研究發現炎癥性腸病中影響腸道干細胞功能的新機制

　　2月16日，中國科學院上海營養與健康研究所研究員詹麗杏研究組與同濟大學附屬第十人民醫院教授劉占舉合作完成的研究成果以Macrophage-derived EDA-A2 inhibits intestinal stem cells by targeting miR-494/EDA2R/β-catenin signaling in mice為題，在線發表在Communications Biology上。研究發現miR-494-3p在炎癥性腸病發病中發揮重要作用，顯示miR-494調控腸道隱窩細胞表面的EDA2R受體與M1型巨噬細胞釋放的配體EDA-A2結合，從而抑制β-catenin/c-Myc通路，其干性和上皮細胞修復功能被抑制。該研究為炎性腸病中免疫微環境，尤其是結腸固有層巨噬細胞，調控結腸干細胞功能提供了新證據，并為臨床檢測和治療提供了新的分子靶標。

　　炎癥性腸病（IBD）代表了一組特發性的慢性腸道炎癥，是世界范圍內發病率最高的胃腸道疾病之一，包括兩個主要疾病：克羅恩病（CD）和潰瘍性結腸炎（UC）。近三十年來，全世界范圍內包括中國，IBD的發病率呈明顯上升趨勢，且目前臨床上尚未找到有效根治IBD的治療方案。研究表明，IBD的發病機制復雜：除遺傳因素外，免疫微環境、腸道菌群紊亂以及環境中的風險因素均對IBD的發生發展有影響。大量研究表明，腸道上皮細胞的屏障功能和隱窩干細胞的自我更新能力在維持腸道穩態，阻擋腸道微生物入侵和損傷修復中發揮重要作用。此外，腸道作為體內最大的免疫器官，其免疫系統在抵御病原微生物和保護腸道上皮細胞中發揮重要作用。因此，腸道上皮細胞、隱窩干細胞以及免疫細胞功能異常均被證實是IBD發生發展的重要驅動因素。然而，在IBD中，三者之間的cross-talk及其機制并不明確。

　　科研人員通過對IBD模型小鼠腸道隱窩干細胞與腸上皮細胞基因組的miRNome檢測比對，確認了一個對腸道干細胞功能具有重要作用的miR-494-3p。利用qPCR和RNA-FISH驗證了miR-494-3p在腸炎小鼠結腸組織、結腸隱窩和血清外泌體中低表達。通過收集臨床IBD活動期患者結腸組織和血清樣本，科研人員發現miR-494-3p在IBD患者樣本中明顯低表達且其表達水平與炎性因子IL-1和IL-6顯著負相關，說明miR-494-3p表達水平下調與IBD密切相關。通過構建miR-494-/-小鼠，確認miR-494敲除加劇了DSS誘導結腸炎的嚴重性，并降低了結腸隱窩干細胞的增殖和自我更新能力。進一步提取其隱窩干細胞進行類器官培養，發現miR-494敲除對腸干細胞的增殖和干性均有抑制作用。結合腸類器官模型及在體研究，科研人員通過高通量測序鑒別出IBD中腸干細胞miR-494-3p下調，調控了EDA2R這一表面受體，從而影響β-catenin信號的分子機制。

　　體外共培養模型發現，在結腸炎環境下，結腸固有層巨噬細胞是EDA2R的配體EDA-A2的主要來源。科研人員確認了EDA-A2在炎癥性腸病中由M1型巨噬細胞釋放。巨噬細胞刪除實驗結果發現，結腸固有層巨噬細胞刪除后，miR-494-3p敲除無法加劇結腸炎的發生，說明在miR-494-3p敲除小鼠結腸炎中，固有層巨噬細胞是重要的驅動因素。此外，研究發現在IBD腸上皮細胞中，miR-494-3p也可通過靶向IKKβ，促進IBD的經典通路IKKβ/NF-κB通路，進一步誘發巨噬細胞趨化和M1型轉化，并調控M1型巨噬細胞釋放EDA-A2，從而介導IBD腸道免疫微環境異常。研究表明，結腸炎中，miR-494-3p對結腸具有保護作用；miR-494-3p的缺失實現了結腸上皮細胞、隱窩干細胞和固有層巨噬細胞之間的cross-talk并揭示了其分子機制。miR-494-3p可能成為診斷和治療IBD的一個新的靶標。

　　MiRNA相關藥物的主要挑戰性工作包括對體內應用增加穩定性以及選擇優化藥物輸送體系。該研究通過化學修飾，如增加2’甲氧基修飾等技術，構建了一種miR-494-3p agomir體內輸送體系，提高藥物分子的穩定性。體內實驗驗證了該miR-494-3p agomir系統可改善IBD小鼠癥狀以及病理改變等多項數據。通過腸類器官技術，進一步驗證了miR-494-3p agomir對IBD腸上皮修復作用與其調控miR-494/EDA2R/β-catenin信號有密切關系。因此，miR-494-3p agomir藥物具有作為IBD治療的潛在應用價值。

　　詹麗杏研究組博士研究生宋樂樂和常人緒為論文共同第一作者，詹麗杏與劉占舉為論文通訊作者。研究工作得到營養與健康所公共技術平臺以及動物平臺的支持，并獲得科學技術部、國家自然科學基金委員會等的資助。

IBD中M1型巨噬細胞釋放EDA-A2調控腸干細胞miR-494/EDA-A2/β-catenin信號