植物多酚是一类广泛存在于植物中的多元酚类化合物，主要存在于植物皮、根、叶、果中，含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素，是种类最丰富的植物次生代谢产物之一。许多研究证实植物多酚具有多种有益于人体健康的生物学活性，如抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血糖、降血脂、降血压、抑菌、抑制酶活性和增强机体免疫力等。植物多酚作为极具发展前景的功能因子，是目前国际食品界最热门的研究课题，其在相关疾病的预防及治疗中受到越来越多的关注。
在高等生物的发育过程中，细胞之间的通讯主要是通过信号细胞产生的信号分子实现的，这些信号分子包括氨基酸、肽、蛋白质、类固醇、脂肪酸衍生物和一些气体成分。靶细胞通过特异性受体识别细胞外的信号分子，并将其转变成细胞内的信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，继而完成信号传导过程。Wnt蛋白是由Wnt基因编码的一组富含半胱氨酸的分泌性糖蛋白家族，以自分泌或旁分泌的方式激活，然后与细胞表面基质及其特异性受体相互作用，启动细胞内信号传导途径，从而传导生长刺激信号，参与不同的发育机制。因为这一信号传导途径是由Wnt蛋白启动的，故称其为Wnt信号通路。它是一条高度保守的信号通路，在控制胚胎发育,调节细胞分化、增殖、迁移、细胞存活和凋亡、组织结构、器官发育以及机体协调性等生命活动中发挥重要作用。β-catenin是Wnt/β-catenin信号通路中的关键调控因子，其在细胞核内累积，并通过下游途径引起特定靶基因的转录，激活Wnt/β-catenin信号通路，造成肿瘤等疾病。Wnt通路与人类肿瘤的关系是当今国际研究的热点，明确此通路在肿瘤发生过程中的分子机制，了解植物多酚抗肿瘤的有效途径及作用靶点，有助于为植物多酚作为预防肿瘤(或抗肿瘤)保健食品(或药物)的开发提供新的依据。
1. Wnt/β-catenin 信号通路
1973 年，Sharma 等率先发现了导致无翅表型的 Wingless 基因（Wg）。1982 年，Nusse 等在小鼠的乳腺癌细胞中克隆出 Wg 基因的同源基因—Int1（Integration 1）。后将二者合称为 Wnt。Wnt信号通路参与胚胎发育的各个方面，在维持成体动物组织稳态过程中起重要作用。Wnt 信号在细胞间的转导是个复杂的过程，其间涉及多种调节基因和蛋白，若它们发生异常，可能会造成细胞生长、分化、代谢等生理异常，引起疾病甚至癌变。
卷曲蛋白（Frizzled, Frz）是 Wnt 蛋白的特异性受体。根据 Wnt/Frz 复合体所激活的机制不同，Wnt 信号转导通路有以下几条分支：1）经典 Wnt 通路（即 Wnt/β-catenin 通路），在生物进化中高度保守；2）细胞极性通路（Planner Cell Polarity Pathway）即 Wnt/JNK 通路，通过小 G 蛋白激活 JNK来调控细胞骨架重排，主要作用是阶段性调控胚胎发育；3）Wnt/Ca2+通路，此通路由 Wnt11 和 Wnt5α激活，引起细胞内 Ca2+增加和 Ca2+敏感信号成分的激活，该通路能拮抗经典的 Wnt 通路；4）调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的细胞内途径。目前研究比较深入并不断证明与肿瘤的发生发展有密切关系的是 Wnt/β-catenin 信号转导通路，对于其他非经典通路的研究也在不断深入。
1.1 Wnt/β-catenin 信号通路的组成
Wnt/β-catenin 信号通路在进化上具有高度保守性，从果蝇、线虫到高等的哺乳动物，它的组成成员具有高度同源性。主要包括 Wnt 家族分泌蛋白（Wnt）、特异性受体卷曲蛋白（Frizzled, Frz）、辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白 5/6（Low density lipo-protein receptor related protein, LRP5/6）、散乱蛋白（Dishevelled, Dsh）、结肠腺瘤性息肉蛋白（Adenomatous polyposis coli, APC）、β-连接蛋白（β-catenin）、糖原合成酶激酶-3β（Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）、轴蛋白（Axin）、酪蛋白激酶 1（Casein kinase1, CK1）、E 钙黏蛋白（E-cadherin）核内转录因子 T 细胞因子/淋巴样增强因子（Tcell transcription factor / Lymphoid enhancer factor, TCF/LEF）、转录活化因子 CBP（CREB binding protein,CBP）、泛素蛋白（Ubiquitin, Ub）及靶因子（C-myc、Cyclin D1、MMP27、CD44、Claudin-1）等。
另外还存在四大类Wnt拮抗因子：分泌型卷曲相关蛋白SFRP（sSecreted frizzled related protein）、Wnt 抑制蛋白 WIF-1、DKKs（Dickkopf family）、Wise/Sost 家族蛋白。它们都属于分泌型糖蛋白，前二者能与 Wnt 结合，从而竞争性抑制 Wnt 与 Frz/LRP 受体结合，后二者能与 LRP5/6 结合而阻遏信号通路的传导。其中 SFRPs 包括 SFRP1-5；DKKs 包括 DKK1-4 及一个 DKK-3 相关蛋白（DKKL1 或称SGY-1）组成。后来又发现三种激动分子制剂（Three agonistic molecules）：R-spondins（Rspo1, 2, 3, 4）、Norrin 和 Glypican-3（GPC3）。GPC3 是一种硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，通过糖基磷脂酰肌醇锚定结合到细胞膜上，与 Wnt 配体结合，促进自分泌/旁分泌 Wnt 信号传导，从而方便 Wnt 配体和 Frz 受体之间的相互作用。Rspo 和 Norrin 对经典 Wnt 通路的激活机制尚不明确。
1.2 Wnt/β-catenin 信号通路的调节机制
在无 Wnt 信号或受体（相关受体）受阻时，Wnt 通路关闭。细胞质中大部分的 β-catenin 与胞内的 α-catenin 及胞膜上的 E-cadherin 胞内肽段结合，粘附于细胞骨架蛋白肌动蛋白上；还有少部分与APC、Axin、GSK-3β、和 CK-1 结合形成蛋白降解复合物。CK-1 能使 β-catenin 的第 45 位丝氨酸磷酸化，随后 GSK-3β 可将 β-catenin 的第 41、37、33 位丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化。磷酸化后的 β-catenin经 Ub 泛素化后被蛋白酶体识别降解，这样细胞内的为数不多的游离 β-catenin 允许募集辅阻遏物TLE-1、Groucho 与 TCF/LEF 家族结合，阻碍靶基因的激活，确保转录被抑制，如图 1 左。
正常细胞受到刺激后，wnt 基因分泌 Wnt 蛋白，它作为细胞外信号结合并激活 Frz 受体及辅助受体 LRP5/6，胞质中 Dsh 蛋白被募集到胞膜下与磷酸化的 LRP5/6 结合。随后 Axin 与磷酸化的 LRP5/6和 Dsh 结合，使 β-cantenin 降解所依赖的 APC 复合体解体，导致胞质内的 β-catenin 得以积累而转位至细胞核取代 Groucho 与 TCF/LEF 家族转录因子结合。TCF/LEF、Bcl9、LGS、CBP、Pygo 与 β-cantenin在细胞核内结合形成转录激活复合物，开启下游靶基因（包括 C-myc、Cyclin D1、MMP27、CD44、Claudin-1）的转录。另外，有研究发现 β-catenin 与钙粘蛋白复合物的分离可能导致细胞内游离的 β-catenin 的积累，这点还存在争议（图中虚线表示），如图 1 右。
1.3 Wnt 信号通路与肿瘤的发生
肿瘤的发生发展是多因素、多基因、多阶段渐进性累积的演变过程。其中细胞信号转导途径对其发生发展、侵袭转移起着至关重要的作用。β-catenin 积累可以激活 Wnt/β-catenin 信号途径。β-catenin是一种多功能的蛋白质，在细胞连接处它与 E-cadherin 相互作用，参与形成粘合带，而游离的 β-catenin可进入细胞核，调节基因表达。Wnt 信号传导通路在细胞分化、增殖、生存凋亡等生理过程中，以及细胞的癌变、肿瘤的侵袭等病理过程中均发挥了重要的调控作用。Wnt/β-catenin 信号的异常表达或激活能引起肿瘤（鼻咽癌、胃癌、肝癌、肺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌等）的发生。
结肠癌（Colorectal cancer, CRC）是世界上第四大致死恶性肿瘤疾病。80%的散发性和遗传性的结肠癌是由于 APC 基因、β-catenin 基因突变引起 Wnt 通路过度激活造成的。APC 是公认的与 CRC发生密切相关的基因。APC 基因突变使其与 β-catenin 结合的区域异常，造成二者不能结合。散发型 CRC 中 Axin 突变率达 11%，β-catenin 本身基因突变 10%，此外还存在 TCF 突变。以上情况都会造成 β-catenin 不能被蛋白酶体降解，导致其在细胞质内积聚，引发细胞异常增殖、恶变，最终导致 CRC 的发生。
非肠道散发型癌细胞中常存在 β-catenin 基因突变造成的 Wnt 通路激活。如在子宫内膜样卵巢癌中常存在 β-catenin 基因突变，且与癌细胞的阶段有关。一般多存在于早期高度分化的子宫内膜样卵巢癌细胞中，而在浆液性、透明及粘液性卵巢癌细胞中较罕见。在卵巢癌中一些 Wnt 通路的激活助剂（如 Pygo、BCL9/LGS）及胞外激活因子（如 Wnt-1、Wnt-2b、Wnt-5α、Wnt-11）的上调，Wnt通路抑制因子（如 SFRP4）的表达缺失都会激活 Wnt 通路。正常情况下，β-catenin 与 E-cadherin 在细胞连接处相互作用，参与形成粘合带。研究发现某些卵巢癌细胞中二者的结合受到影响，另外，E-cadherin 在细胞连接处密度降低使细胞易离散，造成肿瘤细胞的侵润与转移。大部分卵巢癌中存在由于基因扩增引起的磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）活化，PI3K 能磷酸化 GSK3 而阻碍 β-catenin 的磷酸化。MAPK 和 mTOR 信号通路也会使 GSK3 磷酸化，进而干扰 Wnt 信号通路。
Wnt 通路在胃癌组织中的活化状态与胃癌的发展有密切关系。Wnt 家族之 Wnt2 在胃癌中的表达比较常见。韩竞春等研究发现 Wnt2、β-catenin 和 TCF4 在胃癌组织中的表达明显高于癌前病变组织。Wnt3 和 Wnt3α mRNA 的表达在胃癌组织中较慢性萎缩性胃炎组织中的表达高，而 Wnt5α 和Wnt8α 在两种组织中无显著差异。还有文献报道发现胃癌中存在 CTNNB 基因突变，β-catenin 磷酸化位点突变，Cyclin D1 表达过度，SFRP 表达下降。幽门螺杆菌感染是胃癌发生的主要生物学因素，幽门螺杆菌的 CagA+蛋白菌株能导致 β-catenin 表达，而促进胃癌上皮细胞向肠道型转变。47%的胃癌细胞中 E-cadherin 与 β-catenin 结合表达量降低。
Wnt/β-catenin 通路会影响肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭。Cheng 等研究证明原发性肝癌（HCC）中 β-catenin 蛋白的异质表达程度与患者肝内转移及淋巴结转移呈正相关。除此之外，在 HCCs 及癌变前病变周围肝组织中发现有配体 Wnt1/3/4/5α/10b 和受体 Frz3/6/7，LRP6 的上调及抑制剂 SFRP1/4/5，WIF1，DKK3，DKK4 的下调。推测他们的上调和/或下调发生在肝癌的早期阶段。3%-44%的人肝癌中 β-catenin 外显子突变，导致其 N 端缺乏正常磷酸化的位点，不能被蛋白酶体降解。虽然 β-catenin的累积是肝癌发展恶化的关键，但这并不足以引发肝癌变。小鼠模型中发现 β-catenin 的活化可能与其他致癌合作途径（如 H-RAS、MET、AKT、insulin/IGF-1/IRS-1/MAPK）及化学物质共同诱导肝癌形成。
乳腺癌是女性肿瘤疾病中主要的致死原因，其中 Wnt 通路与其发生发展密切相关。与其他肿瘤不同，乳腺癌中 β-catenin 突变并不常见，但存在其他突变包括 APC、Axin 突变，另外 Wnt 信号抑制剂 SFRP1、SFRP2、SFRP5、WIF1、DKK1、DKK2、DKK3、DKK4 基因启动子频繁甲基化也会使经典通路异常激活。
2. 植物多酚调节 Wnt/β-catenin 信号通路
植物多酚的抗肿瘤已被广泛认可，以往的研究将其抗炎抗肿瘤归因于抗氧化活性，然而近年来研究表明，多酚可以直接作用于病变过程中的特定靶分子，调节靶基因的表达水平，进而影响癌细胞的增殖和凋亡。
大量研究表明，激活与细胞周期和增殖有关的原癌基因会使 Wnt 信号通路的异常表达，引发肿瘤。因而抑制 Wnt 信号通路被认为是一条有效的抗肿瘤途径。近年来，国内外关于植物多酚对肿瘤细胞信号转导通路作用均有较多报道。在众多具有生物活性的植物多酚类物质中，仅有少数被证实能抑制 Wnt 通路，如表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、槲皮素、黄酮类物质、姜黄素、白藜芦醇等。
2.1 EGCG
临床研究显示，EGCG 能抑制肝癌、胃癌、皮肤癌、肺癌、乳腺癌、结肠癌的发病率和多样性。体外试验研究表明：EGCG 对多种癌细胞的多条信号通路（如 MAPK、NF-KB、JAK/STAT、PI3K/AKT、Notch、EGFR、Wnt）都有影响。Singh 等研究发现 EGCG 能通过抑制 Wnt/β-catenin 信号通路而降低 A431、SCC13 皮肤癌细胞存活率。主要机制归因于 EGCG 能增加 CK1α 的水平，减少 GSK3β 的磷酸化，从而促进 β-catenin45,33/37 位丝氨酸残基的磷酸化，降低细胞核内 β-catenin 数量，抑制下游靶基因如 MMPs、C-myc、VEGF、Tcf/Lef 的表达。除此之外，EGCG 还可以通过下调炎症介质 COX-2和 PGE2的表达量来抑制 β-catenin。
龙丽等研究发现，40 μg/mL EGCG 干预人卵巢癌 HO-8910 会影响其细胞周期。EGCG 以剂量-时间的依赖关系显著降低 HO-8910 细胞的 Cyclin D1 基因和 β-catenin mRNA 的转录水平和蛋白质表达水平。Yee 等发现三阴乳腺癌细胞中 SFRP1、HBP1 表达下降，这种下调还会造成预后不良。试验中用 EGCG 和地西他滨（DAC）共同处理，可以恢复 SFRP1、HBP1 的表达量，从而抑制 Wnt/β-catenin通路。另外，有研究显示槲皮素和 EGCG 在促细胞凋亡方面有协同作用，且能阻止结直肠癌的迁移和侵袭。
2.2 槲皮素
大量研究证实槲皮素是一种有效的Wnt通路调节剂，影响Wnt通路中C-myc、Cyclin D1和Survivin的转录水平和蛋白表达水平。李润清等将槲皮素作用于人结肠癌 SW480 细胞，可以使Wnt/β-catenin 下游的靶基因 Cyclin D1 和 Survivin 的 mRNA 表达和蛋白表达水平显著下降，从而抑制人结肠癌 SW480 细胞的增殖。Park 等研究槲皮素对 SW480 和 HEK293 细胞中 Wnt/β-catenin 的作用时，发现槲皮素不作用于细胞质中的 β-catenin，也不影响 GSK3β 与其结合。主要影响 Wnt/β-catenin下游通路，即抑制核内 β-catenin 和 Tcf-4 的蛋白表达，阻遏 Tcf 与相应 DNA 结合位点及 β-catenin 结合。Kim 等用槲皮素处理 Wnt 通路异常激活引起的人乳腺癌细胞，发现其呈剂量依赖性抑制 4T1细胞生长，诱导细胞凋亡。推测槲皮素通过提高 DKK1,2,3 的表达量，降低 β-catenin 的稳定性来抑制Wnt/β-catenin 通路活性，从而降低乳腺癌细胞的活性，诱导细胞凋亡。
2.3 黄酮类物质
2005 年，Park 等研究黄酮类物质对胃癌的作用时，其能够抑制 AGS 胃癌细胞中 β-catenin/Tcf转录活性且呈剂量依赖关系，但不影响 β-catenin 含量、分布以及与 Tcf 的结合。黄酮类物质影响 Tcf活性的具体机制尚待研究。2010 年，Park 等发现四种黄酮类物质：山柰酚、异鼠李素、染料木黄酮和黄芩素在结肠癌细胞 SW480 和 HEK293 细胞中阻止 β-catenin 与 Tcf-4 结合，并抑制 β-catenin/Tcf复合物与其特定 DNA 结合。推测山奈酚，黄芩素和异鼠李素的作用与 β-catenin/Tcf 途径的下游调节因子有关，而与 GSK3β 和 Akt 无关；而染料木素可以抑制 GSK3β 和 Akt 的磷酸化并能降低核内β-catenin 的水平。同时，有研究表明汉黄芩素也可以使人结直肠癌细胞 HCT-116 阻滞于 G1 期，并下调 CDK/Cyclin，降低 β-catenin 介导的核因子转录活性，抑制 Wnt/β-catenin 通路。Sarkar 等的研究中染料木黄酮可上调 GSK-3β，并促进其与 β-catenin 结合，并且促使 β-catenin 磷酸化，表明染料木黄酮可以抑制 Wnt/β-catenin 通路从而抑制前列腺癌的生长。另外，其还可以抑制 Wnt1 诱导的增殖，降低靶基因 C-myc 和 Cyclin D1 的表达。Su 等发现染料木黄酮可以抑制 Wnt-1 诱导的乳腺上皮细胞增殖，通过促进 E-cadherin—β-catenin 细胞粘附物的形成减弱 β-catenin 信号。
2.4 姜黄素
姜黄素对子宫颈癌、结肠癌、胃癌、肝癌、白血病、口腔上皮、卵巢癌、胰腺癌、乳腺癌和前列腺癌都有抑制作用。Tanaka研究发现姜黄素能减少细胞核内 β-catenin 和 Tcf 蛋白的数量，从而降低胃癌、结肠癌及肠道癌细胞中 β-catenin/Tcf 的转录活性。
Prasad 用免疫荧光和 Western blot 方法分析，姜黄素可以降低乳腺癌细胞 MCF-7 和 MDA-MB-231中 Dsh、β-catenin、CD1、和 slug 的表达水平。而且姜黄素通过下调 MCF-7 细胞中 slug 蛋白水平，来调节 E-钙黏蛋白的表达，这验证了在乳腺癌细胞治疗中姜黄素具有抗肿瘤转移的潜力。另外，姜黄素会使 MCF-7 细胞中 GSK3β 增加，而 MDA-MD-231 中不改变。赵琳琳等用姜黄素处理肝癌细胞Bel7402、QGY7703 时，C-myc、VEGF、Cyclin D1 mRNA 表达量下降，姜黄素能有效抑制其增殖并促进其凋亡，推测可能与姜黄素下调经典 Wnt/β-catenin 信号通路有关。Liu 等研究发现非小细胞肺癌 A549、H460 和 SPC-A-1 细胞系中 WIF-1 的启动子高度甲基化使其低表达或不表达，失去对 Wnt配体的抑制作用，造成 Wnt 通路异常激活。实验中发现姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素具有不同程度的低甲基化能力，其中双去甲氧基姜黄素已被证实能够通过对 WIF-1 启动子低甲基化恢复 WIF-1 表达，从而下调 Wnt 通路。
2.5 白藜芦醇
目前，白藜芦醇对癌症的防治处于临床前研究阶段。许多研究证实，白藜芦醇的抗癌活性是通过上调促凋亡基因同时下调抗凋亡基因而诱导癌细胞凋亡的。同时还可以调整死亡受体的再分配，促进其与相应配体结合，从而启动死亡途径。此外还可以通过诱导 CDK 抑制剂 p21/CDKN1A 和p27/CDKN1B 的表达使细胞周期阻滞于 G1 和 G1/S 期。Chen 等研究发现白藜芦醇可以作用于下游的 Cyclin D1 及 GSK3β，但不改变 β-catenin 的数量及其在细胞质和细胞核内的分布。推测白藜芦醇不影响 β-catenin 的积累和核转位。免疫共沉淀结合体外分析证实白藜芦醇通过破坏 β-catenin 与 TCF4的结合，从而降低 Wnt 信号。但也有文献报道白藜芦醇处理 SMMC-7721 肝癌细胞可以降低胞质中β-catenin 的数量，处理结肠癌细胞可影响 β-catenin 核转位。舒晓宏等研究发现白藜芦醇可以上调 CYP1A1 和下调 CYP1B1 表达，活化 Wnt、Notch 和 Stat3 等信号通路，另外还能干扰髓母细胞瘤细胞的细胞周期，并明显下调 C-myc、Survivin 和 Cyclin D1 表达。
3. 结语
肿瘤是多因素作用、多基因参与、多阶段发展，最终形成极为复杂的生物学现象。正是由于这种发病发展的复杂性导致至今仍未找到彻底的治愈方法。分子生物学研究发现众多的信号通路参与肿瘤的发生、侵袭、转移等过程，探究各通路的分子机制，开发相应的靶标治疗剂对肿瘤疾病的治疗至关重要。使用传统合成药剂或化疗方法虽能使肿瘤变小，但不能使其消除且肿瘤会产生多药耐药性，另外还有严重的副作用，所以迫切需要开发天然安全的防癌物质。多酚类物质因其显著的抗癌性能受到关注，富含多酚物质的果蔬、谷物、食用菌等天然食物无疑是最好的资源。Wnt 信号通路在胚胎的发育过程中，包括细胞增殖、分化和上皮-间充质相互作用等有重要作用。Wnt/β-catenin 的异常激活是已知的人类癌症中常见的异常信号调节通路，因此，探索该信号通路中的靶位点并寻找相应的有效作用物，以抑制癌细胞中 Wnt 通路的异常活化，从而为癌症治疗提供一种可能。迄今，还没研发出能够在临床上使用的针对 Wnt 通路的具体药物。大量研究表明，多酚可以通过调节与癌症相关的信号转导通路而影响癌症的发生发展。来自植物的多酚天然无毒安全，除了对Wnt 通路起作用，还可以作用于其他细胞通路如 NF-KB、Akt、MAPK、Notch、p53、ERAR 等；通过不同通路的交互协同抗肿瘤效果更好。因此，合理利用植物多酚抗肿瘤功能，一方面可以通过膳食摄入富含多酚的食物，增强机体预防疾病的能力。另一方面可以以植物多酚开发多靶点制剂，既可以单独使用又可以与传统合成药物结合使用。另外，由于不同类型的癌细胞中 Wnt 通路异常的具体原因不同，所以应选用针对性的药物。以植物多酚研制抗癌药物，还需考虑多酚在体内的生物利用和代谢情况。
原文链接: http:/www.novoprolabs.com/support/articles/201411271184.html
(by admin)
在高等生物的发育过程中，细胞之间的通讯主要是通过信号细胞产生的信号分子实现的，这些信号分子包括氨基酸、肽、蛋白质、类固醇、脂肪酸衍生物和一些气体成分。靶细胞通过特异性受体识别细胞外的信号分子，并将其转变成细胞内的信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，继而完成信号传导过程。Wnt蛋白是由Wnt基因编码的一组富含半胱氨酸的分泌性糖蛋白家族，以自分泌或旁分泌的方式激活，然后与细胞表面基质及其特异性受体相互作用，启动细胞内信号传导途径，从而传导生长刺激信号，参与不同的发育机制。因为这一信号传导途径是由Wnt蛋白启动的，故称其为Wnt信号通路。它是一条高度保守的信号通路，在控制胚胎发育,调节细胞分化、增殖、迁移、细胞存活和凋亡、组织结构、器官发育以及机体协调性等生命活动中发挥重要作用。β-catenin是Wnt/β-catenin信号通路中的关键调控因子，其在细胞核内累积，并通过下游途径引起特定靶基因的转录，激活Wnt/β-catenin信号通路，造成肿瘤等疾病。Wnt通路与人类肿瘤的关系是当今国际研究的热点，明确此通路在肿瘤发生过程中的分子机制，了解植物多酚抗肿瘤的有效途径及作用靶点，有助于为植物多酚作为预防肿瘤(或抗肿瘤)保健食品(或药物)的开发提供新的依据。
1. Wnt/β-catenin 信号通路
1973 年，Sharma 等率先发现了导致无翅表型的 Wingless 基因（Wg）。1982 年，Nusse 等在小鼠的乳腺癌细胞中克隆出 Wg 基因的同源基因—Int1（Integration 1）。后将二者合称为 Wnt。Wnt信号通路参与胚胎发育的各个方面，在维持成体动物组织稳态过程中起重要作用。Wnt 信号在细胞间的转导是个复杂的过程，其间涉及多种调节基因和蛋白，若它们发生异常，可能会造成细胞生长、分化、代谢等生理异常，引起疾病甚至癌变。
卷曲蛋白（Frizzled, Frz）是 Wnt 蛋白的特异性受体。根据 Wnt/Frz 复合体所激活的机制不同，Wnt 信号转导通路有以下几条分支：1）经典 Wnt 通路（即 Wnt/β-catenin 通路），在生物进化中高度保守；2）细胞极性通路（Planner Cell Polarity Pathway）即 Wnt/JNK 通路，通过小 G 蛋白激活 JNK来调控细胞骨架重排，主要作用是阶段性调控胚胎发育；3）Wnt/Ca2+通路，此通路由 Wnt11 和 Wnt5α激活，引起细胞内 Ca2+增加和 Ca2+敏感信号成分的激活，该通路能拮抗经典的 Wnt 通路；4）调节纺锤体的方向和非对称细胞分裂的细胞内途径。目前研究比较深入并不断证明与肿瘤的发生发展有密切关系的是 Wnt/β-catenin 信号转导通路，对于其他非经典通路的研究也在不断深入。
1.1 Wnt/β-catenin 信号通路的组成
Wnt/β-catenin 信号通路在进化上具有高度保守性，从果蝇、线虫到高等的哺乳动物，它的组成成员具有高度同源性。主要包括 Wnt 家族分泌蛋白（Wnt）、特异性受体卷曲蛋白（Frizzled, Frz）、辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白 5/6（Low density lipo-protein receptor related protein, LRP5/6）、散乱蛋白（Dishevelled, Dsh）、结肠腺瘤性息肉蛋白（Adenomatous polyposis coli, APC）、β-连接蛋白（β-catenin）、糖原合成酶激酶-3β（Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β）、轴蛋白（Axin）、酪蛋白激酶 1（Casein kinase1, CK1）、E 钙黏蛋白（E-cadherin）核内转录因子 T 细胞因子/淋巴样增强因子（Tcell transcription factor / Lymphoid enhancer factor, TCF/LEF）、转录活化因子 CBP（CREB binding protein,CBP）、泛素蛋白（Ubiquitin, Ub）及靶因子（C-myc、Cyclin D1、MMP27、CD44、Claudin-1）等。
另外还存在四大类Wnt拮抗因子：分泌型卷曲相关蛋白SFRP（sSecreted frizzled related protein）、Wnt 抑制蛋白 WIF-1、DKKs（Dickkopf family）、Wise/Sost 家族蛋白。它们都属于分泌型糖蛋白，前二者能与 Wnt 结合，从而竞争性抑制 Wnt 与 Frz/LRP 受体结合，后二者能与 LRP5/6 结合而阻遏信号通路的传导。其中 SFRPs 包括 SFRP1-5；DKKs 包括 DKK1-4 及一个 DKK-3 相关蛋白（DKKL1 或称SGY-1）组成。后来又发现三种激动分子制剂（Three agonistic molecules）：R-spondins（Rspo1, 2, 3, 4）、Norrin 和 Glypican-3（GPC3）。GPC3 是一种硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，通过糖基磷脂酰肌醇锚定结合到细胞膜上，与 Wnt 配体结合，促进自分泌/旁分泌 Wnt 信号传导，从而方便 Wnt 配体和 Frz 受体之间的相互作用。Rspo 和 Norrin 对经典 Wnt 通路的激活机制尚不明确。
1.2 Wnt/β-catenin 信号通路的调节机制
在无 Wnt 信号或受体（相关受体）受阻时，Wnt 通路关闭。细胞质中大部分的 β-catenin 与胞内的 α-catenin 及胞膜上的 E-cadherin 胞内肽段结合，粘附于细胞骨架蛋白肌动蛋白上；还有少部分与APC、Axin、GSK-3β、和 CK-1 结合形成蛋白降解复合物。CK-1 能使 β-catenin 的第 45 位丝氨酸磷酸化，随后 GSK-3β 可将 β-catenin 的第 41、37、33 位丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化。磷酸化后的 β-catenin经 Ub 泛素化后被蛋白酶体识别降解，这样细胞内的为数不多的游离 β-catenin 允许募集辅阻遏物TLE-1、Groucho 与 TCF/LEF 家族结合，阻碍靶基因的激活，确保转录被抑制，如图 1 左。
正常细胞受到刺激后，wnt 基因分泌 Wnt 蛋白，它作为细胞外信号结合并激活 Frz 受体及辅助受体 LRP5/6，胞质中 Dsh 蛋白被募集到胞膜下与磷酸化的 LRP5/6 结合。随后 Axin 与磷酸化的 LRP5/6和 Dsh 结合，使 β-cantenin 降解所依赖的 APC 复合体解体，导致胞质内的 β-catenin 得以积累而转位至细胞核取代 Groucho 与 TCF/LEF 家族转录因子结合。TCF/LEF、Bcl9、LGS、CBP、Pygo 与 β-cantenin在细胞核内结合形成转录激活复合物，开启下游靶基因（包括 C-myc、Cyclin D1、MMP27、CD44、Claudin-1）的转录。另外，有研究发现 β-catenin 与钙粘蛋白复合物的分离可能导致细胞内游离的 β-catenin 的积累，这点还存在争议（图中虚线表示），如图 1 右。
图1 Wnt/β-catenin 信号通路及调节
1.3 Wnt 信号通路与肿瘤的发生
肿瘤的发生发展是多因素、多基因、多阶段渐进性累积的演变过程。其中细胞信号转导途径对其发生发展、侵袭转移起着至关重要的作用。β-catenin 积累可以激活 Wnt/β-catenin 信号途径。β-catenin是一种多功能的蛋白质，在细胞连接处它与 E-cadherin 相互作用，参与形成粘合带，而游离的 β-catenin可进入细胞核，调节基因表达。Wnt 信号传导通路在细胞分化、增殖、生存凋亡等生理过程中，以及细胞的癌变、肿瘤的侵袭等病理过程中均发挥了重要的调控作用。Wnt/β-catenin 信号的异常表达或激活能引起肿瘤（鼻咽癌、胃癌、肝癌、肺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌等）的发生。
结肠癌（Colorectal cancer, CRC）是世界上第四大致死恶性肿瘤疾病。80%的散发性和遗传性的结肠癌是由于 APC 基因、β-catenin 基因突变引起 Wnt 通路过度激活造成的。APC 是公认的与 CRC发生密切相关的基因。APC 基因突变使其与 β-catenin 结合的区域异常，造成二者不能结合。散发型 CRC 中 Axin 突变率达 11%，β-catenin 本身基因突变 10%，此外还存在 TCF 突变。以上情况都会造成 β-catenin 不能被蛋白酶体降解，导致其在细胞质内积聚，引发细胞异常增殖、恶变，最终导致 CRC 的发生。
非肠道散发型癌细胞中常存在 β-catenin 基因突变造成的 Wnt 通路激活。如在子宫内膜样卵巢癌中常存在 β-catenin 基因突变，且与癌细胞的阶段有关。一般多存在于早期高度分化的子宫内膜样卵巢癌细胞中，而在浆液性、透明及粘液性卵巢癌细胞中较罕见。在卵巢癌中一些 Wnt 通路的激活助剂（如 Pygo、BCL9/LGS）及胞外激活因子（如 Wnt-1、Wnt-2b、Wnt-5α、Wnt-11）的上调，Wnt通路抑制因子（如 SFRP4）的表达缺失都会激活 Wnt 通路。正常情况下，β-catenin 与 E-cadherin 在细胞连接处相互作用，参与形成粘合带。研究发现某些卵巢癌细胞中二者的结合受到影响，另外，E-cadherin 在细胞连接处密度降低使细胞易离散，造成肿瘤细胞的侵润与转移。大部分卵巢癌中存在由于基因扩增引起的磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）活化，PI3K 能磷酸化 GSK3 而阻碍 β-catenin 的磷酸化。MAPK 和 mTOR 信号通路也会使 GSK3 磷酸化，进而干扰 Wnt 信号通路。
Wnt 通路在胃癌组织中的活化状态与胃癌的发展有密切关系。Wnt 家族之 Wnt2 在胃癌中的表达比较常见。韩竞春等研究发现 Wnt2、β-catenin 和 TCF4 在胃癌组织中的表达明显高于癌前病变组织。Wnt3 和 Wnt3α mRNA 的表达在胃癌组织中较慢性萎缩性胃炎组织中的表达高，而 Wnt5α 和Wnt8α 在两种组织中无显著差异。还有文献报道发现胃癌中存在 CTNNB 基因突变，β-catenin 磷酸化位点突变，Cyclin D1 表达过度，SFRP 表达下降。幽门螺杆菌感染是胃癌发生的主要生物学因素，幽门螺杆菌的 CagA+蛋白菌株能导致 β-catenin 表达，而促进胃癌上皮细胞向肠道型转变。47%的胃癌细胞中 E-cadherin 与 β-catenin 结合表达量降低。
Wnt/β-catenin 通路会影响肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭。Cheng 等研究证明原发性肝癌（HCC）中 β-catenin 蛋白的异质表达程度与患者肝内转移及淋巴结转移呈正相关。除此之外，在 HCCs 及癌变前病变周围肝组织中发现有配体 Wnt1/3/4/5α/10b 和受体 Frz3/6/7，LRP6 的上调及抑制剂 SFRP1/4/5，WIF1，DKK3，DKK4 的下调。推测他们的上调和/或下调发生在肝癌的早期阶段。3%-44%的人肝癌中 β-catenin 外显子突变，导致其 N 端缺乏正常磷酸化的位点，不能被蛋白酶体降解。虽然 β-catenin的累积是肝癌发展恶化的关键，但这并不足以引发肝癌变。小鼠模型中发现 β-catenin 的活化可能与其他致癌合作途径（如 H-RAS、MET、AKT、insulin/IGF-1/IRS-1/MAPK）及化学物质共同诱导肝癌形成。
乳腺癌是女性肿瘤疾病中主要的致死原因，其中 Wnt 通路与其发生发展密切相关。与其他肿瘤不同，乳腺癌中 β-catenin 突变并不常见，但存在其他突变包括 APC、Axin 突变，另外 Wnt 信号抑制剂 SFRP1、SFRP2、SFRP5、WIF1、DKK1、DKK2、DKK3、DKK4 基因启动子频繁甲基化也会使经典通路异常激活。
2. 植物多酚调节 Wnt/β-catenin 信号通路
植物多酚的抗肿瘤已被广泛认可，以往的研究将其抗炎抗肿瘤归因于抗氧化活性，然而近年来研究表明，多酚可以直接作用于病变过程中的特定靶分子，调节靶基因的表达水平，进而影响癌细胞的增殖和凋亡。
大量研究表明，激活与细胞周期和增殖有关的原癌基因会使 Wnt 信号通路的异常表达，引发肿瘤。因而抑制 Wnt 信号通路被认为是一条有效的抗肿瘤途径。近年来，国内外关于植物多酚对肿瘤细胞信号转导通路作用均有较多报道。在众多具有生物活性的植物多酚类物质中，仅有少数被证实能抑制 Wnt 通路，如表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、槲皮素、黄酮类物质、姜黄素、白藜芦醇等。
2.1 EGCG
临床研究显示，EGCG 能抑制肝癌、胃癌、皮肤癌、肺癌、乳腺癌、结肠癌的发病率和多样性。体外试验研究表明：EGCG 对多种癌细胞的多条信号通路（如 MAPK、NF-KB、JAK/STAT、PI3K/AKT、Notch、EGFR、Wnt）都有影响。Singh 等研究发现 EGCG 能通过抑制 Wnt/β-catenin 信号通路而降低 A431、SCC13 皮肤癌细胞存活率。主要机制归因于 EGCG 能增加 CK1α 的水平，减少 GSK3β 的磷酸化，从而促进 β-catenin45,33/37 位丝氨酸残基的磷酸化，降低细胞核内 β-catenin 数量，抑制下游靶基因如 MMPs、C-myc、VEGF、Tcf/Lef 的表达。除此之外，EGCG 还可以通过下调炎症介质 COX-2和 PGE2的表达量来抑制 β-catenin。
龙丽等研究发现，40 μg/mL EGCG 干预人卵巢癌 HO-8910 会影响其细胞周期。EGCG 以剂量-时间的依赖关系显著降低 HO-8910 细胞的 Cyclin D1 基因和 β-catenin mRNA 的转录水平和蛋白质表达水平。Yee 等发现三阴乳腺癌细胞中 SFRP1、HBP1 表达下降，这种下调还会造成预后不良。试验中用 EGCG 和地西他滨（DAC）共同处理，可以恢复 SFRP1、HBP1 的表达量，从而抑制 Wnt/β-catenin通路。另外，有研究显示槲皮素和 EGCG 在促细胞凋亡方面有协同作用，且能阻止结直肠癌的迁移和侵袭。
2.2 槲皮素
大量研究证实槲皮素是一种有效的Wnt通路调节剂，影响Wnt通路中C-myc、Cyclin D1和Survivin的转录水平和蛋白表达水平。李润清等将槲皮素作用于人结肠癌 SW480 细胞，可以使Wnt/β-catenin 下游的靶基因 Cyclin D1 和 Survivin 的 mRNA 表达和蛋白表达水平显著下降，从而抑制人结肠癌 SW480 细胞的增殖。Park 等研究槲皮素对 SW480 和 HEK293 细胞中 Wnt/β-catenin 的作用时，发现槲皮素不作用于细胞质中的 β-catenin，也不影响 GSK3β 与其结合。主要影响 Wnt/β-catenin下游通路，即抑制核内 β-catenin 和 Tcf-4 的蛋白表达，阻遏 Tcf 与相应 DNA 结合位点及 β-catenin 结合。Kim 等用槲皮素处理 Wnt 通路异常激活引起的人乳腺癌细胞，发现其呈剂量依赖性抑制 4T1细胞生长，诱导细胞凋亡。推测槲皮素通过提高 DKK1,2,3 的表达量，降低 β-catenin 的稳定性来抑制Wnt/β-catenin 通路活性，从而降低乳腺癌细胞的活性，诱导细胞凋亡。
2.3 黄酮类物质
2005 年，Park 等研究黄酮类物质对胃癌的作用时，其能够抑制 AGS 胃癌细胞中 β-catenin/Tcf转录活性且呈剂量依赖关系，但不影响 β-catenin 含量、分布以及与 Tcf 的结合。黄酮类物质影响 Tcf活性的具体机制尚待研究。2010 年，Park 等发现四种黄酮类物质：山柰酚、异鼠李素、染料木黄酮和黄芩素在结肠癌细胞 SW480 和 HEK293 细胞中阻止 β-catenin 与 Tcf-4 结合，并抑制 β-catenin/Tcf复合物与其特定 DNA 结合。推测山奈酚，黄芩素和异鼠李素的作用与 β-catenin/Tcf 途径的下游调节因子有关，而与 GSK3β 和 Akt 无关；而染料木素可以抑制 GSK3β 和 Akt 的磷酸化并能降低核内β-catenin 的水平。同时，有研究表明汉黄芩素也可以使人结直肠癌细胞 HCT-116 阻滞于 G1 期，并下调 CDK/Cyclin，降低 β-catenin 介导的核因子转录活性，抑制 Wnt/β-catenin 通路。Sarkar 等的研究中染料木黄酮可上调 GSK-3β，并促进其与 β-catenin 结合，并且促使 β-catenin 磷酸化，表明染料木黄酮可以抑制 Wnt/β-catenin 通路从而抑制前列腺癌的生长。另外，其还可以抑制 Wnt1 诱导的增殖，降低靶基因 C-myc 和 Cyclin D1 的表达。Su 等发现染料木黄酮可以抑制 Wnt-1 诱导的乳腺上皮细胞增殖，通过促进 E-cadherin—β-catenin 细胞粘附物的形成减弱 β-catenin 信号。
2.4 姜黄素
姜黄素对子宫颈癌、结肠癌、胃癌、肝癌、白血病、口腔上皮、卵巢癌、胰腺癌、乳腺癌和前列腺癌都有抑制作用。Tanaka研究发现姜黄素能减少细胞核内 β-catenin 和 Tcf 蛋白的数量，从而降低胃癌、结肠癌及肠道癌细胞中 β-catenin/Tcf 的转录活性。
Prasad 用免疫荧光和 Western blot 方法分析，姜黄素可以降低乳腺癌细胞 MCF-7 和 MDA-MB-231中 Dsh、β-catenin、CD1、和 slug 的表达水平。而且姜黄素通过下调 MCF-7 细胞中 slug 蛋白水平，来调节 E-钙黏蛋白的表达，这验证了在乳腺癌细胞治疗中姜黄素具有抗肿瘤转移的潜力。另外，姜黄素会使 MCF-7 细胞中 GSK3β 增加，而 MDA-MD-231 中不改变。赵琳琳等用姜黄素处理肝癌细胞Bel7402、QGY7703 时，C-myc、VEGF、Cyclin D1 mRNA 表达量下降，姜黄素能有效抑制其增殖并促进其凋亡，推测可能与姜黄素下调经典 Wnt/β-catenin 信号通路有关。Liu 等研究发现非小细胞肺癌 A549、H460 和 SPC-A-1 细胞系中 WIF-1 的启动子高度甲基化使其低表达或不表达，失去对 Wnt配体的抑制作用，造成 Wnt 通路异常激活。实验中发现姜黄素、去甲氧基姜黄素、双去甲氧基姜黄素具有不同程度的低甲基化能力，其中双去甲氧基姜黄素已被证实能够通过对 WIF-1 启动子低甲基化恢复 WIF-1 表达，从而下调 Wnt 通路。
2.5 白藜芦醇
目前，白藜芦醇对癌症的防治处于临床前研究阶段。许多研究证实，白藜芦醇的抗癌活性是通过上调促凋亡基因同时下调抗凋亡基因而诱导癌细胞凋亡的。同时还可以调整死亡受体的再分配，促进其与相应配体结合，从而启动死亡途径。此外还可以通过诱导 CDK 抑制剂 p21/CDKN1A 和p27/CDKN1B 的表达使细胞周期阻滞于 G1 和 G1/S 期。Chen 等研究发现白藜芦醇可以作用于下游的 Cyclin D1 及 GSK3β，但不改变 β-catenin 的数量及其在细胞质和细胞核内的分布。推测白藜芦醇不影响 β-catenin 的积累和核转位。免疫共沉淀结合体外分析证实白藜芦醇通过破坏 β-catenin 与 TCF4的结合，从而降低 Wnt 信号。但也有文献报道白藜芦醇处理 SMMC-7721 肝癌细胞可以降低胞质中β-catenin 的数量，处理结肠癌细胞可影响 β-catenin 核转位。舒晓宏等研究发现白藜芦醇可以上调 CYP1A1 和下调 CYP1B1 表达，活化 Wnt、Notch 和 Stat3 等信号通路，另外还能干扰髓母细胞瘤细胞的细胞周期，并明显下调 C-myc、Survivin 和 Cyclin D1 表达。
3. 结语
肿瘤是多因素作用、多基因参与、多阶段发展，最终形成极为复杂的生物学现象。正是由于这种发病发展的复杂性导致至今仍未找到彻底的治愈方法。分子生物学研究发现众多的信号通路参与肿瘤的发生、侵袭、转移等过程，探究各通路的分子机制，开发相应的靶标治疗剂对肿瘤疾病的治疗至关重要。使用传统合成药剂或化疗方法虽能使肿瘤变小，但不能使其消除且肿瘤会产生多药耐药性，另外还有严重的副作用，所以迫切需要开发天然安全的防癌物质。多酚类物质因其显著的抗癌性能受到关注，富含多酚物质的果蔬、谷物、食用菌等天然食物无疑是最好的资源。Wnt 信号通路在胚胎的发育过程中，包括细胞增殖、分化和上皮-间充质相互作用等有重要作用。Wnt/β-catenin 的异常激活是已知的人类癌症中常见的异常信号调节通路，因此，探索该信号通路中的靶位点并寻找相应的有效作用物，以抑制癌细胞中 Wnt 通路的异常活化，从而为癌症治疗提供一种可能。迄今，还没研发出能够在临床上使用的针对 Wnt 通路的具体药物。大量研究表明，多酚可以通过调节与癌症相关的信号转导通路而影响癌症的发生发展。来自植物的多酚天然无毒安全，除了对Wnt 通路起作用，还可以作用于其他细胞通路如 NF-KB、Akt、MAPK、Notch、p53、ERAR 等；通过不同通路的交互协同抗肿瘤效果更好。因此，合理利用植物多酚抗肿瘤功能，一方面可以通过膳食摄入富含多酚的食物，增强机体预防疾病的能力。另一方面可以以植物多酚开发多靶点制剂，既可以单独使用又可以与传统合成药物结合使用。另外，由于不同类型的癌细胞中 Wnt 通路异常的具体原因不同，所以应选用针对性的药物。以植物多酚研制抗癌药物，还需考虑多酚在体内的生物利用和代谢情况。
原文链接: http:/www.novoprolabs.com/support/articles/201411271184.html
(by admin)
2014-11-27