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炎症性肠病(IBD)病因不明,研究人员围绕 CNPY2 在结肠炎中的作用展开研究。发现敲除Cnpy2基因的小鼠对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎更具抵抗力,揭示 CNPY2 通过巨噬细胞 - ROS 轴加重结肠炎,为 IBD 治疗提供新方向。
在人体的消化系统中,肠道就像一个繁忙的 “交通枢纽”,每天都要处理大量的食物和各种物质。然而,有一种疾病却常常给肠道带来麻烦,这就是炎症性肠病(IBD)。它包括溃疡性结肠炎和克罗恩病等,会让肠道陷入慢性炎症的困境。目前,IBD 的发病机制还没有完全弄清楚,虽然知道它和遗传、环境以及免疫系统都有关系,但具体是怎么回事,科学家们还在努力探索。特别是内质网(ER)应激和肠道炎症之间的联系,更是一个充满谜题的领域。虽然有研究发现未折叠蛋白反应(UPR)和肠道炎症有关,但其中的具体机制依旧模糊不清。在这样的背景下,研究 CNPY2 在结肠炎中的作用就显得尤为重要,它或许能成为解开 IBD 发病机制谜团的一把关键钥匙。
美国俄亥俄州立大学的研究人员针对这一问题展开了研究。他们发现,CNPY2 在驱动结肠炎发展中起着不可或缺的主导作用,它主要通过调节巨噬细胞中细胞因子和活性氧(ROS)的产生来发挥作用,而且 CNPY2 对 ROS 产生的调控部分是通过 CHOP 实现的。这一研究成果发表在《Biomedicine》上,为深入理解 IBD 的发病机制和寻找新的治疗靶点提供了重要依据。
在这项研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们构建了Cnpy2基因敲除(KO)小鼠模型,通过精心设计的基因编辑步骤,成功得到实验所需小鼠。实验中采用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导小鼠患结肠炎,以此模拟疾病发生过程。同时,利用免疫组化染色检测 CNPY2 表达情况,借助流式细胞术分析免疫细胞,还运用 ELISA 测定细胞因子水平,这些技术手段为研究提供了有力支撑 。
研究结果如下:
- CNPY2 在 IBD 患者结肠组织中表达升高:研究人员利用公开的 IBD 转录组和元转录组荟萃分析(IBD TaMMA)平台,分析了 IBD 患者中 CNPY2 的 mRNA 表达。结果显示,CNPY2 在 IBD 患者肠道组织中高表达,并且其 mRNA 水平与疾病阶段呈正相关。免疫组化染色进一步证实,在克罗恩病和溃疡性结肠炎患者的结肠中,CNPY2 的表达明显高于健康对照组。这表明 CNPY2 可能与 IBD 的发生发展密切相关。
- CNPY2 基因敲除保护小鼠免受 DSS 诱导的结肠炎:研究人员给小鼠喂食含有 3% DSS 的水 5 天,诱导结肠炎发生。结果发现,Cnpy2基因敲除的小鼠体重下降和结肠缩短的情况比野生型小鼠明显减轻,粪便稠度评分也更低。组织学检查显示,野生型小鼠结肠炎症更严重,有绒毛缩短、单核细胞浸润、隐窝 - 绒毛结构破坏和杯状细胞缺失等问题,而敲除小鼠的这些症状则较轻。此外,DSS 诱导的 CHOP UPR 水平在野生型小鼠结肠中显著升高,在敲除小鼠结肠中却没有变化,这说明 CNPY2 基因敲除对小鼠结肠炎有保护作用。
- Cnpy2基因缺失不影响上皮再生:研究人员给小鼠灌胃荧光素异硫氰酸酯(FITC) - 葡聚糖,检测血液中其水平,以此评估肠道屏障完整性。结果发现,Cnpy2基因敲除小鼠血液中 FITC - 葡聚糖水平明显低于野生型小鼠,说明敲除小鼠肠道屏障破坏程度较轻。同时,用 BrdU 标记结肠上皮细胞,发现野生型和敲除小鼠在未处理和接受 DSS 处理后,结肠中 BrdU 阳性上皮细胞数量没有显著差异,这表明上皮再生不是导致疾病易感性差异的原因。
- Cnpy2基因敲除小鼠在 DSS 诱导的结肠炎中巨噬细胞浸润减少:研究人员分析了野生型和Cnpy2基因敲除小鼠在 DSS 诱导的结肠炎中的免疫表型差异。结果发现,两种小鼠结肠固有层中 CD4? T 细胞和 CD8? T 细胞的浸润没有显著差异,CD4 T 细胞的活化状态也没有不同。但是,Cnpy2基因敲除小鼠结肠固有层中 CD11b?/F4/80?巨噬细胞数量显著减少,而肠系膜淋巴结中的巨噬细胞数量却增加了,这可能是敲除小鼠结肠炎症状较轻的原因之一。
- Cnpy2基因敲除小鼠结肠中促炎细胞因子产生减少:研究人员测量了 DSS 诱导的结肠炎小鼠全结肠中 IL - 1β、IL - 6、TNFα 和 IL - 10 等细胞因子的水平。结果发现,Cnpy2基因敲除小鼠结肠中 IL - 1β、IL - 6 和 TNFα 的水平均低于野生型小鼠,而 IL - 10 的水平不受影响。进一步分离固有层巨噬细胞(LPM?s)进行 qRT - PCR 检测,发现敲除小鼠 LPM?s 中 IL - 1β、IL - 6 和 TNFα 的 mRNA 水平也显著降低,这说明Cnpy2基因敲除会减少促炎细胞因子的产生。
- Cnpy2基因敲除减少 DSS 诱导的结肠炎中的 ROS 生成:研究人员分离 DSS 诱导的结肠炎小鼠第 7 天的 LPM?s,用 H2DCF - DA 染色后进行流式细胞术分析,发现Cnpy2基因敲除小鼠巨噬细胞中的 ROS 水平明显低于野生型小鼠。用 shRNA 敲低 RAW264.7 巨噬细胞中的Cnpy2基因,发现衣霉素诱导的 ROS 产生减少,而过表达 CHOP 可以部分挽救 ROS 的减少,这表明 CNPY2 至少部分通过 CHOP 调节巨噬细胞中的 ROS 产生。给 DSS 诱导的结肠炎小鼠使用 ROS 清除剂 N - 乙酰 - L - 半胱氨酸(NAC)后,发现 NAC 可以减轻野生型小鼠的体重下降,还能完全消除Cnpy2基因敲除小鼠的结肠炎症状。
研究结论和讨论部分指出,巨噬细胞在结肠炎的发展、进展和消退过程中起着至关重要的作用,其激活状态和所处的炎症环境决定了它的作用是保护还是致病。CNPY2 可以调节 IL - 6 和 TNFα 的产生,还可能调节巨噬细胞的迁移。ROS 在结肠炎的发病机制中也扮演着重要角色,过量的 ROS 会导致氧化应激,破坏肠道上皮屏障,加剧炎症反应。而 CNPY2 对 ROS 产生的调控,至少部分是通过 UPR 依赖的途径实现的。这项研究揭示了 CNPY2 在结肠炎发生发展中的关键作用,为深入理解 IBD 的发病机制提供了新的视角,也为开发针对 IBD 的新治疗策略提供了潜在的靶点,具有重要的理论和临床意义。