卢向阳+唐芳+马武开+姚血明+陈琳英+周静
【摘 要】 轴蛋白是一个构架蛋白，其传导信号的办法首要是与Wnt信号转导途径中的许多相关成员结合构成复合体。近年来发现轴蛋白为按捺因子，能经过下调β-连环蛋白（β-catenin）水平来调理关节软骨的老练、增殖分解以及凋亡。β-catenin作为Wnt信号通路中的重要成员，而轴蛋白作为Wnt信号通路的负调理因子，将为骨关节炎的确诊和医治供给新的思路和有用的办法。
【要害词】 骨关节炎；轴蛋白；Wnt/β-catenin；软骨细胞；总述
骨关节炎（osteoarthritis，OA）是一种常见的关节疾病，首要危害关节软骨，继而累及整个关节安排，并终究发作关节软骨退变、纤维化以及整个关节面的危害[1]。现在其发病机制仍不是很清楚，不能从根本上为患者免除苦楚。近年来，许多试验研讨证明，坚持Wnt信号通路中β-连环蛋白（β-catenin）的安稳与OA的发作和调控有着亲近的联络，并与关节软骨细胞分解、老练及凋亡有很大相关性[2]。轴蛋白（Axin）作为调理蛋白在Wnt信号转导途径中起负调理效果，进而Axin能够在Wnt信号通路中经过不同的效果位点调理β-catenin的磷酸化和安稳性来坚持软骨细胞的安稳。本文将对Axin经过Wnt/β-catenin的调理来坚持软骨细胞平衡进行总述。
1 Axin的生物学特性
Axin基因是1997年从一种称为Fused的小鼠骤变株中克隆得到的[3]。Axin在体轴构成进程中起着负调理效果，有研讨把Axin打针于蟾蜍的胚胎中，在胚胎发育中呈现了体轴缺失现象[4]，进而证明了这一观念。许多试验研讨都证明了Axin在不同物种中普遍存在，且廣泛表达于五脏、脑、甲状腺、睾丸和骨骼肌等不同安排，进而调理操控着许多生命进程。Axin可坐落胞膜、胞质及胞核中，Axin具有多个固定保存的结构域，其间最重要的几个功用结构域的磷酸化位点高度保存，能与Wnt信号通路中许多成员彼此结合来调理β-catenin[5]，如肿瘤按捺因子肠腺息肉瘤蛋白（APC）结合区域、酪蛋白激酶（CKI）结合区域、糖原组成激酶（GSK-3β）结合区域、β-catenin结合区域等。
2 Wnt/β-catenin信号通路
Wnt是一个富含半胱氨酸的排泄型配体宗族，科学家是在对果蝇极性发育和爪蟾的胚胎体轴构成研讨中发现这一信号通路的。现在研讨发现，Wnt蛋白至少参加3条信号途径，分为经典通路和非经典通路，其间Wnt/β-catenin信号被称为经典信号通路，直接影响细胞的增殖分解，是Wnt信号通路中影响细胞信号传导的一个必不可少的途径[6-7]。
Wnt/β-catenin信号通路调理着关节软骨细胞的老练、增殖分解以及凋亡来坚持关节软骨的正常成长，对关节软骨细胞的安稳具有重要效果，假如这种平衡被打破，将会导致OA的发作[8]。现在的研讨以为，Wnt/β-catenin信号通路的失衡可能是导致骨关节软骨损坏的重要原因，Wnt/β-catenin信号通路也是影响软骨细胞成长重要的信号通路[9]。Delgado等[10]在研讨比照OA和骨折患者中发现，OA患者软骨细胞培养液中细胞核内的β-catenin要比骨折患者多。Zhu等[9]研讨Wnt信号通路直接激活成年小鼠软骨细胞的β-catenin基因，发现软骨细胞提早进行了分解，并且呈现了OA样改动；别的Zhu等[11]按捺转基因鼠β-catenin信号通路后发现仍呈现OA样改动；Yuasa等[8]特异性地按捺Wnt/β-catenin信号通路后发现，基质金属蛋白酶（MMP）-3和MMP-13的基因表达增高，并且加强了白细胞介素-1β（IL-1β）的效应，加速关节软骨细胞凋亡而添加关节软骨持续损坏。这些试验研讨证明，激活Wnt/β-catenin信号通路能加速软骨细胞分解速度，导致软骨肥壮和损坏，开展为OA；按捺Wnt/β-catenin信号通路能导致软骨细胞凋亡和下降细胞分解速度，导致骨质削减和关节软骨损坏，进一步会开展为OA。因此，细胞中β-catenin的水平对软骨细胞成长具有重要效果，而细胞中β-catenin的水平取决于Axin的调控，由此可猜测Axin经过Wnt/β-catenin信号通路直接对软骨细胞成长的调控、对OA发作开展的重要效果，所以想要理解Axin在OA中的效果机制首先得研讨Axin对β-catenin的效果机制。
3 Axin对β-catenin的效果机制
许多试验研讨证明，Wnt/β-catenin与OA的发作开展有重要的联络[12]。Axin作为构架蛋白，经过Wnt信号通路中多个结构域调控细胞的增殖、分解与凋亡，影响细胞软骨的改动。所以Axin对OA的效果首要取决于对β-catenin的效果机制。有研讨证明，正常细胞中的β-catenin总坚持较低的水平[13]，由于在Axin作为构架蛋白与CKIa、GSK-3β、β-catenin构成的复合体上，CKIa能够磷酸化β-catenin的氨基酸，磷酸化的β-catenin能够被某种特异性物质辨认，然后被蛋白酶复合体水解[14-15]，经过这种途径坚持着细胞的正常成长。当Wnt信号通路发作反常改动，Axin表达削减或基因骤变，不能有用地将Wnt信号通路中许多成员组合起来，因此细胞中的β-catenin磷酸化水平下降，未被磷酸化的β-catenin向细胞核内搬运集合引起细胞靶基因转录，进而影响细胞的反常增生，乃至癌变，并且有试验证明Axin的高表达可引起体内细胞凋亡。这些都与OA的构成亲近相关，因此，Axin的安稳对β-catenin磷酸化水平至关重要。
Axin在Wnt信号通路中对β-catenin的负调理效果首要有3种机制。①Axin经过与Wnt信号通路上的CKIa、GSK-3β、β-catenin和肿瘤按捺因子APC结合构成复合体，促进β-catenin的磷酸化及降解。有研讨证明，缺失GSK-3β结合区域的复合体损失下调β-catenin的功用，阐明β-catenin磷酸化复合体有必要是Axin与以上结构域一起结合才干下调β-catenin水平。②GSK-3β和CDK2两种激酶在构成复合体的一起也能磷酸化Axin，试验证明，Axin的磷酸化不影响它与GSK-3β和β-catenin的结合才干，反而磷酸化的Axin更能添加它与β-catenin结合的亲合性。Axin被磷酸化后安稳性增强，其安稳性增强有利于复合体的构成促进β-catenin的磷酸化和降解[16]。③有研讨标明，Axin除了以上2种机制调理β-catenin的水平以外，还能够经过核质络绎下调β-catenin水平。Axin具有核输出信号序列和C结尾双向的核定位序列，因此核质络绎的Axin作为一种分子伴侣，协同β-catenin在细胞质中的散布，使β-catenin定坐落细胞质中，促进β-catenin在细胞质中的降解[17-18]。
由上可知，Axin對β-catenin磷酸化水平的负调理需要与重要结构域相结合，其间APC必不可少，APC也是β-catenin降解复合物中的重要组成部分，本身运载3个Axin结合基序并具有多个β-catenin结合位点，能够促进Axin与β-catenin等构成能磷酸化β-catenin的复合物[19]。试验标明，正常细胞中过量表达Axin会显着促进β-catenin的磷酸化水平，而缺失APC结合区域的复合体磷酸化β-catenin的水平显着下降。阐明Axin与APC结合才干更有用地磷酸化β-catenin，APC在β-catenin磷酸化的进程中起着要害的效果[20]。
Axin具有使β-catenin磷酸化的多功用区域。其间有G蛋白信号肽调控因子（RGS）结构域和DIX结构域，且序列已查明，Axin羧基结尾DIX结构域和散乱蛋白（Dvl）的DIX结构域可彼此结合影响对β-catenin的降解[21]。Dvl是机体安排细胞中广泛存在的胞浆蛋白，Dvl激活Wnt信号通路，便会将Axin征集至细胞膜，搅扰了Axin降解复合物的构成，然后影响对β-catenin的降解[22]。因此也能够经过调控DIX操控Axin对β-catenin的降解。
Axin与Wnt之间的效果联络是彼此的，Axin经过效果于Wnt信号通路下调β-catenin水平的一起，Wnt通路也会经过别的一种机制影响着Axin对β-catenin的降解效果。有研讨发现，激活Wnt信号通路中的某种因子能经过某种功用导致Axin的降解，使细胞内Axin水平下降，β-catenin的磷酸化水平下降，使细胞内β-catenin的堆集影响细胞的增殖分解。Li等[23]亦发现，过表达β-catenin能按捺细胞凋亡。由此能够发现，Axin与Wnt/β-catenin信号通路的联络十分严密，它能够经过不同机制调理β-catenin的磷酸化水平，这为OA的研讨创始了一个新的研讨平面。
4 Axin在OA防治中的含义
综上所述，Axin作为构架蛋白经过Wnt信号通路调控β-catenin，使其坚持在必定的水平，而β-catenin的正常水平是关节软骨细胞正常增殖、分解及凋亡的条件，所以调控Axin的水平能够操控软骨细胞的成长水平，这为OA的防治供给了很好的思路。关于关节常常劳累、骨质疏松等OA易患人群能够恰当下降细胞中Axin水平，使β-catenin水平稍升高，有助于软骨细胞的增殖分解，能够下降OA的发作率；关于软骨肥壮、有骨赘生成的OA患者，能够恰当升高细胞中Axin水平，使β-catenin水平稍下降，有助于相对减缓软骨细胞的增殖分解，能够缓解OA症状或及时操控OA病况。怎么操控Axin使之处于适宜的水平还需要许多的研讨，由于现在对Axin的知道还不明亮，Axin、β-catenin以及Axin对β-catenin的效果机制的知道还不是很清楚，所以怎么坚持一个细胞内适宜的Axin水平还有待进一步深入研讨，信任未来Axin在OA的防治上会获得更大的打破。
5 参考文献
[1] 中华中医药学会.骨性关节炎[J].风湿病与关节炎，2013，2（2）：71-72.
[2] MacDonald BT，Tamai K，He X，et al.Wnt/β-catenin signaling：components，mechanisms，and diseases[J].Dev Cell，2009，17（1）：9-26.
[3] Lu Z，Liu W，Huang H，et al.Protein encoded by the Axin（Fu） allele effectively down-regulates Wnt signaling but exerts a dominant negative effect on c-Jun N-terminal kinase signaling[J].J Biol Chem，2008，283（19）：13132-13139.
[4] Zeng L，Fagotto F，Zhang T，et al.The mouse Fused locus encodes Axin，an inhibitor of the Wnt signaling pathway that regulates embryonic axis formation[J].Cell，1997，90（1）：181-192.
[5] 胡成龙，孙洁文，侯烨，等.Wnt信号通路在造血干细胞自我更新和扩增中的效果[J].我国细胞生物学学报，2014，36（11）：1532-1542.
[6] Velasco J，Zarrabeitia MT，Prieto JR，et al.Wnt pathway genes in osteoporosis and osteoarthritis：differential expression and genetic association study[J].Osteopotos Int，2010，21（1）：109-118.
[7] Martel P，Boileau C，Pelletier JP，et al.Cartilage in normal and osteoarthritis conditions[J].Best Pract Res Clin Rheumatol，2008，22（2）：351-384.
[8] Yuasa T，Otani T，Koike T，et al.Wnt/β-catenin signaling stimulates matrix catabolic genes and activity in articular chondrocytes：its possible role in joint degeneration[J].Lab Invest，2008，88（3）：264-274.
[9] Zhu M，Tang D，Wu Q，et al.Activation of β-catenin signaling in articular chondrocytes leads to osteoarthritis like phenotype in adult beta-catenin conditional activation mice[J].J Bone Miner Res，2009，24（1）：12-21.
[10] Delgado-Calle J，Arozamena J，Casafont I，et al.Wnt activity，osteocytes and sclerostin expression in hip fractures and osteoarthritis[J].Bone，2011，48（Suppl 2）：S138-S139.
[11] Zhu M，Chen M，Zuscik M，et al.Inhibition of β-catenin signaling in articular chondrocytes results in articular cartilage destruction[J].Arthritis Rheum，2008，58（18）：2053-2064.
[12] Anu O，Anitta M.Calreticulin mediated glucocorticoid receptor export is involved in β-catenin translocation and Wnt signaling inhibition in human osteoblasticcells[J].Bone，2009，44（4）：555-565.
[13] Silvério KG，Davidson KC，James RG，et al.Wnt/β-catenin pathway regulates bone morphogenetic protein（BMP2）-mediated differentiation of dental follicle cells[J].J Periodontal Res，2012，47（3）：309-319.
[14] Barry ER，Morikawa T，Butler BL，et al.Restriction of intestinal stem cell expansion and the regenerative response by YAP[J].Nature，2013，493（7430）：106-110.
[15] Munj RN，Choe Y，Li G，et al.Wnt signaling regulates neuronal differentiation of cortical intermediate progenitors[J].J Neurosci，2011，31（5）：1676-1687.
[16] Ha NC，Tonozuka T，Stamos JL，et al.Mechanism of phosphorylation-dependent binding of APC to β-catenin and its role in β-catenin degradation[J].Mol Cell，2004，15（4）：511-521.
[17] Cong F，Varmus H.Nuclear-cytoplasmic shuttling of Axin regulates subcellular localization of beta-catenin[J].Proc Natl Acad Sci USA，2004，101（9）：2882-2887.
[18] Wiechens N，Heinle K，Englmeier L，et al.Nucleo-cytoplasmic shuttling of Axin，a negative regulator of the Wnt-beta-catenin Pathway[J].J Biol Chem，2004，279（7）：5263-5267.
[19] Mc Cartney BM，N?thke IS.Cell regulation by the APC protein Apc as master regulator of epithelia[J].Curr Opin Cell Bio，2008，20（2）：186-193.
[20] Berthon A，Martinez A，Bertherat J，et al.Wnt/β-catenin signalling in adrenal physiology and tumour development[J].Mol Cell Endocrinol，2012，351（1）：87-95.
[21] Schwarz-Romond T，Fiedler M，Shibata N，et al.The DIX domain of Dshevelled confers Wnt signaling by dynamicpolymerization[J].Nat Sruct Mol Biol，2007，14（6）：484-492.
[22] Fiedler M，Mendoza-Topaz C，Rutherford TJ，et al.Dishevelled interacts with the DXI domain polymerization interface of Axin to interfere with its function in down-regulating β-catenin[J].Proc Natl Acad Sci USA，2011，108（5）：1937-1942.
[23] Li HL，Wang HH，Liu SJ，et al.Phosphorylation of tau antagonizes apoptosis by stabilizing beta-catenin，a mechanism involved in Alzheimer's neurodegeneration[J].Proc Natl Acad Sci USA，2007，104（9）：3591-3596.
收稿日期：2016-06-17；修回日期：2016-10-19
