ACF7联合GSK3β通过Wnt/β-catenin信号通路调控肠上皮损伤及修复的机制研究

The intestinal epithelial barrier function is closely related to the renewal of the intestinal epithelial tissue and epithelial damage repair. Actin cross-linking factor 7 (ACF7, also called MACF1) coordinates the interactions between microtubule (MT) and the actin cytoskeleton and is involved in many polarised cellular processes, including regulated cell migration, epithelial tissue damage repair, cell morphology, cell signal transduction. In the preceding work of our project group, we conditionally targeted ACF7 in the intestinal epithelium. We found that ACF7 deficiency resulted in morphological changes and caused defects in intestinal epithelial cell migration and proliferation, particularly the rate of epithelial cell self-renewal and positioning along the crypt radial axis. Exploring the potential mechanisms, we hypothesized that ACF7 is a key regulator of the Wnt/β-catenin pathways via the GSK3β. Our findings will provide insight into the functions of this important cytoskeletal crosslinking protein in regulating intestinal morphology and homeostasis. The study is great significance to clarify the mechanism of the intestinal epithelial tissue renewal and epithelial damage repair, and has important value for clinical targeted therapy.

肠上皮屏障功能的维护与上皮组织更新及上皮损伤及时修复有密切联系，微丝交联因子7（ ACF7或MACF-1）是连接微丝微管的细胞骨架交联蛋白，其活化后通过调节微丝微管动力学，促进细胞迁移、上皮组织损伤修复、细胞形态调节及细胞信号转导等重要生物学过程。前期研究中我们通过构建肠上皮ACF7基因敲除（ACF7 cKO）小鼠发现ACF7缺失导致肠上皮形态及结构明显异常，肠上皮细胞的更新、迁移、增殖、肠上皮抵抗损伤及损伤后修复能力均明显降低。而研究显示糖原合成酶激酶-3β(GSK3β)是调控ACF7活性的主要分子，ACF7又可通过Wnt/β-catenin信号通路控制胚胎的发育成熟。因此本课题利用肠上皮ACF7 cKO 小鼠模型，探索ACF7联合GSK3β通过Wnt/β-catenin信号通路调控肠粘膜抗损伤及损伤后修复。对明确ACF7调控肠上皮屏障功能的具体分子机制，指导临床靶向干预具有重要意义。

肠上皮细胞间细胞连接的调节异常会导致肠屏障功能缺陷，可促进炎症性肠病（IBD）的发生和加重。然而，目前尚不清楚细胞骨架网络的协调运行如何调控肠上皮细胞连接动态。在此研究中，我们确认了ACF7作为微管和微丝（F-肌动蛋白）的交联因子，是调控肠上皮细胞连接动态的一个重要的参与者。ACF7表达缺失导致肠上皮细胞微管组织异常、紧密连接动态调控受抑制并且导致肠上皮细胞定向迁移及损伤修复能力明显降低。用遗传学方法构建肠上皮ACF7特异性敲除小鼠，我们发现ACF7的表达缺失使小鼠对实验性结肠炎的易感性大大增加并明显抑制了小鼠肠道损伤后修复能力，进一步研究表明ACF7表达水平与溃疡性结肠炎（UC）的发生和发展有一定相关性。因此，本研究结果揭示了一个重要的分子机制，即在肠上皮损伤修复和IBD发生发展过程中，ACF7协调的细胞骨架动态调控细胞连接动态控制肠上皮细胞方向性迁移及上皮损伤修复对维持肠屏障功能具有重要作用。. ACF7是调控细胞骨架及细胞粘附动态和方向性迁移的主要分子。高脂饮食（HFD）能引起肠道微生物群失调和代谢紊乱，增加肠道通透性和炎症反应。此文研究了肠道ACF7条件基因敲除（ACF7 cKO）和HFD对小鼠代谢表型、肠道微生物群和肠屏障功能的协同损伤作用。ACF7 cKO和对照组（ACF7 fl/fl）小鼠（8周龄）分别饲喂普通饮食和HFD，共16周。由于肠上皮营养吸收效率低，喂饲HFD的ACF7-cKO小鼠体重和脂肪垫重量的增加受到抑制。与其他对照组相比，HFD喂养的ACF7-cKO小鼠的代谢状况发生了显著变化。HFD喂养的ACF7-cKO小鼠肠上皮细胞凋亡、肠道通透性和炎症反应均明显增加。因此，此研究证明HFD和ACF7 cKO对肠屏障功能具有协同损伤作用。ACF7是HFD所致肠道屏障损伤的重要抑制因子。