编辑推荐：
本文聚焦隧道纳米管（TNTs）与 Wnt 信号通路的互作机制，探讨 Wnt 通过经典（Wnt/β-catenin）和非经典（Wnt/PCP、Wnt/Ca2?）分支调控肌动蛋白细胞骨架，影响 TNTs 生成与功能，还分析其在组织再生、免疫、癌症等中的生理病理意义及治疗前景。
1. 引言
细胞间通讯对维持机体稳态至关重要，隧道纳米管（TNTs）作为一种独特的长距离细胞连接结构，能传递细胞器、蛋白质、RNA 及信号分子，在免疫调节、组织再生和癌症进展等过程中发挥关键作用。其介导的线粒体转移可挽救代谢受损细胞，但 TNTs 形成和功能的调控机制尚未完全明确。细胞骨架动态，尤其是肌动蛋白丝的调控，是 TNTs 生物发生和功能的核心。Wnt 信号通路作为细胞命运、极性和细胞骨架重塑的保守调节因子，通过其经典和非经典分支调控肌动蛋白重塑，成为 TNTs 动态的关键调节者。
2. 隧道纳米管的结构与功能
2.1 结构与组成
TNTs 是高度特化的动态结构，直径 50-700 nm，长度可达多个细胞直径，分为开放式（形成连续细胞质桥）和封闭式（细胞间接触但无直接细胞质连续）两种类型。其核心成分为 F - 肌动蛋白，提供结构完整性并促进 cargo 运输，较粗的 TNTs 可能还包含微管或中间丝，微管与线粒体等较大细胞器的运输相关，中间丝提供额外机械支持。TNTs 形成有两种机制：一种是丝状伪足样突起延伸并融合，另一种是相邻细胞分离后留下管状结构，均依赖肌动蛋白细胞骨架的动态重塑。
2.2 功能
TNTs 在健康和疾病状态下均发挥重要作用。健康状态下，可转移线粒体、蛋白质、RNA、钙等离子和囊泡，支持细胞稳态；疾病状态下，会传播病毒、细菌、致癌蛋白和耐药因子等有害成分，促进疾病进展。
- 线粒体转移：可恢复应激或受损细胞的代谢活性，促进存活，Wnt 信号通过调节肌动蛋白聚合和驱动线粒体运动的马达蛋白增强 TNT 介导的线粒体运输。
- 蛋白质和 RNA 转移：运输生长因子、转录因子、microRNA 和 mRNA 等，影响细胞分化和增殖，Wnt 信号可能通过调节 TNTs 的稳定性和连接性间接影响分子交换效率。
- 信号分子转移：钙离子、三磷酸肌醇等的传递允许神经元和免疫细胞等协调信号，Wnt/Ca2?信号通过调节细胞内钙动态影响 TNT 形成和囊泡运输效率。
- 病原体和耐药性传播：TNTs 可传播致病物质，Wnt 通路失调（常见于癌症和感染）会进一步增强 TNT 形成，加速有害因子的细胞间传播。
3. 肌动蛋白动态对隧道纳米管形成的调控
3.1 肌动蛋白细胞骨架的作用
肌动蛋白细胞骨架是 TNTs 形成、维持和功能的基础，F - 肌动蛋白的动态组装和拆卸使 TNTs 能够延伸、稳定并适应细胞需求和环境信号。Wnt 信号通过其非经典分支（Wnt/PCP 和 Wnt/Ca2?）调节肌动蛋白聚合、成束和周转，为 TNT 起始和延伸创造适宜的细胞骨架环境。抑制肌动蛋白聚合的药物会严重损害 TNT 形成和货物运输，凸显肌动蛋白重塑对 TNTs 的依赖性。
3.2 肌动蛋白动态的关键调节因子及其 Wnt 依赖性调节
- Arp2/3 复合物和小 GTP 酶（Cdc42、Rac1、RhoA）：Arp2/3 复合物启动分支肌动蛋白聚合，是丝状伪足和片状伪足（TNTs 前体）形成所必需，其活性受小 GTP 酶及其效应器控制，这些小 GTP 酶多为 Wnt 信号的下游靶点或伙伴。Cdc42 在 Wnt/PCP 通路下游被激活，与 Dishevelled 等 Wnt 效应器协同增强 Arp2/3 介导的成核，促进丝状伪足样 TNT 前体形成；Rac1 促进片状伪足形成和 TNTs 中的囊泡运动，Wnt 信号通过 Dishevelled 或 cAMP/PKA 通路增强 Rac1 激活；RhoA 通常通过诱导应力纤维抑制 TNT 形成，但 Wnt/Ca2?信号（通过 PKA）可抑制 RhoA-ROCK 活性，有利于 TNT 延伸。
- 基于肌动蛋白的马达：肌球蛋白 X（Myo10）：对 TNTs 的延伸和稳定至关重要，Wnt/PCP 信号通过下游激活 Cdc42 和细胞骨架重组，可能间接促进 Myo10 招募到质膜并与肌动蛋白丝相互作用，促进向靶细胞的丝状伪足突起。
- 支架蛋白：MSec 及其效应器：通过与 RalA 和外泌体复合物相互作用，在膜变形和 TNT 组装中发挥作用，其依赖的 TNT 形成可能受 Wnt 诱导的细胞骨架可塑性调节，如 Wnt/Ca2?通路介导的 CaMKII 激活可增强肌动蛋白成束并稳定 MSec 促进的突起，此外，Connexin43（Cx43，Wnt/β-catenin 靶点）可与肌动蛋白调节因子和 MSec 相互作用，促进 TNT 稳定性和货物转移。
4. Wnt 信号通路在隧道纳米管形成和功能中的作用
4.1 Wnt 信号通路概述
Wnt 信号通路通过经典（Wnt/β-catenin）和非经典（Wnt/PCP 和 Wnt/Ca2?）分支调节 TNTs 的生物发生，经典通路主要通过靶基因的转录调节影响细胞骨架组织，非经典通路驱动直接的细胞骨架重排、极性和钙信号，共同将细胞外信号整合到细胞反应中，促进 TNTs 的形成、稳定和功能。
4.2 Wnt/β-catenin 通路
经典 Wnt/β-catenin 通路由 Wnt 配体与 Frizzled 受体和 LRP5/6 共受体结合启动，导致 β-catenin 破坏复合物抑制，β-catenin 稳定并转移至细胞核，与 TCF/LEF 转录因子相互作用调节基因表达。该通路通过上调 Dishevelled1（Dvl1）和 Eps8 等关键细胞骨架调节因子，增强轴突重塑过程中的肌动蛋白动态，调节肌动蛋白丝的成核和成束，确保 TNTs 延伸和货物运输所需的结构完整性，还促进肌动蛋白相关蛋白的表达，稳定 TNTs 结构。此外，Wnt/β-catenin 信号通路可上调 CX43 基因表达，Cx43 在 TNTs 中具有多种作用，如调节 TNTs 的形成、长度、数量及线粒体转移等。
4.3 Wnt/PCP 通路
Wnt/PCP 通路独立于 β-catenin，涉及 Rho、Rac 和 Cdc42 等小 GTP 酶的激活，通过平衡收缩力和突起力调节肌动蛋白细胞骨架的空间组织，对 TNTs 形成至关重要。RhoA 促进应力纤维形成和肌动球蛋白收缩，稳定 TNTs 基部；Rac1 驱动片状伪足样结构，促进 TNTs 向靶细胞突起，还可促进肌动蛋白聚合，增加 TNTs 形成和线粒体转移；Cdc42 促进丝状伪足形成，为 TNTs 发育提供初始支架。此外，Wnt/PCP 通路可激活 cAMP/PKA 信号通路，通过磷酸化和抑制 RhoA 膜转位及 ROCK 信号，促进 TNTs 形成。
4.4 Wnt/Ca2?通路
Wnt/Ca2?通路调节细胞内钙水平，激活钙敏感信号分子如钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II（CaMKII）和蛋白激酶 C（PKC），通过两种主要机制调节肌动蛋白动态和 TNTs 稳定性：一是 CaMKII 与 F - 肌动蛋白相互作用，促进 F - 肌动蛋白成束，增强结构稳定性，提高 TNTs 的弹性和货物运输效率；二是通过减少 G - 肌动蛋白单体的可用性，调节肌动蛋白周转速率，防止 TNTs 结构过度延伸或不稳定。研究表明，激活 Wnt/Ca2?通路可通过调节 βCaMKII 与肌动蛋白的相互作用，增加 CAD 细胞和神经元中 TNTs 的形成，并增加 TNTs 介导的神经元间囊泡和 α-syn 纤维的转移，且 βCaMKII 的肌动蛋白结合活性是诱导神经元 CAD 细胞间 TNTs 数量增加和稳定 TNTs 所必需的。
5. 隧道纳米管与 Wnt 互作的病理和治疗意义
5.1 组织再生
TNTs 通过介导健康细胞向受损细胞转移线粒体和其他修复性 cargo ，促进体内组织修复，Wnt 信号（尤其是 β-catenin 通路）支持干细胞激活和增殖，增强 TNTs 介导的物质转移，这种协同作用可在再生医学中得到利用，如通过药物激活 Wnt 信号刺激 TNTs，加速受损组织的恢复。
5.2 免疫调节
TNTs 促进免疫细胞间信号分子、抗原和线粒体的快速交换，帮助协调感染或炎症期间的反应，同时，Wnt 信号调节免疫细胞的激活、极化和迁移，提示 Wnt 活性可能影响免疫环境中 TNTs 的形成和功能，为微调免疫反应或抑制自身免疫疾病中的过度炎症提供了潜在途径。
5.3 肿瘤进展
在体内肿瘤模型中，TNTs 允许肿瘤细胞和基质细胞交换线粒体、致癌蛋白和耐药因子，增强代谢可塑性和治疗逃避，Wnt 信号失调（常见于许多恶性肿瘤）可增强 TNT 形成和功能，加强肿瘤的适应性，靶向该轴的治疗策略可能破坏这些通讯网络，使肿瘤对治疗敏感。
5.4 治疗靶向
- 靶向细胞骨架调节因子：肌动蛋白重塑蛋白（如 Rho GTP 酶、Dishevelled）的小分子抑制剂可选择性损害肿瘤或炎症组织中的 TNT 形成。
- 调节 Wnt 通路活性：鉴于 Wnt 失调与癌症和纤维化有关，通路抑制剂（如 Porcupine 或 tankyrase 抑制剂）可减少 TNT 形成和细胞间信号传导，恢复通讯稳态。
- 增强再生治疗：在干细胞或治疗性细胞群中控制性激活 Wnt 信号可增加 TNT 介导的线粒体拯救，提高伤口愈合、缺血性损伤或神经再生的疗效。
- 破坏致病性 TNT 网络：在 TNTs 传播有害物质（如耐药性、α- 突触核蛋白聚集体）的情况下，靶向 Wnt 的干预措施可能破坏这些管道并增强疾病控制。
6. 靶向 Wnt 信号调节 TNTs 的风险和挑战
Wnt 信号在不同组织和疾病状态中发挥不同作用，如激活 Wnt/β-catenin 通路可通过 TNT 介导的线粒体拯救增强组织再生，但在癌症中可促进增殖和免疫逃避，因此，不加区分的调节可能产生意想不到的后果。Wnt 通路对胚胎发育、干细胞维持和组织结构至关重要，全身抑制或激活 Wnt 信号会干扰这些基本过程，导致不良反应，长期暴露于 Wnt 调节剂还存在纤维化、器官功能障碍或继发性肿瘤等风险。Wnt 信号与免疫调节回路相交，药物操作可能无意中激活促炎反应或抑制必要的免疫功能，增加感染或自身免疫的易感性，且当前 Wnt 靶向药物由于通路特异性有限，可能对无关信号级联产生脱靶效应。此外，Wnt 靶向疗法的临床转化面临诸多障碍，如小分子抑制剂缺乏选择性，生物制剂组织穿透性差，Wnt 调节的时间窗口狭窄等。
7. 结论与展望
本综述强调了隧道纳米管（TNTs）在细胞间通讯中的关键作用，以及 Wnt 信号对 TNTs 生物发生和功能的调节影响。TNTs 通过直接转移线粒体、蛋白质、RNA 和信号分子，参与组织修复、免疫协调和疾病进展。经典 Wnt/β-catenin 信号通过转录激活细胞骨架调节因子支持 TNTs 稳定性，非经典 Wnt/PCP 和 Wnt/Ca2?通路则微调肌动蛋白重塑和细胞内动态，调节 TNTs 形成和货物运输。TNTs 动态与 Wnt 信号的整合揭示了一个具有广泛生理和病理意义的关键调节轴，在再生医学中激活该轴可能增强细胞恢复和组织修复，而在癌症或神经退行性疾病中过度激活可能通过促进有害货物转移加剧疾病。未来研究应聚焦于阐明细胞类型特异性调节因子、开发体内成像工具可视化 TNT-Wnt 动态，以及定义将 Wnt 效应器与 TNT 机制联系起来的分子层次结构，以指导设计针对 TNT-Wnt 信号的靶向策略，实现创新治疗方法的发展。
