丁酸钠通过抑制Kdm2a和诱导Klf4表达促进肠胶质细胞神经发生

本研究针对先天性巨结肠症（HSCR）的治疗难题，通过靶向代谢组学、网络药理学和体外实验，揭示了丁酸钠（NaB）通过Kdm2a/H3K36me2/Klf4表观遗传轴促进肠胶质细胞（EGCs）向神经干细胞样状态转化，为HSCR提供了新的治疗靶点和策略。

　　

先天性巨结肠症（Hirschsprung disease, HSCR）是一种因远端结肠缺乏神经节细胞导致的先天性肠道功能障碍，患儿出生后48小时内常出现排便困难、腹胀甚至肠穿孔等危及生命的并发症。目前手术切除病变肠段是主要治疗手段，但术后肠道功能恢复仍不理想。近年来，肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸（Short-chain fatty acids, SCFAs）在肠神经系统（Enteric nervous system, ENS）发育中的作用备受关注。其中，丁酸钠（Sodium butyrate, NaB）因其抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）和调控表观遗传的能力，成为潜在的治疗分子。然而，NaB如何通过肠胶质细胞（Enteric glial cells, EGCs）促进神经再生的机制尚不明确。

针对这一科学问题，西安交通大学的研究团队在《Journal of Pediatric Surgery》发表论文，通过构建HSCR大鼠模型，结合靶向代谢组学、网络药理学和体外细胞实验，系统解析了NaB通过Kdm2a/H3K36me2/Klf4轴促进EGCs神经发生的分子机制。

关键技术方法
研究采用BAC（苯扎氯铵）诱导的HSCR大鼠模型，通过靶向代谢组学检测粪便SCFAs水平；利用网络药理学筛选NaB与HSCR的共同靶点，并通过分子对接验证结合活性；体外实验中，采用qRT-PCR、Western blot和免疫荧光检测EGCs标志物（如Gfap、Nes、p75^NTR），Transwell实验评估细胞迁移能力，流式细胞术分析凋亡与增殖；通过siRNA敲低候选基因验证功能。

研究结果

1. 实验动物与HSCR模型构建
成功建立BAC诱导的HSCR大鼠模型，靶向代谢组学显示模型组粪便中乙酸、丙酸和丁酸水平显著降低（p < 0.01）。

2. 补充SCFAs增强神经干细胞标志物表达
外源性SCFAs混合物处理HSCR大鼠后，结肠组织中神经干细胞标志物Nestin和p75^NTR表达显著增加，提示SCFAs可能促进神经再生。

3. NaB调控EGCs功能与表观遗传机制
网络药理学分析发现Klf4是NaB与HSCR的共同核心靶点。体外实验表明，NaB处理下调胶质细胞标志物Gfap，上调干细胞标志物Nes和p75^NTR，并显著增强EGCs迁移能力（p < 0.05）。机制上，NaB通过抑制去甲基化酶Kdm2a，增加组蛋白修饰H3K36me2水平，从而激活Klf4表达。

结论与意义
该研究首次揭示NaB通过表观遗传重编程（Kdm2a/H3K36me2/Klf4轴）促进EGCs向去分化干细胞样状态转化，重塑神经发生微环境，为HSCR提供了非手术治疗的新靶点。此外，研究强调了肠道菌群代谢物在ENS修复中的重要作用，为其他神经退行性疾病的治疗提供了借鉴。

作者贡献与资助
第一作者Zihao Fu负责实验与初稿撰写，通讯作者Ya Gao和Wanying Jia指导研究设计。研究受国家自然科学基金（82300575、82071692）、西安交通大学（YXIRH2022053）和陕西省科技厅（2022SF-133/033）资助。