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本文利用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎模型,研究转录因子 NFE2L3 在结肠炎中的作用。发现 NFE2L3 缺失可减轻炎症,降低相关基因转录,其或在炎症性肠病(IBD)中促使微环境向促炎状态发展,为 IBD 研究提供新思路。
引言
炎症性肠病(IBD)是全球严重的健康问题,1990 - 2019 年多数国家患病率上升。它包括克罗恩病和溃疡性结肠炎,特征是肠道炎症,会引发腹痛、腹泻等症状,发病机制复杂,与遗传、肠道微生物群、免疫系统失调和环境因素有关,患者患结直肠癌(CRC)风险也增加。
肠道屏障受损是 IBD 发展的重要因素。DSS 可穿透黏膜,破坏肠道上皮屏障,诱导促炎细胞因子释放,引发氧化应激和活性氧(ROS)增加。ROS 中的铁依赖性脂质过氧化物会激活铁依赖性调节细胞死亡(铁死亡),死亡细胞释放损伤相关分子模式(DAMPs),加剧炎症反应。同时,屏障受损使病原体相关分子模式(PAMPs)渗入结肠,激活炎症细胞因子。如肿瘤坏死因子 α(TNF)激活 NF - κB 信号通路,干扰素(IFNs)激活 JAK/STAT 家族通路。
NFE2L3 是 CNC 家族转录因子,常与小 MAF 蛋白二聚化。此前研究表明,在人 CRC 细胞系中,TNF 通过 NF - κB 亚基 RELA 诱导 NFE2L3 表达,促进结肠增殖;在结肠炎相关 CRC 模型中,Nfe2l3?/?小鼠经 AOM/DSS 处理后,肿瘤数量和大小减少,结肠炎症减轻;IBD 患者直肠中 NFE2L3 转录水平升高;在平滑肌细胞中,NFE2L3 可增强 ROS 生成。本研究利用急性 DSS 诱导的结肠炎小鼠模型,探究 NFE2L3 在 IBD 中氧化应激和炎症反应的作用。
急性炎症小鼠模型
动物护理和处理程序符合联邦《动物健康法》,由麦吉尔大学和戴维斯夫人医学研究所执行。选用 28 只 9 - 10 周龄的 FvB 小鼠,来自杂合子 Nfe2l3+/?繁殖对,根据基因型(野生型 WT、Nfe2l3+/?或 Nfe2l3?/?)分为两组,对照组(5 只 WT 和 8 只 Nfe2l3?/?)饮用正常饮用水,DSS 处理组……(原文此处未完整描述处理组情况)。
NFE2L3 缺失对小鼠结肠炎的影响
为探究 NFE2L3 在结肠炎炎症和氧化应激反应中的作用,对 9 - 10 周龄的 WT 和 Nfe2l3?/?成年小鼠进行 DSS 诱导的结肠炎模型实验。为验证 DSS 处理诱导的结肠炎,检测了结肠长度、炎症和肥大细胞计数等参数变化,发现 WT 和 Nfe2l3?/?炎症小鼠结肠长度相较于非炎症小鼠显著缩短。
研究发现,Lcn2 转录水平在 Nfe2l3?/?小鼠中比 WT 小鼠升高幅度明显更小。DSS 处理后,WT 小鼠 Nfe2l3 mRNA 减少。通过交叉参考 ENCODE ChIP 数据,确定 Stat1、Hmox1 和 Slc7a11 为 NFE2L3 潜在靶点,这些蛋白在结肠炎中分别发挥抑制免疫反应、减少氧化应激和触发铁死亡的作用。
进一步分析发现,DSS 处理后,WT 小鼠中这些候选靶点蛋白表达增加,而 Nfe2l3?/?小鼠中无此变化。在未进行 DSS 处理时,Nfe2l3?/?小鼠中 pSTAT1 和 SLC7A11 蛋白基础水平升高。
讨论
IBD 发病机制的分子机制复杂,涉及多种组织和细胞类型的相互作用,免疫系统失调是关键因素之一。此前利用 AOM/DSS 模型研究发现 NFE2L3 促进 CRC 发展,暗示其在结肠微环境免疫调节中的作用。本研究表明,NFE2L3 缺失可减轻炎症,降低免疫屏障完整性、氧化应激和铁死亡相关基因的转录,提示 NFE2L3 转录因子在 IBD 中促使微环境向促炎状态发展。