前列腺素E2影响肠神经嵴细胞迁移在先天性巨结肠发生中的作用

The pathogenesis of Hirschsprung’s disease (HSCR) is highly associated with the failure of migration of enteric neural crest-derived cells (ENCCs), but the exact mechanism underlying is still unclear. Based on the established HSCR sample library and metabolite profiling, integrated transcriptomics and proteomics data, and combined with the results from human specimen tests, we found prostaglandin E2 (PGE2) level increased significantly and its synthase PTGES expression was significantly higher in pathologic intestine of HSCR patients, but the ARP2/3 complex associated with migration was expressed less. In vitro test results showed that PGE2 inhibited migration of neuron and reduced ARP2/3 expression. Thus we hypothesized that high expression of PTGES causes an increase of synthesis and secretion of PGE2, which then suppresses the expression of ARP2/ARP2 complex and thereby causes the failure of ENCCs’ migration to intestine, finally leading to HSCR.. Our research will identify the role of PGE2 in the failure of ENCCs migration. We will illustrate the specific mechanism by which PGE2 interferes ENCCs migration by affecting PTGES synthesis and thereby inhibiting the expression of ARP2/3 complex; Ultimately, we will utilize in vitro experiments (nerve cell line and primary cells of intestinal neurons) and in vivo animal models (exposed pregnant mice and transgenic zebrafish) to confirm the role of PGE2 in the pathogenesis of HSCR. This research will bring new viewpoints in the HSCR pathogenesis, providing potential targets in the prevention and treatment of HSCR during the embryonic period.

先天性巨结肠（HSCR）发生的主要原因是肠神经嵴细胞（ENCCs）迁移障碍，但具体机制不清。基于已建立的HSCR样本库进行代谢谱分析，整合转录组和蛋白组学数据，结合人群标本检测发现：HSCR病变肠管中前列腺素E2(PGE2)含量显著增高，其合成酶PTGES显著高表达，与迁移相关的ARP2/3复合体表达降低；体外实验发现PGE2抑制神经细胞迁移，并降低ARP2/3表达。由此假设：PTGES表达增加，引起PGE2合成分泌增多，通过抑制ARP2/3表达影响ENCCs向消化道迁移参与HSCR发生。.本研究将明确PGE2在ENCCs迁移障碍中的作用；阐述PTGES通过影响PGE2合成，抑制ARP2/3表达影响ENCCs迁移的机制；利用体外实验（神经细胞和肠神经原代细胞）及在体动物模型（染毒孕鼠、斑马鱼）鉴定PGE2在HSCR发生中的作用。本研究可为HSCR发生机制提供新视点和胚胎期防治提供潜在靶标。

先天性巨结肠（HSCR）发生的主要原因是胚胎期肠神经嵴细胞（ENCCs）由消化道近端向远端迁移发生障碍，导致远端肠管缺乏神经节细胞，但具体机制不清。本项目基于已建立的HSCR样本库进行代谢谱分析，整合转录组和蛋白组学数据，并结合人群标本分析发现，HSCR病变肠管中前列腺素E2（PGE2）含量显著增高，其合成酶PTGES也显著高表达，与细胞迁移相关的ARP2/3复合体表达降低。本研究利用体外神经细胞模型，通过直接外加PGE2及其受体EP2抑制剂正、反验证PGE2可损坏神经细胞骨架结构，抑制神经细胞的迁移功能。通过PGE2孕鼠模型及PTGES斑马鱼模型证明了PGE2及PTGES在体内对肠神经细胞迁移的起抑制作用。. 进一步采用结肠上皮工具细胞过表达PTGES，与肠神经细胞共培养，发现肠上皮细胞分泌的PTGES可以抑制神经细胞运动迁移能力，利用PTGES抑制剂反向验证PTGES 在PGE2抑制神经细胞迁移过程中起作用。研究发现ARP2/3复合体是PTGES影响PGE2分泌增加造成肠神经细胞迁移障碍的关键，EP2抑制剂及PTGES抑制剂可显著逆转PTGES过表达所致的ARP2/3复合体表达下降，确定PTGES/PGE2/EP2可以调控ARP2/3的表达，影响肠神经细胞的骨架结构和迁移功能。本项目通过细胞、动物模型相结合充分论证了PGE2通路对肠神经嵴细胞迁移的抑制效应。. 本研究发现了PGE2在神经细胞迁移障碍中的作用，阐述了PTGES通过调控PGE2合成，抑制ARP2/3表达，进而影响ENCCs迁移的机制，通过体外实验及在体动物模型（染毒孕鼠、斑马鱼）相结合，证明了PTGES/PGE2/ARP2/3通路在在先天性巨结肠发生中的可能作用。本项目不仅可为先天性巨结肠的发生机制提供了新视点，也可为先天性巨结肠的胚胎期防治提供潜在靶标。