硒纳米颗粒在双细胞器应激条件下通过协调线粒体与溶酶体的通讯来缓解肠道上皮屏障功能障碍

《Biological Trace Element Research》：Selenium Nanoparticles Alleviate Intestinal Epithelial Barrier Dysfunction by Coordinating Mitochondria-lysosome Communication under Dual Organelle Stress

　　

摘要

肠道屏障的稳态与线粒体及溶酶体之间的协同信号传导密切相关。尽管我们之前的研究已经证明了生物源性硒纳米颗粒（SeNPs）的屏障保护作用，但在双重细胞器压力下这种保护作用背后的细胞器间信号传导机制仍不明确。在本研究中，我们利用氯喹（CQ）和2,4-二硝基酚（DNP）在IPEC-J2细胞中建立了针对性的双重损伤模型，以探究调控线粒体与溶酶体之间通信的信号传导过程。CQ和DNP的共同作用严重扰乱了细胞器的稳态，表现为三磷酸腺苷（ATP）大量消耗、细胞内活性氧（ROS）及线粒体超氧化物生成增加、溶酶体酸化功能受损以及自噬相关过程发生改变。这些协同性的损伤最终会引发细胞凋亡、导致紧密连接解体，并增加上皮细胞的通透性。值得注意的是，SeNPs预处理显著提升了包括SELENOF、SELENOS和SELENOP在内的关键硒蛋白的mRNA表达水平，同时恢复了依赖硒的抗氧化酶——谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和硫氧还蛋白还原酶（TrxR）的活性。抗氧化能力的恢复降低了细胞内ROS和线粒体超氧化物的积累，也为自噬相关过程及溶酶体酸化提供了必要的能量支持。从机制上来看，SeNPs通过恢复细胞内的氧化还原稳态，防止了氧化应激导致的TBC1D15/Rab7/Fis1复合物解离，而该复合物是线粒体与溶酶体之间通信的重要连接结构。这一复合物的稳定有助于改善自噬与溶酶体的稳态，进而维持肠道上皮屏障的完整性。总体而言，这些研究结果表明，生物源性SeNPs可通过增强硒蛋白介导的抗氧化防御，稳定线粒体与溶酶体之间的连接并恢复二者间的信号交流，从而在双重细胞器压力下保护肠道上皮屏障的完整性。

图形摘要