通过调节YAP介导的Wnt和Notch通路来修复肠道干细胞，从而研究swertiamarin治疗溃疡性结肠炎的机制

《Molecular Immunology》：Mechanistic study of swertiamarin in treating ulcerative colitis by regulating YAP-mediated Wnt and Notch pathways for intestinal stem cell repair

溃疡性结肠炎治疗中，秦岭活性成分swertiamarin通过调节YAP核转位，激活Wnt/β-catenin通路并抑制Notch通路，促进肠道干细胞增殖分化，修复黏膜屏障。

　　

陈家文|彭慧|陈军|刘毅|陈雷

广东药科大学中医学院，中国广州510006

摘要

背景

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性免疫介导的炎症性疾病。2024年，美国胃肠病学会更新了针对UC患者的指南，将治疗目标从“临床缓解”调整为“黏膜愈合”和“组织学愈合”。这突显了肠道干细胞（ISCs）与免疫细胞之间的相互作用在维持和修复肠道组织稳态中的关键作用。然而，目前临床实践中缺乏有效的调控ISC-免疫细胞相互作用的方法。中药秦艽广泛用于治疗UC的处方中，含有多种环烯醚萜类化合物，但它们是否可以通过调节ISC免疫微环境来促进组织愈合仍需进一步研究。

方法

采用UHPLC-MS技术和ISC损伤类器官模型来鉴定和筛选秦艽中的四种主要环烯醚萜类化合物。随后，通过RT-qPCR等方法分析了swertiamarin（SW）对UC小鼠的影响、结肠ISC的增殖和分化情况，以及Wnt、Notch和Hippo-YAP信号通路的相关状态。最后，使用YAP抑制剂Verteporfin验证了类器官中的作用机制。

结果

本研究发现，来自秦艽的生物活性环烯醚萜类化合物SW可减轻UC小鼠的体重下降、缓解结肠萎缩并降低DAI评分。SW还能恢复ISC的增殖和分化能力，通过调节YAP核转位激活Wnt/β-连环蛋白信号通路并下调Notch信号通路，从而减轻免疫炎症反应并修复黏膜屏障。

结论

研究表明，以SW为代表的环烯醚萜类化合物是秦艽中治疗UC的主要活性成分，它们通过促进ISC的增殖和分化来恢复黏膜屏障的完整性。

引言

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性免疫介导的炎症性疾病（Qiu等人，2022年）。UC的难治性表现为对常规疗法和生物制剂的反应不足或无效，导致约40%的患者需要手术治疗，原因包括皮质类固醇依赖、肠道纤维化或并发症（Adams等人，2022年；Buie等人，2023年；Singh等人，2020年）。2024年，美国胃肠病学会修订了中重度UC的诊疗指南，将治疗目标从“临床缓解”调整为“黏膜愈合”和“组织学愈合”（Singh等人，2024年），这需要通过减轻炎症负担和促进组织再生来实现（Le Berre等人，2020年；Liu等人，2021年）。肠道上皮细胞（IECs）是覆盖肠道黏膜表面的一层极化细胞，其功能完整性依赖于ISCs与免疫细胞之间的动态互动网络。ISCs不仅不断补充IECs，还通过分泌Wnt3a等因子调节固有层巨噬细胞/第3组先天淋巴细胞的活性，从而协调调节黏蛋白分泌和紧密连接蛋白表达，维持物理化学屏障功能（Lindemans等人，2015年；Scheiermann等人，2012年）。先前的研究（Foerster等人，2022年；Li等人，2025年）表明，肠道稳态依赖于炎症-再生反馈循环，该循环平衡免疫炎症反应和组织修复，以保持IECs的完整性。在生理状态下，这一循环能有效清除病原体并促进组织恢复，确保肠道功能正常。然而，在炎症或疾病状态下（如UC），这一平衡会被打破，导致免疫炎症持续存在并阻碍组织再生，最终损害IECs（Saez等人，2021年）。最新证据表明，ISC功能受损是黏膜修复失败和治疗抵抗的关键因素（Colombel等人，2020年）。因此，针对ISC的调控以恢复炎症-再生平衡可能是修复黏膜屏障和改善UC预后的核心策略。

ISCs具有自我更新和分化的能力，对维持肠道上皮稳态至关重要。它们的功能障碍是UC发病机制的核心（Chen等人，2025年）。ISCs起源于隐窝基部，不断分裂形成前体细胞（吸收前体细胞、分泌前体细胞和静息细胞）（Takahashi等人，2021年）。这些前体细胞沿隐窝-绒毛轴向肠腔迁移，在Wnt/β-连环蛋白、Notch和Hippo等信号通路的调控下分化为各种特化细胞类型（Takahashi和Shiraishi，2020年）。新生成的细胞被推入隐窝以替换旧细胞，完成肠道上皮细胞的更新并维持上皮组织（He等人，2023年）。

Wnt/β-连环蛋白信号通路的失调是UC进展的关键驱动因素（Chen等人，2025年）。在生理状态下，Wnt/β-连环蛋白信号通路通过动态调节ISC增殖来维持上皮再生。当Wnt配体（如Wnt3a）与其受体结合时，会破坏β-连环蛋白降解复合体，导致β-连环蛋白在细胞质中稳定积累并转位到细胞核，从而启动下游靶基因（如c-Myc和Lgr5）的转录，促进ISC的增殖和自我更新（Kriz和Korinek，2018年；Yu等人，2024年）。然而，在UC黏膜组织中经常观察到Wnt通路的显著失调，直接导致ISC数量增加或减少并阻碍上皮再生（Chen等人，2025年）。

同样，Notch信号通路的失调在UC发病机制中也起着关键作用（Chen等人，2025年）。Notch信号通路通过delta样配体1（DLL1）/delta样配体4（DLL4）激活受体并生成notch细胞内域，进入细胞核并诱导Hes1的表达，抑制Atoh1依赖的分泌谱系分化（Gao等人，2020年；Zhao等人，2024年）。研究表明，UC中的Notch信号异常会引发细胞分化异常，加剧肠道屏障功能障碍并持续炎症（Khoramjoo等人，2022年）。

Hippo通路通过哺乳动物STE20样蛋白激酶1/2（MST1/2）→大型肿瘤抑制激酶1/2（LATS1/2）激酶级联反应磷酸化Yes相关蛋白（YAP）/具有PDZ结合基序的转录共激活因子（TAZ），抑制其核转位。通路失活后，YAP/TAZ进入细胞核，结合TEA结构域转录因子，激活促增殖和抗凋亡基因，从而调节肠道上皮再生和稳态（Deng等人，2022年；Wang等人，2020年）。在肠道修复过程中，核内YAP通过促进ISC增殖和抑制分化来加速黏膜再生，表明其在UC上皮修复中的关键调控作用（Dey等人，2020年；Imada等人，2016年）。值得注意的是，YAP既作为Hippo的效应因子，也是Wnt/β-连环蛋白和Notch信号通路相互作用的中心枢纽。YAP的核转位可与β-连环蛋白形成复合物，激活目标基因Lgr5的表达并促进上皮细胞增殖（Deng等人，2018年；Guillermin等人，2021年）。同时，Yan等人（2022年）的研究表明，YAP上调可抑制Notch通路，从而促进肠道干细胞向分泌细胞分化，这些过程共同帮助维持肠道稳态。然而，目前的研究主要集中在YAP在癌症中的作用（如维持癌干细胞特性和介导化疗耐药性），关于其在UC相关ISC功能障碍中的功能的研究较少（Schiavoni等人，2024年）。

秦艽是一种常用的中药，来源于龙胆属植物的干燥根茎，包括Gentiana macrophylla Pall.、Gentiana straminea Maxim.、Gentiana crassicaulis Duthie ex Burk.和Gentiana dahurica Fisch.等品种。它具有祛风除湿、清湿热的功效（国家药典委员会，2025年）。《神农本草经》记载其“主要用于治疗寒热夹湿引起的关节疼痛，促进水分排泄和利尿”。临床医生常使用改良方剂，如秦艽和茯苓汤、秦艽和防风汤、秦艽和梣树汤来治疗UC（Zhang，1997年；Hu和Cao，2007年；Huang，2004年；Li和Lv，2018年），取得了良好的治疗效果。环烯醚萜类化合物是秦艽的主要活性成分，2025年版《中华人民共和国药典》（第一部分）提供了测定秦艽中龙胆苦苷（GE）和洛甘酸（LA）含量的方法（国家药典委员会，2025年）。此外，现有文献还介绍了同时测定秦艽中GE、swertiamarin（SW）、LA和sweroside（SS）含量的方法（Ji等人，2023a）。然而，这些环烯醚萜类化合物在UC中的确切作用机制尚不清楚，需要进一步研究。

本研究使用类器官损伤模型筛选了修复ISC的核心活性成分SW。结合动物模型，揭示了SW通过激活Lgr5+ISC的增殖和分化来重建肠道黏膜屏障完整性的分子机制。最后，使用YAP抑制剂Verteporfin证实SW通过调节YAP核转位来激活Wnt/β-连环蛋白通路并抑制Notch通路，从而恢复ISC的增殖和分化能力。

部分内容片段

抗体和化学品

秦艽（批号：240531）购自广州中药材公司中药饮片厂，由广东药科大学的王洪刚高级实验师鉴定为Gentiana dahurica Fisch的干燥根茎。本研究使用的抗体、化学品、试剂和培养基均来自商业供应商。详细信息包括来源、目录编号、纯度和批号，见补充表。

秦艽中主要成分对修复ISC的作用筛选

图1(a)显示了SS、GE、SW和LA的结构。使用UHPLC-MS分析了秦艽提取物中的成分。正离子总离子色谱（TIC）结果见图1(b)。随后分析了这四种成分及提取物中的参考化合物，其提取离子色谱（EIC）结果见图1(c-d)。通过将保留时间和MS数据与参考化合物进行比较（补充表S5），我们确认了...

讨论

环烯醚萜类化合物是秦艽的主要活性成分，具有显著的抗炎、抗氧化和免疫调节作用（Nie等人，2017年）。本研究使用UHPLC-MS分析了秦艽提取物，结果显示SW、SS、GE和LA是含量最丰富的成分，结果与《中国药典》和类似研究一致（国家药典委员会，2025年；Ji等人，2023a；Ji等人，2023b）。

结论

本研究结果表明，以SW为代表的环烯醚萜类化合物是秦艽中治疗UC的主要活性成分。这些化合物减轻了肠道免疫炎症反应，改善了免疫炎症微环境，并上调了肠道上皮细胞中的核YAP水平。同时激活了Wnt/β-连环蛋白通路并下调了Notch通路，从而恢复了ISC的增殖和分化能力。

CRediT作者贡献声明

陈雷：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理。刘毅：监督、项目管理。陈军：数据可视化、软件处理、数据管理。彭慧：验证、软件使用、实验设计。陈家文：初稿撰写、方法学设计、数据分析、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金[NSFC 82073982]、广东省基础与应用基础研究基金[广东省自然科学基金，2024A1515011704、2022A1515010424、2023A1515011060]、广东省高校重点平台和重大科研项目[编号2024ZDZX2074]以及广东省中医药管理局[20261248、20251247]的资助。