肠道特异性敲除Cyp24a1通过调控先天免疫通路减轻5-氟尿嘧啶诱导的黏膜损伤

【编辑推荐】化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)常导致胃肠道黏膜炎(GM)，本研究通过Cre-loxP系统构建肠道上皮特异性Cyp24a1敲除小鼠(IEC-KO)，发现其能显著保留肠绒毛结构、维持Ki-67+细胞增殖，并上调Tlr4表达而不引发炎症反应，同时改变Bifidobacteriaceae等菌群丰度，为靶向维生素D代谢防治化疗副作用提供新策略。

　　

化疗是癌症治疗的重要手段，但诸如5-氟尿嘧啶(5-FU)等药物常引发严重的胃肠道黏膜炎(GI mucositis)，表现为肠绒毛萎缩、上皮增殖受阻和微生物群紊乱。尽管维生素D及其活性形式1,25-二羟基维生素D₃[1,25(OH)₂D₃]被认为具有肠道保护作用，但其在肠道局部被Cyp24a1酶降解的生理意义尚不明确。Phir C.K. Thianhlun等人在《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》发表的研究，首次揭示了肠道上皮特异性敲除Cyp24a1如何通过独特机制缓解化疗损伤。

研究团队采用Cre-loxP系统构建肠道上皮特异性Cyp24a1敲除小鼠(IEC-KO)，通过腹腔注射450 mg/kg 5-FU建立黏膜炎模型，48小时后采集样本。关键技术包括：1) 组织形态计量学分析肠绒毛高度和隐窝面积；2) Ki-67免疫组化检测增殖细胞；3) qPCR分析维生素D相关基因及免疫标志物；4) 16S rRNA测序评估微生物组变化。

3.1 验证肠道特异性基因敲除

通过PCR和qPCR证实Cyp24a1在肠道组织中被有效敲除，而肾脏组织未受影响，确保模型特异性。

3.4 肠道形态学保护

5-FU处理使对照组小鼠十二指肠绒毛高度降低40%，而IEC-KO小鼠保持完整结构。值得注意的是，这种保护具有区域特异性，在结肠中未观察到显著差异。

3.5 增殖能力维持

Ki-67染色显示，IEC-KO小鼠在5-FU处理后仍保持隐窝基底部50%以上的增殖细胞，显著高于对照组，提示局部维生素D代谢调控直接影响上皮再生。

3.6 维生素D信号通路

意外的是，尽管Cyp24a1被敲除，经典维生素D受体(VDR)靶基因如Trpv6未明显上调，暗示保护作用可能通过非经典途径实现。

3.7 先天免疫激活

最引人注目的发现是IEC-KO小鼠结肠Tlr4 mRNA表达升高3倍，但未伴随促炎因子Tnf-α或Nfκb的上调，提示Tlr4可能通过非炎症机制参与黏膜保护。

3.8 微生物组重塑

虽然α多样性无差异，但特定菌群如Alistipes在IEC-KO小鼠中富集102倍，而益生菌Bifidobacterium scaligerum减少，表明维生素D代谢与特定菌群存在精细互作。

这项研究突破性地揭示了肠道局部Cyp24a1在化疗损伤中的双重角色：一方面通过降解1,25(OH)₂D₃限制上皮修复，另一方面调控Tlr4介导的微生物-宿主对话。特别值得注意的是，保护效应在缺乏典型VDR信号激活的情况下依然存在，暗示可能存在新型维生素D作用机制。该发现为开发针对化疗黏膜炎的靶向疗法提供了新思路——通过局部抑制Cyp24a1既可避免全身性维生素D中毒，又能选择性增强肠道修复能力。未来研究可进一步探索Tlr4通路与特定菌群（如Alistipes）的功能关联，以及这种保护作用在长期化疗中的可持续性。