肥大细胞通过抑制Wnt/lrp6/β-Catenin信号通路抑制炎症性肠病中干细胞驱动的上皮修复

Mast Cells Inhibit Stem Cell-driven Epithelial Repair in Inflammatory Bowel Disease via Suppressing Wnt/lrp6/β-Catenin Signaling Pathway

作者信息Tao Zhang, Jindong Zhang, Jingxian Xu, Xiaoang Li, Fei Pei, Liping Duan
PMID41616821
发布时间2026
DOI10.1016/j.jcmgh.2026.101741

实验完整度

包含了患者样本转录组分析、MC缺陷大鼠模型、药理学干预、类器官共培养等多层级实验,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

MC缺陷Ws/Ws大鼠及BN大鼠DSS结肠炎模型 C57BL/6J小鼠DSS结肠炎模型 小鼠小肠类器官与BMMC共培养体系 IBD患者肠道活检组织批量RNA-seq数据(MSCCR队列)

重点核对

MC缺陷大鼠(Ws/Ws)与野生型BN大鼠在DSS诱导急性结肠炎中的表型差异 C57BL/6J小鼠在DSS结肠炎恢复期接受色甘酸钠(100 mg/kg)腹腔注射或CPA抑制剂(2-苄基琥珀酸,200 mg/kg)口服的干预效果 BMMC与小肠类器官共培养体系中BMMC活化(50 μM P物质)及HLY78(20 μM)或CPA抑制剂(10 μM)处理对类器官生长的影响 RNA-seq分析中MC活化评分与ISC/干性/Wnt通路基因的相关性及中性粒细胞介导的中介效应

摘要

背景与目的:肥大细胞(MCs)在炎症性肠病(IBD)的发病机制中发挥关键作用,包括溃疡性结肠炎和克罗恩病。然而,它们对肠道干细胞(ISCs)区室的调节作用仍了解甚少。我们旨在研究MCs对IBD中ISC介导的上皮再生的影响。方法:从西奈山克罗恩病和结肠炎登记处收集IBD患者肠道组织的批量RNA测序数据,以探讨MCs与ISCs、干性及相关通路的直接和间接相关性。随后,通过实验验证结果,如在MC缺陷大鼠和C57BL/6小鼠中诱导的葡聚糖硫酸钠(DSS)结肠炎,以及骨髓来源的肥大细胞和小肠类器官的共培养。结果:批量RNA测序数据分析显示,IBD患者炎症黏膜中MCs显著活化,与ISC转录特征、干性标志物和Wnt通路活性呈负相关。大鼠中MCs的基因消融对DSS诱导的上皮损伤具有保护作用,与野生型大鼠相比,表现出增强的Lgr5表达和Wnt/lrp6/β-catenin信号通路激活。在DSS诱导结肠炎的恢复期,使用色甘酸钠进行药理学稳定MCs或用羧肽酶A抑制剂干预可促进小鼠上皮修复,表现为隐窝结构改善和ISC相关基因及蛋白上调。体外共培养实验表明,MCs介导的肠道类器官生长和Wnt/lrp6/β-catenin信号通路抑制可被Lrp6激活和羧肽酶A3抑制逆转。结合中性粒细胞检测的中介分析揭示了另一个间接调节轴,涉及MC驱动的中性粒细胞募集以抑制ISC介导的上皮修复。结论:我们的研究结果确立了MCs在IBD中通过抑制Wnt/lrp6/β-catenin通路、直接通过羧肽酶A3分泌和间接通过中性粒细胞募集来抑制ISC介导的上皮再生的关键作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肥大细胞在IBD中如何调节肠道干细胞介导的上皮再生,其潜在机制是什么?
核心机制
肥大细胞通过抑制Wnt/lrp6/β-catenin信号通路来抑制ISC介导的上皮修复,直接通过分泌CPA3,间接通过招募中性粒细胞。
主要证据
MSCCR队列RNA-seq分析显示MC活化与ISC/干性/Wnt基因表达负相关;MC缺陷大鼠在DSS结肠炎中减轻损伤并增强Wnt信号;MC稳定剂或CPA抑制剂处理改善小鼠结肠炎恢复;MC-类器官共培养证实直接抑制并通过Wnt激动剂或CPA抑制剂逆转。
研究意义
该研究揭示了MC-ISC串扰在IBD发病中的新机制,为促进黏膜愈合提供了潜在治疗靶点,如调节MC活性或靶向Lrp6。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者样本转录组分析

探索IBD患者炎症黏膜中肥大细胞活化与ISC/干性/Wnt通路的相关性

使用MSCCR队列的批量RNA-seq数据,通过CIBERSORT评估免疫细胞浸润,分析MC活化与ISC标志物、干性基因及Wnt/Notch通路基因的相关性,并进行GSEA和中介分析。

2

MC缺陷大鼠DSS结肠炎模型验证

验证肥大细胞缺乏对急性结肠炎中ISC维持和Wnt信号的影响

对MC缺陷Ws/Ws大鼠和野生型BN大鼠给予3% DSS 7天诱导急性结肠炎,评估疾病严重程度、MC数量、Lgr5表达及Wnt通路蛋白水平。

3

MC稳定剂和CPA抑制剂干预小鼠结肠炎恢复期

验证抑制肥大细胞活化或CPA3活性是否促进ISC介导的上皮修复

C57BL/6J小鼠饮用2.5% DSS 6天诱导结肠炎,恢复期开始给予色甘酸钠(100 mg/kg,腹腔注射)或CPA抑制剂(2-苄基琥珀酸,200 mg/kg,口服),持续至第12天,评估上皮修复和Wnt信号。

4

BMMC-类器官共培养实验

验证肥大细胞对ISC的直接抑制和毒性作用,并测试Wnt激动剂和CPA抑制剂能否逆转

从C57BL/6J小鼠骨髓培养BMMC,用P物质激活后与小肠类器官在Transwell系统中共培养3天,检测类器官生长、ISC基因表达、凋亡基因及Wnt信号,并分别用HLY78或CPA抑制剂处理。

5

中性粒细胞介导的间接机制探索

验证肥大细胞是否通过招募中性粒细胞间接抑制ISC介导的上皮修复

通过MSCCR数据的相关性分析和中介分析,结合小鼠结肠炎模型中中性粒细胞浸润检测,评估中性粒细胞在MC抑制ISC/干性/Wnt基因表达中的中介作用。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
白细胞介素-3MCEHY-P7062
白细胞介素-4MCEHY-P7080
干细胞因子MCEHY-P70528
P物质MCEHY-P0201
HLY78MCEHY-122816
2-苄基琥珀酸MCEHY-W044764
CPA抑制剂MCEHY-70005
色甘酸钠----
CPA3 ELISA试剂盒JONLNBIO--
IntestiCult OGM小鼠试剂盒Stemcell--
基质胶Corning--
Transwell系统Corning--
抗肥大细胞类胰蛋白酶抗体Abcamab2378
抗CD11b抗体ServicebioGB15058
抗Ly6g抗体ServicebioGB12229
抗总β-catenin抗体CST8480
抗非磷酸化(活性)β-Catenin (Ser33/37/Thr41)抗体CST8814
抗c-kit抗体Abcamab32363
Alexa Fluor 488偶联的山羊抗兔IgG抗体ServicebioGB25303
CY3偶联的山羊抗大鼠IgG抗体ServicebioGB21302
DAPIServicebioG1012
SlowFade Gold封片剂InvitrogenS36936
TSAPLus荧光三标四色染色试剂盒ServicebioGDP1013
抗Sox9抗体Abcamab185966
HRP偶联的抗兔抗体ServicebioGB23303
HRP偶联的抗小鼠抗体ServicebioGB23301
RNA提取试剂盒TIANGEN--
All-In-One 5X Master MixABM--
SYBR Green实时PCR预混液Toyobo--
RIPA裂解缓冲液ApplygenC1035
蛋白酶抑制剂混合物BimakeB14001
BCA蛋白定量试剂盒ApplygenP1511
PVDF膜----
脱脂奶粉ApplygenP0216
抗Lgr5抗体Abcamab75850
抗Lrp6抗体CST3395
抗β-actin抗体Cell Signaling TechnologyCST4967
HRP偶联的二抗ZSGB-BIOZB-2301
Immobilon Western化学发光HRP底物Millipore--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
DSS诱导急性结肠炎(大鼠)
3% DSS饮水7天;MC缺陷Ws/Ws大鼠与野生型BN大鼠;每日评估体重、DAI;第7天取材。
阅读提示:见Animal Models and Interventions、Figure 4和图5
DSS诱导结肠炎恢复期干预(小鼠)
2.5% DSS饮水6天;色甘酸钠100 mg/kg腹腔注射,或CPA抑制剂(2-苄基琥珀酸)200 mg/kg口服;从DSS停止后第6天开始,持续至第12天;每日DAI评估。
阅读提示:见Animal Models and Interventions、Figure 6和图8
BMMC培养与活化
6-8周龄C57BL/6J小鼠骨髓;RPMI 1640 + 10% FBS + 1%青霉素/链霉素 + 2 ng/mL IL-3 + 2 ng/mL IL-4 + 5 ng/mL SCF;培养4周;用50 μM P物质活化。
阅读提示:见Mouse Bone Marrow-derived MC culture
类器官培养与共培养
小肠隐窝分离用3 mM EDTA;200-400个隐窝/孔接种于50% IntestiCult OGM + 50% Matrigel;共培养使用Transwell,BMMC(P物质活化)种在上室,器官样种在下室,共培养3天;HLY78(20 μM)或CPA抑制剂(10 μM)处理。
阅读提示:见Organoid Construction and Culture及Co-culture of Organoid and MCs
分子检测
RT-qPCR内参GAPDH;WB定量用β-actin;ELISA检测CPA3(结肠组织匀浆,5000×g离心10分钟);IF染色总β-catenin和活性β-catenin(CST #8480和#8814)。
阅读提示:见RNA Extraction and qRT-PCR、WB、ELISA、IF Staining and Microscopic Imaging