【学术前沿】Review|脊椎动物再生过程中Notch和Wnt信号通路的相互作用

在动物界，再生是一个进化上保守的过程，然而，再生能力因物种和器官/组织而异。再生过程需要来自关键信号通路的适当时空调控。经典Notch和Wnt信号通路是指导动物发育的两个基本信号，在脊椎动物的再生中起着重要作用。近年来，越来越多的证据表明Notch和Wnt信号在器官再生过程中相互作用。来自中国海洋大学海洋生物多样性与进化研究所的苏颖教授和赵龙教授为我们总结了Notch信号和Wnt信号在几个有代表性的器官再生事件中的作用，强调了它们在这些过程中相互作用的功能和分子基础，阐明了利用这两种信号通路促进哺乳动物的再生和设计合理的治疗策略。

再生是一个复杂的生物过程，损伤后组织/器官通过此过程恢复其结构和功能。再生广泛发生在动物身上，尽管它们的再生能力因物种而异。无脊椎动物，如涡虫和水螅，可以再生整个身体。大多数脊椎动物在胚胎/幼虫阶段具有显著的再生受损结构的能力，但随着发育的进行，这种能力急剧下降。许多成年脊椎动物，除了哺乳动物，仍然显示出惊人的能力。相反，成年哺乳动物的再生能力通常在一定程度上局限于肝脏、骨骼、骨骼肌和皮肤，而其他器官/组织，如心脏和毛细胞，在损伤后无法在结构或功能上恢复。

Notch信号是一种高度保守的途径，在发育和内稳态过程中介导多种组织中的细胞增殖、细胞命运决定、细胞死亡和干细胞维持。Notch通路在两个相邻细胞之间进行细胞间通讯（图1A）。它广泛参与不同器官的各种再生过程，包括尾鳍、肝脏、视网膜、脊髓和大脑等。

Wnt信号调节所有后生动物发育过程中的细胞命运决定、细胞增殖和细胞极性。在经典途径中，Wnt配体与七次跨膜受体Fz（Fz）和单次跨膜共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白（LRP）结合，激活下游信号转导（图1B）。

图1 Notch和Wnt信号通路图

器官再生在许多方面概括了器官的发育，试图恢复受损组织的完整性和功能。显然，发育与再生之间确实存在着差异。发育过程是形成一个完整的器官，而再生则是只产生器官缺失的部分。因此，要实现损伤区域的原始重建，需要准确的位置和模式信息来确定再生细胞的位置和类型，然后通过一定的机制来控制停止再生的时机。

在发育过程中，规范的Wnt信号被公认为维持干/祖细胞的干细胞状态、促进细胞增殖和指导形态发生的关键信号，而Notch信号的既定作用是决定细胞命运。这些细胞过程也参与了具有完整结构和功能的组织/器官的重建。研究还表明，经典Wnt和Notch通路在许多再生事件中以协同或拮抗的方式进行遗传相互作用（图2）。这两种途径之间的分子关系因不同器官甚至不同细胞类型而异。因此，对Notch-Wnt相互作用的细胞谱系特异性分析可能会为将来的研究提供更有价值的信息。多条通路的连续或同时操作可能是提高哺乳动物和人类器官再生效率的更有效途径，而且对临床尝试也具有建设性意义。

图2 器官再生过程中Notch和Wnt信号之间的相互作用总结

作者简介：

苏颖 中国海洋大学 教授

利用斑马鱼和果蝇模式动物，研究发育信号的转导机制。

2019年，《细胞再生》(Cell Regeneration)经过了编辑队伍和期刊方向调整等大动作后，再度出现在学界同仁的视线中。该杂志是中国细胞生物学学会的官方出版物，采取开放获取（OA）的出版模式，在学会支持下目前不向作者收取发表费用（APC）；致力于促进领域内科学家发表研究成果、交流科研心得，助力推动细胞再生的基础研究及其向临床的转化。

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来源：Cell Regeneration

原标题：《【学术前沿】Review|脊椎动物再生过程中Notch和Wnt信号通路的相互作用》

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