin蛋白，使β-catenin降解复合体不能形成，β-catenin逃脱被磷酸化以及泛素-蛋白酶系统的降解，胞质内游离β-catenin蓄积并转位进入细胞核内[5]。β-catenin进入细胞核后减弱转录抑制子Groucho对TCF/LEF蛋白的抑制作用，TCF/LEF即可启动相关靶基因的转录[6]。
2 Wnt/β-catenin通路调控巨噬细胞对ARDS炎症反应的影响巨噬细胞作为机体重要的固有免疫细胞之一，是一种动态分化、异质性细胞，目前倾向于将极化的巨噬细胞分为两类：经典激活的巨噬细胞 (M1)，替代激活的巨噬细胞 (M2)。M1产生NO、ROS、TNF-α等促炎因子，清除病原微生物；M2产生IL-10、IL-12等炎症抑制因子，促进组织修复。
Wnt/β-catenin通路对巨噬细胞活性与分化方向的调节起重要作用。Li等[7]研究显示：间充质干细胞 (MSC) 可通过抑制Wnt/β-catenin通路降低促凋亡蛋白Bax，增加抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，从而减少脂多糖 (LPS) 诱导的巨噬细胞凋亡。巨噬细胞膜上的toll样受体 (TLRs) 与非toll样受体型模式识别受体dectin-1的激活情况决定了巨噬细胞自身的活性，dectin-1介导Wnt/β-catenin通路激活，抑制由于TLRs激活的巨噬细胞的促炎活性，减少IL-12、IL-1β、TNF-α的表达[8]。体外实验证实，与对照组比较，wnt3a处理的结核杆菌感染的巨噬细胞表达TNF-mRNA下降50%，并且随着wnt3a剂量的增加，这种抑制作用呈现出剂量依赖性；而用GSK-3β抑制剂SB216763处理鸟结核分枝杆菌感染的巨噬细胞后TNF的表达水平降低亦呈现出剂量依赖性；同时，wnt3a处理的被感染的巨噬细胞表达M2相关标记物arginase1(Arg1) 显著增加[9]。综上，Wnt/β-catenin通路激活促进巨噬细胞M2方向的分化，表现为抗炎活性。
对巨噬细胞活性的调节在ARDS炎症调控中起重要作用。Bi等[10]在高潮气量零呼气末正压诱发的ARDS小鼠模型中KGF-2抑制M1表型后，TNF-α、MIP-2等炎症介质明显降低, 支气管肺泡灌洗液中中性粒细胞、蛋白浸润降低，二型肺泡上皮数量增加，肺水肿明显的改善。Thangavel等[11]亦证实，DNA甲基转移酶抑制剂Aza联合组蛋白去乙酰化酶TSA促进LPS环境中培养的巨噬细胞向M2(CD23+CD124+) 方向分化，减少向M1(CD14+CD40+) 方向分化；其在ARDS小鼠证实Aza+TSA对巨噬细胞极化具有相同效应，并且在Aza+TSA干预组，肺组织中MPO、肺泡空间中性粒细胞浸润显著减少，循环中炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-6减少，而抗炎因子IL-10增加，小鼠病死率明显减低。可见，具有抗炎活性的M2可减轻ARDS过度的炎症反应，改善预后。
因此笔者推测, Wnt/β-catenin通路的激活可介导巨噬细胞向M2方向分化与抗炎介质分泌，抑制M1方向分化与促炎介质分泌，可能在减轻ARDS过度的炎症反应，促进肺组织修复方面起着重要作用。
3 Wnt/β-catenin通路调控树突状细胞对ARDS炎症反应的影响树突状细胞 (dendritic cells, DC) 被认为“专职抗原提呈细胞”，DC是联系固有免疫与适应性免疫、介导免疫耐受至关重要的桥梁细胞，在肺部，其介导针对于病原体的适应性免疫以及无损害抗原的免疫耐受。
Wnt/β-catenin通路对DC分化的调节与疾病炎症反应密切相关。对炎症性肠病[12]、肿瘤[13]、自身免疫性脑脊髓膜炎[14]等模型研究发现，DC-β-catenin基因敲除 (β-catδDC) 鼠中分离的DC与对照鼠比较低表达维甲酸合成酶相关基因Aldh1a1、Aldh1a2；而维甲酸在诱导调节性T细胞 (regulatory T cells，Treg) 产生以及免疫耐受方面起着重要作用，因此，β-catδDC鼠表现出免疫耐受缺陷。Mohammadpour等[15]研究发现DC介导免疫耐受的另一机制：DKK3处理的DC细胞表面CD86、CD40增加 (CD86、CD40为DC表面的协同刺激分子, 介导T细胞活化)，而PDL-1、PDL-2消失 (PDL-1、PDL-2为DC表面受体，介导T细胞免疫抑制)；故DKK3处理的DC细胞表达IL-10、IL-4减少，表达IFN-γ增加。综上，Wnt/β-catenin通路在炎症性疾病可通过促进DC向DCreg方向分化介导免疫耐受。
同时，Wnt/β-catenin通路可通过调控DCreg减轻ARDS肺损伤。Venet等[16]研究表明，DC在ARDS炎症反应中扮演着重要作用。本课题组发现，通过高表达wnt3a的MSC激活Wnt通路可促进DC向DCreg分化，减轻ARDS失衡的炎症反应，从而在减轻ARDS肺损伤中有重要作用。
因此，笔者推测，DCreg在介导免疫耐受中至关重要，Wnt/β-catenin通路在其中有关键作用，在ARDS中通过激活Wnt/β-catenin通路提升调节性DC活性有望成为ARDS过度炎症反应治疗新靶点。
4 Wnt/β-catenin通路调控T细胞对ARDS炎症反应的影响 4.1 Wnt/β-catenin通路调控Th1、Th2分化对ARDS炎症反应的影响Wnt/β-catenin通路调控nCD4+T细胞Th1、Th2分化可改善ARDS炎症失衡。在外周淋巴器官，nCD4+T细胞上TCR在与抗原提呈细胞相互作用之后，TCR依赖的β-Catenin和TCF1信号会通过调节转录因子GATA-3的表达，决定了T细胞分化方向为Th2，并促进IL-4的产生。而TCF1缺乏的T细胞，表现出向Th1方向的分化，伴IFN-γ的表达增加[17]。另外，脾脏淋巴细胞培养基中加入DKK3显著上调Th1转录因子T-bet的表达、而下调Th2转录因子GATA-3的表达，促进nCD4+T细胞向Th1方向分化[15]。
nCD4+T细胞Th1、Th2方向分化的差异与ARDS炎症反应密切相关。本课题组研究发现，氯沙坦可通过抑制nCD4+T细胞向Th1分化，对LPS诱导的ARDS小鼠肺损伤起着保护作用[18]。
由此总结，β-Catenin介导的nCD4+T细胞向Th2分化，并促进抑炎因子IL-4等表达，在ARDS中起到了肺保护作用。
4.2 Wnt/β-catenin通路调控Th17、Treg分化对ARDS炎症反应的影响Wnt/β-catenin通路在nCD4+T细胞Treg方向分化中有正向调节作用。稳定表达β-catenin的Treg (CD4+CD25+ T) 具有更强生存能力，在炎症性肠病中具有抗炎作用；而稳定表达β-catenin的效应细胞 (CD4+CD25-Foxp3-T) 则表现为失活，可见β-catenin在T细胞炎症性疾病中显示出强大的保护作用[19]。而β-catenin基因敲除 (β-catδDC) 鼠肿瘤浸润淋巴细胞显示出效应T细胞 (IFN-γ+CD4+T、IFN-γ+CD8+T) 明显增加，而伴随着调节性T细胞 (Foxp3+CD4+Treg，IL-10+CD4+Tr1，IL-10+CD8+T) 显著降低[13]。综上，Wnt/β-catenin通路在介导nCD4+T细胞Treg方向分化起着重要作用。
Wnt/β-catenin通路在nCD4+T细胞Th17方向分化中有负向调节作用。在T细胞发育过程中，经典Wnt通路下游信号分子TCF1通过染色体修饰等方式抑制IL-17基因表达，而TCF1-/-T细胞小鼠因为T细胞向Th17方向分化，过度表达IL-17易患自身免疫性脑脊髓膜炎[20]。Wnt/β-catenin通路抑制剂sFRP1、DKK1、WIF-1等可增加RORC、IL-23R、IL-17、IL-21、IL-26表达，提示抑制Wnt信号通路提升nCD4+T细胞向Th17分化；而wnt3a或GSK-3β抑制剂TWS119明显抑制nCD4+T细胞向Th17极化，并抑制IL-17产生[21]。可见，Wnt/β-catenin通路的激活可抑制nCD4+T细胞Th17方向分化。
Th17、Treg是免疫反应中活性相对的两个T细胞亚群，Th17/Treg比例失衡与ARDS炎症失衡密切相关。与健康组比较，ARDS患者外周血中[22]Th17/Treg比例显著增加，其增加程度与ARDS病情的严重程度 (APACHE Ⅱ评分、SOFA评分、肺损伤评分)、病死率正相关；其肺泡灌洗液中[23]的T细胞 (尤其Th17亚群) 数量与活性明显增加，表达的IL-17增多，对中性粒细胞的趋化作用增强。而用丙氨酰-谷氨酰胺喂养ARDS小鼠，其肺泡灌洗液中Treg比例明显增加、Th17比例明显降低，肺部炎症反应以及肺损伤程度降低[24]。因此，Th17/Treg比例失衡在ARDS失衡的炎症反应中起着重要作用。
因此，Wnt/β-catenin通路介导nCD4+T细胞向Treg分化，抑制Th17方向分化，改善由于Th17/Treg比例失衡导致的炎症反应的失衡，减轻ARDS肺损伤。
综上所述，Wnt/β-catenin通路在炎症性疾病中对于巨噬细胞、树突状细胞、nCD4+T细胞的活性与分化方向均有重要作用。Wnt/β-catenin通路介导的巨噬细胞M2方向的分化、树突状细胞DCreg方向的分化、nCD4+T细胞Th2及Treg方向的分化可能在改善ARDS失控的炎症反应、减轻肺损伤方面起着重要的作用；但Wnt/β-catenin通路在ARDS中的具体作用机制仍有待进一步研究。对ARDS发病中Wnt/β-catenin通路的深入研究可能为其提供精准治疗靶点。
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