成纤维细胞生长因子20通过NF-κB依赖性方式经S100A9恢复受损的肠上皮屏障完整性和调节巨噬细胞极化来减轻结肠炎

Fibroblast Growth Factor 20 Attenuates Colitis by Restoring Impaired Intestinal Epithelial Barrier Integrity and Modulating Macrophage Polarization via S100A9 in an NF-κB-Dependent Manner

作者信息Dong Zhen, Songxue Wang, Zhen Liu, Yiyuan Xi, Hanlin Du, Ningrui Wang, Xiaotang Gao, Zhuofeng Lin, Fan Wu
PMID40024533
发布时间2025
DOI10.1016/j.jcmgh.2025.101486

实验完整度

包含FGF20敲除和过表达小鼠模型、DSS诱导结肠炎表型分析、肠道屏障功能检测、巨噬细胞极化分析、蛋白质组学、S100A9药理学抑制和过表达、以及体外原代巨噬细胞NF-κB通路验证等多层次证据。

主要模型

DSS诱导的结肠炎小鼠模型 FGF20基因敲除小鼠 AAV-FGF20过表达小鼠 原代腹腔巨噬细胞

重点核对

FGF20基因敲除小鼠的构建及敲除效率验证 AAV-FGF20和AAV-S100A9的过表达效率验证 DSS浓度(2%)及处理时间(5天)和恢复期(5天) paquinimod给药剂量(10 mg/kg)及时间(10天) FGF20和S100A9在结肠组织中的表达变化

摘要

背景与目的:外源性重组成纤维细胞生长因子20(FGF20)蛋白已被证明可治疗溃疡性结肠炎;然而,其作用机制仍不清楚。本研究旨在探讨FGF20在溃疡性结肠炎中的作用及其机制。方法:利用基因表达综合数据库(GEO)分析溃疡性结肠炎患者的数据。通过给予2%葡聚糖硫酸钠建立小鼠结肠炎模型。使用FGF20基因敲除小鼠和腺相关病毒(AAV)-FGF20处理的小鼠来阐明具体机制。进行蛋白质组学分析以识别差异表达基因。结果:在受试者和小鼠的结肠组织中,FGF20水平显著升高。FGF20缺失加重了葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎;相反,补充FGF20通过两种主要机制减轻了结肠炎:恢复受损的肠上皮屏障完整性,以及抑制M1巨噬细胞极化。值得注意的是,S100A9被确定为FGF20的关键下游靶点,这通过分别使用paquinimod(S100A9的特异性抑制剂)和AAV-S100A9在FGF20敲除和AAV-FGF20结肠炎小鼠中进行药理学抑制和过表达实验进一步证实。此外,核因子-κB通路参与FGF20调节S100A9以对抗结肠炎的过程。结论:这些结果表明,FGF20作为S100A9和核因子-κB的负调控因子,从而抑制M1巨噬细胞极化并恢复葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠的肠上皮屏障完整性。FGF20可能作为治疗溃疡性结肠炎的潜在治疗靶点。

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
FGF20在溃疡性结肠炎中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
FGF20通过负调控S100A9进而抑制NF-κB信号通路,从而抑制M1巨噬细胞极化并恢复肠上皮屏障完整性。
主要证据
在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中,FGF20敲除加重结肠炎,而过表达FGF20减轻结肠炎;S100A9的药理学抑制或过表达分别逆转了FGF20敲除或过表达的表型;体外原代巨噬细胞实验证实FGF20对M1极化的抑制依赖于NF-κB。
研究意义
FGF20通过负调控S100A9和NF-κB,抑制M1巨噬细胞极化并恢复肠上皮屏障,为溃疡性结肠炎提供了潜在治疗靶点,外源性补充重组FGF20可能是治疗该病的策略。

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

FGF20在结肠炎中的表达变化

评估FGF20在溃疡性结肠炎患者和DSS诱导结肠炎小鼠中的表达水平。

利用GEO数据集GSE22619分析UC患者结肠组织中FGF20 mRNA表达;建立DSS诱导结肠炎小鼠模型,通过Western blot、免疫组化和ELISA检测结肠组织和血清中FGF20蛋白水平。

2

FGF20缺失对结肠炎的影响

验证FGF20缺失是否加重DSS诱导的结肠炎。

使用FGF20基因敲除小鼠和WT对照,给予DSS以诱导结肠炎,评估体重变化、DAI评分、结肠长度、组织病理学、炎症因子表达。

3

FGF20过表达对结肠炎的影响

验证FGF20过表达是否缓解DSS诱导的结肠炎。

通过尾静脉注射AAV-FGF20或AAV-GFP(对照)至WT小鼠,4周后诱导结肠炎,评估疾病严重程度和组织病理。

4

FGF20对肠上皮屏障完整性的影响

探索FGF20是否影响肠上皮屏障功能。

通过FITC-dextran实验测定肠通透性,Western blot和免疫荧光检测紧密连接蛋白(ZO-2、occludin、claudin-1)的表达,免疫荧光检测Ki67阳性细胞,Western blot检测凋亡相关蛋白Bax和Bcl-2。

5

FGF20对巨噬细胞极化的影响

研究FGF20是否调控巨噬细胞极化。

通过免疫组化检测结肠组织巨噬细胞浸润(F4/80)、中性粒细胞(Ly6G)、B细胞(B220)、CD4+T细胞;qPCR检测M1/M2极化相关基因表达。

6

蛋白质组学分析及S100A9靶点鉴定

鉴定FGF20下游关键靶点。

对结肠组织进行非数据依赖采集(DIA)蛋白质组学分析,筛选差异表达蛋白,发现S100A9,并通过Western blot和免疫组化验证其表达。

7

S100A9抑制对FGF20缺失结肠炎的影响

验证S100A9是否为FGF20功能的关键下游介质。

给FGF20 KO和WT小鼠在DSS诱导期间腹腔注射paquinimod(S100A9抑制剂),评估结肠炎严重程度、肠屏障功能和炎症因子。

8

S100A9过表达对FGF20保护作用的影响

验证S100A9过表达是否逆转FGF20过度表达的保护效应。

给AAV-FGF20或AAV-GFP处理的小鼠尾静脉注射AAV-S100A9或AAV-GFP,4周后诱导结肠炎,评估表型和机制。

9

NF-κB信号通路参与FGF20-S100A9调控

探索FGF20通过S100A9调节M1极化和屏障功能是否依赖NF-κB。

通过KEGG富集分析、Western blot检测p-P65、p-IκBα等表达,并在原代腹腔巨噬细胞中验证NF-κB抑制剂BAY11-7082的影响。

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
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals--
帕喹莫德MCEHY-100442
PAS染色试剂盒SolarbioG1281
光学显微镜OlympusBX53F2O
F4/80抗体ServicebioGB11027-100
Occludin抗体Santa CruzSC-133256
Claudin-1抗体Santa CruzSC-137121
CD86抗体CST91882
DAPIAbcamAB104139
FGF20 ELISA试剂盒Abbexaabx389289
Envision Flex过氧化物酶封闭试剂Zsgb-bioPV-9000
牛血清白蛋白Roche10837091001
F4/80抗体ServicebioGB113373-100
Ly6g抗体ServicebioGB11229-100
CD4抗体Abcamab183685
CD45抗体BioworldBS79551
DAB显色试剂盒Zhongshan Jinqiao BiotechZLI-9018
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23227
PVDF膜Merck Millipore--
FGF20抗体Santa CruzSC-373927
Bcl2抗体AbcamAB182858
Bax抗体AbcamAB32503
S100A9抗体Santa CruzSC-53187
S100A8抗体Santa CruzSC-48352
p-IκBα抗体Santa CruzSC-8404
p-P65抗体Santa CruzSC-136548
IκBα抗体CST4814S
P65抗体CST4814S
TNF-α抗体AffinityAF7014
IL6抗体CST12912S
FGFR1抗体Biossbs-0230R
FGFR2抗体Biossbs-0675R
FGFR3抗体ThermoFisherMA5-31142
FGFR4抗体Biossbsm-61509R
GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
β-微管蛋白抗体Proteintech10094-1-AP
增强化学发光底物AdvanstaK-12045-D50
Trizol试剂Invitrogen15596018
Improm-II逆转录试剂盒PromegaA5001
FITC-葡聚糖Sigma-AldrichFD4-250mg
Spark多功能酶标仪Tecan--
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
L-谷氨酰胺----
BAY 11-7082MCEHY-13453
脂多糖Sigma-AldrichL2630-10MG

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
动物模型
DSS浓度(2%)、处理时间(5天)和恢复时间(5天);小鼠品系(C57BL/6J)、年龄(8-10周龄或8周龄)、性别(雄性);FGF20 KO和AAV-FGF20的构建和验证
阅读提示:Materials and Methods中的Animal Experiments和Construction of AAV Vectors
S100A9抑制实验
paquinimod剂量(10 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(持续10天)
阅读提示:Materials and Methods中的Animal Experiments
肠道通透性测定
FITC-dextran分子量(3000-5000 Da)、给药方式(灌胃)、采血时间(4小时后)、离心条件(12,000g 3分钟)、激发/发射波长(490/528 nm)
阅读提示:Materials and Methods中的Intestinal Permeability Assay
原代巨噬细胞实验
小鼠腹腔巨噬细胞提取方法(3%巯基乙酸盐刺激)、LPS浓度(0.5 μM/ml)、NF-κB抑制剂BAY11-7082浓度(1 μM/ml)
阅读提示:Materials and Methods中的Primary Peritoneal Macrophages Extraction, Culture, and Stimulation