肠道MUC1缺失通过破坏肠上皮屏障促进雄性小鼠代谢功能障碍相关脂肪肝病的机制研究

《Nature Communications》：Lack of intestinal Mucin-1 impairs intestinal epithelial barrier and promotes metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease in male mice

本研究针对代谢功能障碍相关脂肪肝病（MASLD）发病机制中肠上皮屏障（IEB）损伤的关键环节，揭示了肠道黏膜蛋白MUC1在维持IEB完整性中的核心作用。研究人员发现MASLD患者和模型小鼠肠道MUC1表达水平和糖基化程度显著降低，并通过基因敲除、过表达等实验证明MUC1缺失通过clathrin介导的内吞和NEDD4介导的溶酶体降解途径导致β-Catenin降解，进而破坏IEB完整性，促进MASLD进展。更值得关注的是，过表达胞质尾缺失的MUC1（MUC1△CT）能有效维持IEB功能并缓解MASLD，为临床干预提供了新策略。该研究发表于《Nature Communications》，为MASLD的防治提供了新的理论依据和治疗靶点。

　　

代谢功能障碍相关脂肪肝病（MASLD，原称非酒精性脂肪肝病）已成为影响全球四分之一人口的重大公共卫生问题，其疾病谱涵盖从单纯性脂肪变性到代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH），并可进一步发展为肝硬化、肝衰竭和肝细胞癌。尽管MASLD的患病率持续攀升，但目前治疗手段仍十分有限，深入研究其发病机制对于开发新型治疗策略至关重要。

近年来，越来越多的证据表明肠上皮屏障（IEB）损伤在MASLD进展中扮演关键角色。IEB是由黏液层、肠上皮细胞及其间的细胞连接构成的复杂结构，能有效阻止肠道细菌及其产物易位至肝脏。MASLD患者普遍存在肠道通透性增加，且与肝脏脂肪变性严重程度相关。然而，触发和驱动IEB损伤的具体分子机制尚不完全清楚。

黏液素家族是肠道中高度糖基化的糖蛋白，其中MUC1作为膜结合型黏液素，表达于肠上皮细胞顶膜表面，参与细胞信号传导和IEB功能的维持。虽然已有研究关注分泌型黏液素MUC2在MASLD中的保护作用，但肠道MUC1在IEB完整性维持及MASLD进展中的具体作用仍不明确。正是基于这一科学问题，Li Zecheng等研究人员在《Nature Communications》上发表了他们的最新研究成果。

本研究主要采用了以下关键技术方法：收集30例MASLD患者和30例健康对照的结肠黏膜活检样本进行蛋白表达和糖基化分析；构建肠上皮特异性Muc1基因敲除（Muc1^EKO）和过表达小鼠模型，结合高脂饮食（HFD）诱导MASLD；利用透射电子显微镜（TEM）观察肠上皮糖萼层厚度和细胞连接宽度；通过免疫沉淀-质谱联用（IP-MS）技术筛选MUC1相互作用蛋白；在HT-29和HEK293T细胞系中进行糖基化干预、基因沉默/过表达等机制研究；通过葡萄糖耐量试验（GTT）和胰岛素耐量试验（ITT）评估代谢功能。

肠道MUC1水平在MASLD患者和小鼠中降低

研究人员首先检测了MASLD患者和HFD诱导的MASLD小鼠模型中肠道MUC1的表达情况。结果显示，与健康对照组相比，MASLD患者结肠黏膜中MUC1蛋白水平显著降低，且与体重指数（BMI）、血清甘油三酯（TG）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）水平呈负相关。类似地，HFD喂养的小鼠肠道MUC1蛋白水平也明显下调，而Muc1 mRNA水平无明显变化，提示MUC1的减少发生在翻译后水平。

肠道MUC1在MASLD发生发展中发生去糖基化

肠上皮糖萼主要由MUC1的O-糖链构成，连接肠上皮与黏液层。透射电镜分析显示，MASLD患者和小鼠的肠上皮糖萼层厚度显著减少。进一步通过花生凝集素（PNA）检测发现，MASLD个体和小鼠肠道MUC1的O-糖基化水平降低，表明在MASLD进展中肠道MUC1发生了去糖基化。

MUC1去糖基化诱导其clathrin依赖性内吞

为探究去糖基化是否导致MUC1蛋白水平降低，研究人员在HT-29细胞中使用O-糖苷酶处理去除糖链，发现MUC1蛋白水平下降而mRNA无变化。通过转换不同串联重复次数（VNTRs）的MUC1载体（5TRs低糖基化 vs 10TRs高糖基化）进一步证实，低糖基化MUC1蛋白水平更低。机制研究表明，去糖基化MUC1通过clathrin依赖性内吞途径进入细胞，并主要通过溶酶体途径降解。

E3连接酶NEDD4介导MUC1的溶酶体降解

免疫沉淀-质谱分析鉴定出E3连接酶NEDD4与MUC1相互作用。实验证明NEDD4介导MUC1的K63连接多聚泛素化，主要作用于K1231位点，促进其溶酶体降解。点突变实验显示，E3连接酶活性缺失的NEDD4^C1046A突变体无法介导MUC1降解。

肠上皮特异性Muc1敲除加剧HFD诱导的MASLD进展

为在体验证肠道MUC1的功能，研究人员构建了肠上皮特异性Muc1敲除（Muc1^EKO）小鼠。HFD喂养16周后，Muc1^EKO小鼠体重增加、肝脏重量和肝体比显著升高，葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗加剧，血清和肝脏TG、LDL以及ALT水平升高，肝脏炎症和纤维化相关基因表达上调，表明肠道MUC1缺失加重了MASLD进展。

肠上皮特异性Muc1敲除加重HFD诱导的IEB损伤

Muc1^EKO小鼠血清LPS和细菌DNA水平升高，肠道对4kDa FITC-葡聚糖的通透性增加，电镜显示肠上皮粘着带（zonula adherens）宽度增加，表明IEB完整性受损。

MUC1缺失导致肠上皮β-Catenin降解

MASLD患者和小鼠肠道β-Catenin水平降低。Muc1^EKO小鼠肠道β-Catenin水平下降而磷酸化β-Catenin增加，细胞实验证实MUC1缺失时β-Catenin通过蛋白酶体途径降解。肠上皮特异性β-Catenin敲除（β-catenin^EKO）小鼠中，MUC1过表达对MASLD的保护作用被消除，证明MUC1通过β-Catenin维持IEB完整性并影响MASLD进展。

肠上皮过表达胞质尾缺失的MUC1抑制MASLD进展

为避免全长MUC1过表达可能因过度激活β-Catenin而增加的致癌风险，研究人员过表达了胞质尾缺失的MUC1（MUC1△CT）。发现MUC1△CT过表达不仅能有效维持MUC1水平，缓解HFD诱导的肝脏脂肪变性和IEB损伤，且不引起β-Catenin的过度积累，显示出更好的安全性。

本研究系统阐明了肠道MUC1在MASLD发病中的关键作用及分子机制：MASLD状态下，肠道MUC1发生去糖基化，通过clathrin介导的内吞和NEDD4介导的泛素-溶酶体降解途径导致蛋白水平下降，进而引起β-Catenin降解，破坏IEB完整性，促进肠道细菌及产物易位，最终加剧肝脏脂肪变性和炎症反应。研究不仅揭示了MUC1去糖基化作为IEB损伤的新触发因素，还提出了过表达MUC1△CT这一潜在治疗策略，为MASLD的防治提供了新靶点和新思路。

研究的创新性在于首次将肠道MUC1的去糖基化与IEB损伤及MASLD进展相联系，并详细阐明了从MUC1去糖基化到β-Catenin降解的分子通路。同时，考虑到MUC1在肿瘤中的双重角色，设计了相对安全的MUC1△CT过表达方案，展现了良好的转化前景。这些发现深化了对肠-肝轴调控MASLD机制的理解，为开发针对IEB的MASLD治疗策略提供了重要理论依据。