PARs/SIP在结肠传输功能异常中的新作用及其机制研究

Clinically common diseases such as functional bowel disease, inflammatory bowel disease and all kind of slow transit constipation (STC) accompany the dysfunction of colonic transit but the mechanism is unclear. Recently study demonstrated that SIP syncytium is consist of smooth muscle cell, ICC and PDGFRalfa+ cell as a basic functional unit which regulation of gastrointestinal motility. ICC induces smooth muscle depolarization and generates slow wave and fast wave by activation of ANO1, however, PDGFRalfa+ cell induces smooth muscle hyperpolarization by activation of SK3. Therefore, the smooth muscle is relatively thrown into passivity, the depolarization and hyperpolarization depend on ICC-ANO1 and PDGFRalfa+-SK3. The proteinase activated receptors (PARs) as G-protein coupled receptor are widely distributed in gastrointestinal tract and participated in many physiologic and pathophysiologic functions, for example, secretion, absorption, motility and inflammation so on. Although PARs also express in SIP but how the PARs handle SIP function and its mechanism not clear under the physiologic and pathophysiologic conditions. The project will be investigate how the PARs control the relative balance between ICC-ANO1and PDGFRalfa+-SK3 act on smooth muscle and its mechanism by using multi subject technology in normal and colonic transit dysfunction animal model. We want to clarify the effects of both PARs-ICC-ANO1 and PARs-PDGFRalfa+-SK3 pathways on colonic transit dysfunction and its mechanism to seek a new target for clinical prevention and treatment of colonic transit dysfunction.

临床上常见的功能性肠病（FBDs）、炎性肠病（IBD）和慢传输型便秘（STC）等都伴有结肠传输异常，但其发病机理尚不清楚。SIP是平滑肌以及两种间质细胞（ICC和PDGFRa+细胞）组成的合胞体。ICC通过ANO1使平滑肌去极化产生节律性慢波，而PDGFRa+通过SK3使平滑肌超极化。因此，SIP合胞体中平滑肌相对处于被动，其去极化或超极化依赖ICC-ANO1和PDGFRa+-SK3。蛋白激酶受体（PARs）广泛分布于消化道，参与分泌、吸收和运动以及炎症等生理和病理过程。然而，PARs如何调控SIP合胞体功能及其机制还不清楚。因此，本课题利用结肠传输异常的动物模型上，探讨PARs如何维持ICC-ANO1和PDGFRa+-SK3对平滑肌作用的相对平衡及其机制，阐明PARs-ICC-ANO1和PARs-PDGFRa+-SK3在结肠传输功能异常中的作用，为临床防治结肠传输异常性疾病寻找新的靶点。

结题报告摘要.本课题利用结肠传输异常的动物模型上，探讨蛋白激酶受体（PARs）如何维持ICC-ANO1和PDGFRa+细胞-SK3对平滑肌作用的相对平衡及其机制，阐明PARs-ICC-ANO1和PARs-PDGFR+细胞-SK3在结肠传输功能异常中的作用，为临床防治结肠传输异常性疾病寻找新的靶点。本项目利用分子生物学、免疫组织化学、电生理学等多学科技术，以糖尿病诱导的糖尿病慢传输性便秘（STC）小鼠、DSS诱导的结肠炎小鼠等动物模型为平台，阐明结肠传输功能异常发生发展过程中PARs-ICC-ANO1/PARs- PDGFR+细胞-SK3两个通路相对平衡的生理和病理生理学意义。.实验结果表明，在正常小鼠结肠CMMC主要受肠神经中的NOS神经元和嘌呤能神经元调节而CMMC是结肠传输的动力。小鼠结肠近段到远段ICC和PDGFR+细胞分布有特征，即ICC递减性分布，而PDGFR+细胞递增性分布。在糖尿病慢传输性便秘发病过程中SIP中的PDGFR+细胞过度增殖以及其功能亢进是结肠慢传输的重要原因之一。PDGFR+细胞过表达可能导致ICC/PDGFR+细胞之间的平衡打破，使ICC功能相对减弱导致结肠传输功能减慢和便秘。糖尿病结肠组织PI3K/Akt信号通路明显上调，导致FOXO3表达增加，最终引起PDGFRα+细胞增殖。另外，在糖尿病小鼠结肠中PAR2 功能亢进， 通过PI3K/Akt信号通路，促进PDGFRα细胞的增殖，上调PDGFR/SK3信号通路，引起结肠传输功能减慢。因此，PAR/ PDGFR/SK3信号通路是治疗糖尿病引起的慢传输性便秘新的靶点。在结肠炎模型中，炎症结肠明显缩短、CMMC明显紊乱；ICC数量和ANO1表达明显减少；炎症引起结肠传输功能障碍与ICC形态与功能改变有关；结肠炎使PDGFR/SK3系统活性显著降低，导致结肠SIP中ICC/ANO1与PDGFR/SK3平衡破坏，引起结肠动力异常、结肠传输功能障碍。.本项目研究结果提示，在组成结肠平滑肌SIP的两个主要部分ICC/ANO1与PDGFR/SK3参与结肠传输功能。在糖尿病或结肠炎中，PAR通过改变ICC/ANO1与PDGFR/SK3分布或功能异常可以导致便秘或腹泻。因此，ICC/ANO1与PDGFR/SK3是在结肠动力或传输异常性疾病治疗中的重要靶点之一。