肠干细胞及潘氏细胞异常可预测克罗恩病复发

原创 医学参考报 干就有未来

撰文│杨红梅

编辑│毕紫娟

审校│汤红明

克罗恩病属于炎症性肠病，表现为肠组织透壁性急慢性炎症，通常累及回肠末端，其发病机制包括多种遗传、环境因素以及肠道菌群失调导致的免疫系统紊乱。潘氏细胞存在于Lgr5+肠干细胞附近，有助于清除病原体和塑造共生菌群，可提供必要信号以维持肠干细胞生态位。

【据Gut 2020 年11 月报道】题：线粒体损伤诱导肠道干细胞转变为功能失调的潘氏细胞，预测克罗恩病复发（作者Dirk Haller 等）

急性损伤时，潘氏细胞作为储备干细胞群，可通过去分化恢复Lgr5+ 肠干细胞，从而促进组织再生。炎症性肠病状态下可观察到潘氏细胞数量减少，功能受损的潘氏细胞可导致回肠克罗恩病。此外，线粒体也与肠干细胞的更新分化密切相关。国外研究发现肠上皮线粒体功能障碍可触发代谢失衡，导致肠干细胞减少以及潘氏细胞功能失调，可预测克罗恩病复发，该成果发表在2020年11月的Gut上。

TNFΔARE小鼠是一种由细菌诱导的慢性克罗恩病样回肠炎模型，通过小鼠的体内实验发现潘氏细胞功能失调及Lgr5表达降低与克罗恩病样回肠炎相关，该结果在70例克罗恩病患者的组织样本中得到验证。通过检测患者非炎症回肠边缘发现，克罗恩病患者的非炎症组织区域中也存在潘氏细胞表型及肠干细胞Lgr5表达模式的疾病相关变化，这些变化可预测术后复发风险。

进一步实验发现，TNFΔARE小鼠的体内炎症可导致其线粒体功能损伤。研究发现，通过特异性敲除Hsp60，线粒体呼吸功能受到抑制，小鼠肠干细胞中的Lgr5表达降低，导致其向异常潘氏细胞分化。此异常潘氏细胞常表现为分泌颗粒以及退行性线粒体改变，包括线粒体肿胀、嵴溶解和破坏、基质密度丧失和偶尔形成线粒体内电子致密包裹体。

为了阐明线粒体功能在肠干细胞生态位中的作用，构建了肠干细胞线粒体损伤的模型。通过给予他莫昔芬，Hsp60在Lgr5+肠干细胞中被特异性敲除（Hsp60Δ/ΔISC），引发线粒体损伤，导致Lgr5+肠干细胞分化为异常潘氏细胞。肠干细胞线粒体损伤似乎破坏了其自身的自我更新和分化。为进一步研究线粒体功能在炎症状态下对肠干细胞生态位的调节，团队将炎症TNFΔARE小鼠隐窝置于无Wnt因子的培养基中进行培养，结果显示回肠隐窝中的Lgr5和Lyz表达降低，回肠隐窝几乎不能生长为类器官，且添加Wnt因子并不能促使类器官生长，这表明Lgr5+肠干细胞数目减少和潘氏细胞功能失调都可能导致炎症诱导的类器官生长缺陷。

由于炎症下隐窝和Hsp60Δ/ΔISC类器官都表现出线粒体损伤、肠干细胞生态位改变和生长缺陷，通过检测炎症TNFΔARE小鼠隐窝中参与氧化磷酸化和糖酵解的关键基因表达，发现与两者相关的基因表达同时减少，这些结果也反映在人肠道类器官中。研究发现，线粒体呼吸功能逆转可恢复肠干细胞的干性和潘氏细胞。抑制糖酵解激活氧化磷酸化可以恢复肠干细胞生态位的代谢功能，因此阻断糖酵解可能是克罗恩病发病机制中对抗潘氏细胞功能失调的一种新型药物靶点。

该研究通过在3种不同模型中进行探索研究，证明了潘氏细胞的功能失调及肠道干细胞的干性降低与克罗恩病相关，且可能与线粒体功能受损有关。研究发现了一种预测克罗恩病术后复发的新方法，以及治疗克罗恩病的新策略。

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