先天性巨结肠症中的NAD+代谢崩溃与上皮发育停滞

背景：先天性巨结肠症（HSCR）的特征是远端肠段神经节细胞缺失。术后持续的肠动力障碍和肠炎提示，即使在有神经节的肠段内，也可能存在固有的上皮脆弱性。本研究旨在明确HSCR中上皮细胞的状态及其代谢情况。方法：通过单细胞RNA测序检查来自HSCR患者和非HSCR对照（HSCR相关疾病）的远端结肠组织。特别关注上皮细胞亚群中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）代谢和氧化磷酸化。通过针对γH2A.X、PARP1、TOM20、KRT20和聚ADP核糖（PAR）的免疫荧光和免疫组化验证了细胞应激、代谢重塑和上皮成熟受损的转录特征。结果：与对照组相比，HSCR上皮细胞显示出显著的转录重塑，表现为干细胞和瞬时扩增细胞积累，以及分化上皮细胞谱系减少，表明上皮成熟受损。这些变化在远端有神经节结肠中最为明显，其上皮KRT20信号减弱，氧化磷酸化、ATP合成以及脂质和类固醇代谢通路被广泛抑制。关键的NAD+生物合成酶下调，而NAD+消耗型去乙酰化酶和PAR聚合酶（PARP）上调，尤其是在HSCR有神经节结肠的隐窝细胞群中。同样，HSCR组织表现出隐窝γH2A.X和核PARP1增加，以及TOM20和聚/单ADP核糖染色升高，这与代谢和基因组应激一致。结论：HSCR上皮细胞表现出代谢脆弱性，其特征是NAD+生物合成不足、NAD+消耗增加、线粒体重塑、DNA损伤和上皮成熟受损。这些上皮细胞的改变补充了以肠神经系统为中心的疾病模型，并表明NAD+相关通路可能是与术后粘膜恢复力和对先天性巨结肠症相关肠炎易感性相关的可调节程序。