膜结合E-钙黏蛋白通过激活PI3K/Akt信号通路调控结肠炎中肠上皮细胞稳态的新机制

本研究揭示在结肠炎进程中，膜结合E-钙黏蛋白通过招募β-连环蛋白（β-catenin）至细胞膜，抑制Wnt/β-catenin信号通路从而减少细胞增殖，同时意外地激活PI3K/Akt（磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B）促生存信号通路。这一发现为炎症性肠病中上皮屏障修复机制提供了新的理论依据，表明E-钙黏蛋白（E-cadherin）通过双向调控信号通路平衡细胞增殖与存活。

　　

引言

在肠道稳态维持中，细胞连接蛋白通过调控增殖与凋亡发挥核心作用。E-钙黏蛋白作为黏附连接（AJs）的关键组分，通过调节细胞黏附与增殖维持肠上皮稳态。经典认知中，E-钙黏蛋白通过膜定位β-连环蛋白抑制Wnt/β-catenin信号通路，从而抑制细胞增殖。然而，其在炎症条件下对信号通路的调控机制尚未明确。

材料与方法

研究采用C57BL/6J小鼠构建DSS诱导结肠炎模型，通过EdU标记、免疫组化、Western blot及免疫荧光等技术分析细胞增殖与蛋白表达。体外实验选用CHO细胞（缺乏细胞连接蛋白）和SW480结肠癌细胞（低表达E-钙黏蛋白）进行转染，通过TOP-Flash报告基因检测β-catenin转录活性，并通过免疫共沉淀验证蛋白互作。

结果

3.1 E-钙黏蛋白在结肠炎期间锚定于肠上皮细胞膜

在DSS诱导的结肠炎模型中，肠上皮增殖显著降低，但E-钙黏蛋白仍稳定表达于细胞膜。Western blot显示结肠炎小鼠结肠上皮中E-钙黏蛋白总量略有增加，且存在可溶性与不可溶性两种分布形式。值得注意的是，炎症环境中检测到截短型E-钙黏蛋白（tE-cad）的表达增加，该变体缺乏C端结构域，无法锚定肌动蛋白细胞骨架，但保留细胞外同源互作能力。免疫荧光证实，经Triton X-100提取后，不可溶性E-钙黏蛋白仍富集于细胞连接处，表明炎症中黏附连接结构保持完整。

3.2 E-钙黏蛋白抑制β-连环蛋白转录活性与细胞增殖

在CHO细胞中过表达E-钙黏蛋白可招募内源性β-连环蛋白至细胞膜，并促进其Ser552位点磷酸化（pβ-cat⁵⁵²）。SW480细胞中E-钙黏蛋白的过表达显著抑制β-catenin/TCF转录活性与细胞增殖。在结肠炎组织中，pβ-cat⁵⁵²主要定位于细胞膜，核内表达减少，与增殖抑制表型一致。

3.3 E-钙黏蛋白激活PI3K/Akt信号通路

在SW480与CHO细胞中过表达E-钙黏蛋白均引起Akt磷酸化（pAkt）及总Akt蛋白水平上升，同时伴随PI3K p110亚基上调与PIP₃生成增加。免疫荧光显示pAkt与E-钙黏蛋白在细胞膜共定位，且在结肠炎小鼠肠上皮中两者共定位增强，提示E-钙黏蛋白可能通过膜信号复合物激活PI3K/Akt通路。

3.4 β-连环蛋白膜定位是激活Akt信号的关键

通过构建E-钙黏蛋白突变体（IL2rcad与E-cadα-cat）发现，仅当E-钙黏蛋白能够招募β-连环蛋白至膜时（如IL2rcad），才能有效激活Akt。而缺失β-连环蛋白结合域的E-cadα-cat无此效应。进一步实验表明，直接靶向膜表达的β-连环蛋白（β-catenin-myr）可模拟E-钙黏蛋白的效应，显著激活Akt并增强pβ-cat⁵⁵²水平。

讨论

本研究揭示了E-钙黏蛋白在炎症环境中的双重功能：一方面通过 sequestration 机制抑制β-catenin核转录活性，减少增殖；另一方面通过膜定位的β-catenin复合物激活PI3K/Akt生存信号。这一发现为理解结肠炎中上皮细胞命运调控提供了新视角，即E-钙黏蛋白–β-catenin–PI3K/Akt轴可能作为潜在治疗靶点，平衡上皮修复与过度增殖的风险。

研究局限性

当前结论主要基于体外模型与瞬时转染实验，未来需利用条件性基因敲除动物模型进一步验证E-钙黏蛋白在体内炎症环境中的功能，并探索其与EGFR等其他膜受体信号的交叉对话。

作者贡献与致谢

研究由CINVESTAV团队完成，受墨西哥国家科学与技术理事会（CONACYT）等基金资助。所有作者声明无利益冲突。