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自噬與腸道穩(wěn)態(tài)：探索炎癥性腸病的治療新方向

腸道可以被視為一個器官系統(tǒng)，在吸收營養(yǎng)的同時，在防御和耐受高微生物負荷之間保持微妙的平衡。這種平衡在炎癥性腸病(IBD)中被打破。有證據(jù)表明，IBD的發(fā)病機制涉及腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的改變，導致宿主對粘膜屏障處共生菌群的不適當免疫反應。該屏障具有多層防御，包括多種上皮細胞類型的特殊功能，維持細胞旁通透性的緊密連接，以及腸干細胞生態(tài)位介導的快速細胞更新。自噬已經(jīng)發(fā)展成為一種細胞防御、微生物耐受性和代謝控制系統(tǒng)，直接影響細胞和器官水平的穩(wěn)態(tài)。自噬系統(tǒng)的紊亂會導致支持維持腸道穩(wěn)態(tài)的先天免疫和適應性免疫的多個方面崩潰。自噬和免疫細胞之間的串擾支持腸道穩(wěn)態(tài)，這種溝通的中斷與腸道屏障功能缺陷有關。因此，進一步了解自噬和自噬依賴性通路在腸道穩(wěn)態(tài)中的作用，可能會確定合適治療靶點提供幫助。

1. 自噬通過減輕ER應激來控制腸杯狀細胞的粘液分泌

結腸杯狀細胞是一種特殊的上皮細胞，它分泌粘液，將宿主及其微生物群物理分離，從而防止細菌入侵和炎癥。杯狀細胞是如何控制它們分泌的粘液量的還不清楚。以色列巴伊蘭大學Azrieli醫(yī)學院Shai Bel團隊發(fā)現(xiàn)，通過Beclin 1激活小鼠自噬，可以減少內(nèi)質網(wǎng)(ER)應激，產(chǎn)生更厚、更不易穿透的黏液層[1]。因此，抑制Beclin 1誘導的自噬會損害粘液分泌，而藥理學上緩解ER應激會導致粘液過量產(chǎn)生。這種ER應激介導的粘液分泌調節(jié)依賴于微生物群和克羅恩病(CD)風險基因Nod2(圖1)。粘液的過量產(chǎn)生會改變腸道微生物組，特別是擴大利用粘液的細菌，如Akkermansia muciniphila，并防止化學和微生物驅動的腸道炎癥。因此，ER應激是一種限制粘液分泌的細胞內(nèi)在開關，而自噬通過緩解ER應激來維持腸道穩(wěn)態(tài)。

 

                                                                                                      圖1 自噬通過減輕ER應激控制腸杯狀細胞粘液分泌

2. 巨噬細胞LRRK2過度活躍損害自噬并誘導Paneth細胞功能障礙

LRRK2多態(tài)性(G2019S/N2081D)增加了CD的易感性，導致LRRK2激酶過度活躍并抑制自噬。這種聯(lián)系表明，LRRK2激酶抑制可能對CD患者有益。Paneth細胞穩(wěn)態(tài)受到自噬的嚴格調節(jié)，其功能障礙是CD腸道炎癥的前兆。美國華盛頓大學醫(yī)學院病理與免疫學系Ta-Chiang Liu團隊發(fā)現(xiàn)CD患者和攜帶過度活躍LRRK2多態(tài)性的小鼠出現(xiàn)Paneth細胞功能障礙[2]。此外，LRRK2激酶可以在基因和環(huán)境之間的相互作用中被激活(圖2)。LRRK2介導的吞噬細胞釋放促炎細胞因子會損害Paneth細胞功能，而LRRK2激酶的抑制通過激活自噬來挽救Paneth細胞的功能。這些數(shù)據(jù)表明，LRRK2激酶抑制劑通過恢復自噬來維持Paneth細胞的穩(wěn)態(tài)，并可能代表CD的一種治療策略。

 

                                                                                                          圖2 基因-環(huán)境相互作用觸發(fā)Paneth細胞缺陷

3. CCDC50介導的自噬對NLRP3炎性小體激活的調控

NLRP3炎性小體的組裝可以由多種刺激引發(fā)，包括外源性感染和內(nèi)源性損傷。因此，NLRP3炎性體的嚴格調控對于宿主抵抗微生物入侵和維持體內(nèi)平衡至關重要。中山大學醫(yī)學院感染與免疫研究中心熱帶病控制教育部重點實驗室Deyin Guo團隊確定了NLRP3介導的炎癥的負調節(jié)因子，即CCDC50[3]。CCDC50可以被NLRP3激動劑誘導，然后作為自噬受體發(fā)揮作用，識別K63多泛素化的NLRP3，并將其傳遞給MAP1LC3/LC3結合的吞噬細胞進行降解(圖3)。CCDC50抑制NLRP3的聚合和PYCARD/ASC的募集，從而抑制炎性小體的組裝。ccdc50敲除小鼠更容易患硫酸葡聚糖誘導的結腸炎，并表現(xiàn)出更嚴重的腸道炎癥，NLRP3炎性小體活性升高，表明CCDC50在IBD的病理和進展中起著保護作用。這些發(fā)現(xiàn)揭示了自噬相關蛋白在調節(jié)NLRP3介導的炎癥中的作用，從而證明了自噬和炎癥之間復雜的相互作用。

 

                                                                                                  圖3 CCDC50調節(jié)NLRP3炎性小體激活的工作模型示意圖

 

云克隆不僅可提供腸易激綜合征、克羅恩病、潰瘍性結腸炎、胃潰瘍、胃炎、十二指腸潰瘍等常見消化疾病動物模型，還具有多個物種腸成纖維細胞、結腸上皮細胞、結腸平滑肌細胞等原代細胞和各類腸胃疾病檢測指標及上述Beclin 1、LRRK2、NLRP3、MAP1LC3等相關產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進行自噬和腸道疾病相關研究。

 相關動物模型

腸易激綜合征(IBS)大鼠模型

建模方法：

24只剛出生乳鼠隨機分為4組，每組7只與1只母鼠同籠飼養(yǎng)。模型組、藥物組及匹維溴銨組乳鼠自出生第2-21天每天上午9:00-12:00與母鼠分離3小時，正常組不予干預。第22天斷奶，予常規(guī)自由飲食。第30天起模型組、藥物組及匹維溴銨組以1.0 g/ml番瀉葉水煎液灌胃（10ml/kg），1次/天。藥物組和匹維溴銨片碾碎后溶于蒸餾水配制成濃度為1.5mg/ml混懸液，按10ml/kg灌胃給藥，2次/天。正常組、模型組以相同劑量生理鹽水灌胃，連續(xù)3周。

結腸炎小鼠模型

建模方法：

1. 小鼠術前12 h禁食，自由飲水。
2. 麻醉小鼠，小鼠取頭低尾高體位，將聚乙烯導管經(jīng)肛門緩慢插入結腸3cm并經(jīng)其注入5％乙酸0.4 mL，捏緊小鼠肛門倒提30 s后，注入生理鹽水lmL沖洗，正常組注入等量生理鹽水對照，造模結束后讓小鼠平躺，自然清醒，常規(guī)飼養(yǎng)。
3. 7d后摘眼球取血，靜止30min，4℃離心機3000r/min離心10min，分離出上層血清，置-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩?nbsp;處死小鼠，取出肛門至盲腸末端的整個結腸和直腸段，預冷生理鹽水沖洗干凈，濾紙吸干，肉眼觀察各組小鼠結腸的大體改變，測量結腸長度及記錄濕重。剪取病變最嚴重的結腸1cm，4％多聚甲醛固定，石蠟包埋切片(厚4um)，HE染色。觀察病理改變，其余結腸置于-80℃冰箱備用。

參考文獻

[1]Naama M, Telpaz S, Awad A, et al. Autophagy controls mucus secretion from intestinal goblet cells by alleviating ER stress. Cell Host Microbe. 2023;31(3):433-446.e4. (IF=20.6)

[2]Sun S, Hodel M, Wang X, et al. Macrophage LRRK2 hyperactivity impairs autophagy and induces Paneth cell dysfunction. Sci Immunol. 2024;9(101):eadi7907. (IF=17.6)

[3]Hou P, Tian T, Jia P, et al. The regulation of NLRP3 inflammasome activation by CCDC50-mediated autophagy. Autophagy. 2023;19(1):365-366. (IF=14.6)