肠上皮蛋白Syndecan-1调控TcdB入胞在炎症性肠病并发艰难梭菌感染中的保护作用研究

Patients with inflammatory bowel disease complicated by Clostridium difficile infection have a poor prognosis, high mortality and colon resection rate, while the conventional antibiotic treatment is not satisfactory. Clostridium difficile toxin B (TcdB) is a key disease-causing toxin factor after C. difficile infection and can enter cells through receptor-mediated endocytosis, resulting in rounding of the cells and eventually death. Frizzled family members (FZDs) in Wnt receptors are also intestinal epithelial TcdB receptors. TcdB competes with Wnt for binding to FZDs, and binding of TcdB to FZDs inhibits Wnt signaling. We found that Syndecan-1 (Sdc1) extracellular HS chain shedding plays an important role in the development of inflammatory bowel disease. Sdc1 was found to regulate Wnt signaling and its receptor FZD internalization in myeloma cells. So, Sdc1 in the intestinal epithelial cells have a similar role has not been studied. Based on the previous studies, this project intends to verify the impact of Sdc1 on key CDI occurrence through multiple pathways including toxin stimulation, Sdc1 mutation, HS synthetase gene mutation, RNA interference, overexpression and intervention of R-spodin / LGR4 signaling pathway. Explore the mechanism of CDI in patients with IBD.

炎症性肠病患者并发艰难梭菌感染预后差，死亡率和结肠切除率高，而常规抗生素治疗效果不理想。艰难梭菌毒素B（TcdB）是艰难梭菌感染后的致病关键毒素因子，可通过受体介导的内吞作用进入细胞，导致细胞变圆、最终死亡。Wnt受体中的卷曲蛋白家族成员（FZDs）也是肠上皮TcdB受体。TcdB与Wnt竞争性结合FZDs，TcdB与FZDs的结合抑制Wnt信号通路。我们发现，Syndecan-1(Sdc1)胞外段HS链脱落在炎症性肠病发病中发挥重要作用。而Sdc1被发现在骨髓瘤细胞可调控Wnt信号及其受体FZD内化。那么，Sdc1在肠上皮细胞是否也有类似作用尚无研究。在前期研究基础上，本项目拟通过毒素刺激、Sdc1基因突变、HS合成酶基因突变、RNA干扰、过表达、干预R-spodin/LGR4信号通路等多重途径验证Sdc1对CDI发生关键环节的影响，探讨IBD患者并发CDI的相关机制。

研究背景：炎症性肠病患者并发艰难梭菌感染预后差，死亡率和结肠切除率高，而常规抗生素治疗效果不理想。艰难梭菌毒素B（TcdB）是艰难梭菌感染后的致病关键毒素因子，可通过受体介导的内吞作用进入细胞，导致细胞变圆、最终死亡。Wnt受体中的FZDs也是肠上皮TcdB受体。TcdB与Wnt竞争性结合FZDs，TcdB与FZDs的结合抑制Wnt信号通路。Syndecan-1(Sdc1)胞外段HS链脱落在炎症性肠病发病中发挥重要作用。而Sdc1被发现在骨髓瘤细胞可调控Wnt信号及其受体FZD内化。Sdc1在肠上皮细胞是否也有类似作用尚无研究。.主要研究内容：（1）在肠道环境中Sdc1与Wnt-FZDs 配体受体系统是否存在相互作用？Sdc1如何调控Wnt-FZDs配体受体系统？（2）虎杖苷对小鼠实验性结肠炎的保护作用及机制研究。.重要结果：（1）我们发现抑制Sdc1 胞外段脱落可减轻肠炎病情；细胞实验中sdc1不脱落稳转株细胞对低浓度TcdB耐受较强，但进一步提高TcdB浓度，sdc1不脱落细胞株与对照组相比无抵抗优势；动物实验中，将sdc1不脱落突变质粒干预组小鼠予CDI造模后，感染严重度与对照组无显著统计学差异；（2）我们还发现虎杖苷对DSS诱导结肠炎有保护作用，可减轻 DSS 诱导的细胞单层上皮屏障功能破坏，可通过保护肠上皮屏障功能减轻肠炎。虎杖苷通过依赖 AMPKα1介导对JNK激活的抑制作用，参与保护肠粘膜上皮屏障功能。.关键数据及其科学意义：（1）我们发现sdc1胞外段锚定不脱落对肠炎有保护作用，但对CDI保护作用有限；结合近期国内外学者研究结果， TcdB入胞受体种类多，单一途径干预作用对其防治效果有限，防治CDI药物研发需考虑多受体同时阻断或转换干预靶点。（2）虎杖苷通过依赖 AMPKα1 介导对 JNK 激活的抑制作用，参与保护肠粘膜上皮屏障功能。虎杖苷有望成为炎症性肠病治疗新药物。