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为探究 WNT 表达在巨噬细胞中的调控机制及对肠道损伤的治疗意义,堪萨斯大学医学中心的研究人员开展相关研究,发现激活经典 β -Catenin 信号可抑制巨噬细胞中 WNT 表达,预处理巨噬细胞来源的富含 WNT 的细胞外囊泡(EVs)能减轻肠道损伤,该成果有望为肠道损伤治疗提供新策略。
在人体这个复杂的 “小宇宙” 里,肠道就像一条繁忙的 “运输通道”,不断地进行着消化和吸收工作。而肠道干细胞(Intestinal Stem Cells,ISC)则是维持肠道正常运转的 “维修工人”,时刻准备修复肠道上皮的损伤。巨噬细胞作为 WNT 配体的主要来源之一,在肠道修复中发挥着重要作用。然而,长期以来,WNT 在巨噬细胞中的表达调控机制一直是个未解之谜,就像隐藏在迷雾中的宝藏,等待着科研人员去探索。
此外,放疗是治疗胃肠道癌症的重要手段,但辐射会对肠道上皮造成严重损伤,导致肠道干细胞受损,进而影响肠道的正常功能。目前,还没有获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准的药物来缓解辐射诱导的肠道损伤。同时,急性结肠炎也会导致肠道干细胞大量流失,引发类似败血症的炎症状态。在这种情况下,修复和再生受损的肠道上皮组织迫在眉睫。
为了解开这些谜团,堪萨斯大学医学中心的研究人员展开了一项深入的研究。他们发现,经典 WNT 信号通路对巨噬细胞中 WNT 的表达起着关键的调控作用,并且通过一系列实验证实,预处理巨噬细胞来源的富含 WNT 的细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)可以有效减轻肠道损伤。这一研究成果为肠道损伤的治疗开辟了新的道路,有望为相关疾病的治疗带来新的突破。该研究成果具有重要的临床意义,可能为未来肠道损伤的治疗提供新的策略和方法。虽然文章中未提及具体发表期刊,但这一成果在生命科学和医学领域无疑具有重要价值。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先是基因编辑技术,通过构建 Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl 小鼠模型,实现了巨噬细胞中 β -Catenin 基因的特异性敲除,以此来研究 β -Catenin 对巨噬细胞 WNT 表达的影响。其次是蛋白质免疫印迹(Western blot)和定量聚合酶链反应(qPCR)技术,用于检测相关蛋白和基因的表达水平。还有染色质免疫沉淀测序(ChIP - seq)技术,探究 β -Catenin 与 WNT 启动子的结合情况。另外,通过体外培养肠道隐窝类器官和体内构建小鼠辐射损伤模型、结肠炎模型等,来评估巨噬细胞来源的 EVs 对肠道损伤的修复作用。
研究结果如下:
- 药理学抑制经典 WNT 信号通路可诱导巨噬细胞产生 WNT 表达:研究人员首先用氯化锂(LiCl)激活经典 WNT 信号通路,发现骨髓巨噬细胞(Bone Marrow - derived Macrophages,BMM?)条件培养基中的 WNT 活性受到抑制,Wnt 基因表达下调。相反,使用 Tankyrase 抑制剂 XAV - 939 抑制经典 WNT 信号通路后,BMM?和人外周血单个核细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cells,PBMC)来源的巨噬细胞中 WNT 表达显著上调。这表明经典 WNT/β - Catenin 信号通路对巨噬细胞来源的 WNT 表达具有抑制作用。
- β - Catenin 与 WNT 启动子相互作用调节 WNT 基因转录:通过 ChIP - seq 分析发现,β - Catenin 与 WNT 启动子存在物理结合,且 Wnt 5a 和 Wnt 9b 启动子的结合可信度较高。进一步的实验证实,β - Catenin 可与 WNT5a 和 WNT9b 启动子相互作用,调节 WNT 基因的转录,从而影响 WNT 的表达。
- β - Catenin 基因缺失上调巨噬细胞 WNT 释放且对小鼠健康无不良影响:构建巨噬细胞特异性 β - Catenin 基因缺失的 Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl 小鼠模型,研究发现该模型小鼠的 BMM?中 WNT 活性和表达显著增加,且小鼠整体生理状态和肠道上皮发育正常。这表明 β - Catenin 基因缺失可上调巨噬细胞来源的 WNT 释放,且不会对小鼠健康产生不良影响。
- 调节 β - Catenin 信号通路有利于巨噬细胞呈现抗炎表型和营养信号:通过 RNA - seq 分析发现,无论是药物抑制还是基因缺失 β - Catenin,都能使巨噬细胞向 M2 抗炎表型转变,同时上调抗炎基因和生长因子的表达,下调炎症基因的表达,增强巨噬细胞的营养功能。
- Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl 小鼠肠道巨噬细胞 WNT 表达增加且肠道上皮放射敏感性降低:研究发现,Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl 小鼠肠道巨噬细胞中 9 种 WNTs mRNA 表达显著增加,且在接受全身照射(Whole - Body Irradiation,WBI)或腹部照射(Abdominal Irradiation,ABI)后,其肠道上皮的放射敏感性降低,表现为绒毛长度、隐窝深度增加,增殖细胞增多,血清中葡聚糖水平降低。这表明巨噬细胞中 β - Catenin 基因缺失可诱导 WNTs 表达,使肠道上皮更具放射抗性。
- Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl BMM?分泌的 WNT 减轻辐射诱导的肠道损伤:将 Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl BMM?的条件培养基或其来源的 EVs 用于治疗辐射诱导的肠道损伤小鼠模型,发现可显著提高小鼠存活率,促进肠道类器官的生长和存活。这表明 Csf1r.iCre;Ctnnb1fl/fl BMM?分泌的 WNT 具有减轻辐射诱导肠道损伤的作用。
- 预处理的小鼠骨髓巨噬细胞过继细胞疗法减轻辐射诱导的胃肠道综合征:用 β - Catenin 拮抗剂 XAV - 939 预处理 BMM?后进行过继细胞疗法,发现可有效减轻辐射诱导的胃肠道综合征(Radiation - Induced Gastrointestinal Syndrome,RIGS),改善小鼠肠道组织学结构,增加增殖细胞数量,降低血清葡聚糖水平,提高肠道上皮细胞中 β - Catenin 的核定位。
- 预处理的 BMM?来源的 EVs 减轻 RIGS:研究发现,预处理的 BMM?来源的 EVs 可有效减轻 RIGS,提高小鼠存活率,降低血清葡聚糖水平,激活肠道隐窝上皮细胞中的经典 β - Catenin 信号通路。同时,在体外实验中,该 EVs 可挽救辐射损伤的肠道干细胞,促进肠道类器官的生长和存活,且对人肠道上皮组织也有类似作用。
- 预处理的 BMM?来源的 EVs 减轻 DSS 诱导的结肠炎:在 DSS 诱导的结肠炎小鼠模型中,预处理的 BMM?来源的 EVs 可减轻小鼠体重下降,降低疾病活动指数(Disease Activity Index,DAI)评分,改善结肠组织学结构,减少炎症细胞浸润,调节细胞因子水平。这表明预处理的 BMM?来源的 EVs 对 DSS 诱导的结肠炎具有治疗作用。
- 补充 WNT 配体不会促进肠道肿瘤生长:在 ApcMin/+ 小鼠模型中,预处理的 BMM?来源的 EVs 可抑制肠道肿瘤生长,这表明补充 WNT 配体不会促进肠道肿瘤生长,为 WNT 配体在肠道损伤治疗中的应用提供了安全性依据。
研究结论与讨论部分指出,该研究首次揭示了经典 WNT 信号通路抑制巨噬细胞中 WNT 配体的表达,通过基因和药物抑制 β - Catenin 可诱导巨噬细胞表达功能性 WNT 配体。巨噬细胞来源的 WNT 在肠道辐射损伤修复中具有重要作用,预处理巨噬细胞使其富含 WNT 配体,可有效减轻 RIGS,且不会促进肠道肿瘤生长。此外,EVs 作为 WNT 配体的载体,为肠道损伤的治疗提供了一种可行的替代方法,有望用于治疗辐射诱导的肠道损伤和溃疡性结肠炎等疾病。这一研究成果为再生医学领域中 WNT 信号通路的研究和肠道损伤的治疗提供了重要的理论依据和实践指导,推动了相关领域的发展。