潘氏细胞溶菌酶-P与炎症性肠病发生的关系及其在肠道稳态维持中的作用机制

Paneth cells play a pivotal role in intestinal homeostasis by secreting large quantities of antimicrobial peptides into gut lumen in modulating microbiota and providing a crucial niched for intestinal stem cells. We lately discovered that Nod2, LRRK2 and Rip2 orchestrate the selective sorting of lysozyme-P in Paneth cells (Nature Immunology 2015,16:918). The fact that genes encoding Nod2, LRRK2 and Rip2 are all associated with increased risk of Crohn's disease in human prompts us to think that lysozyme-P may play a special role in maintaining intestinal homeostasis. We hypothesize that it may digest bacterial cell wall to generate peptidoglycan, which may have immune-modulating role. In this project, we propose to test this hypothesis by charactering mice deficient in lysozyme-P. We will determine the role of lysozyme-P in intestinal infection, inflammation, and intestinal stem cells regeneration. This study will help elucidate the role of lysozyme-P in intestinal homeostasis and the implicaiton in Crohn's disease.

潘氏细胞功能异常常见于称为克罗恩病的一类炎症性肠病，通常认为潘氏细胞向肠腔中分泌大量包括溶菌酶-P在内的具抑菌活性的蛋白多肽，调控肠道菌群，在肠道稳态中发挥重要作用。我们前期研究发现了克罗恩病的三个易感基因Nod2, Rip2和Lrrk2共同调控溶菌酶-P的胞内分拣（部分发表在Nature Immunology 2015,16:918）。与其他不具有酶活性的抗菌肽相比，溶菌酶-P具有糖苷水解酶活性，可降解细菌细胞壁产生能活化Nod2通路的胞壁酰二肽等肽聚糖，因此溶菌酶-P可能在肠道稳态维持中发挥独特的作用，而其异常可能与克罗恩病发生密切相关。在本课题中，我们将验证以上假说，对溶菌酶-P在肠道感染、肠道炎症及肠道上皮更新中的作用展开研究，探讨肠道共生菌、溶菌酶-P与Nod2信号通路三者之间的相关作用关系，为理解潘氏细胞溶菌酶-P在克罗恩病发生中的作用提供新思路。

通常认为潘氏细胞向肠腔中分泌大量包括溶菌酶P(LyzP或Lyz1)在内的具抑菌活性的蛋白多肽，调控肠道菌群，在肠道稳态中发挥重要作用。我们的研究显示，与其他不具有酶活性的抗菌肽相比，Lyz1具有糖苷水解酶活性，可降解细菌细胞壁产生能活化Nod2通路的胞壁酰二肽等肽聚糖，在肠道稳态维持中发挥独特的作用。此项研究中，我们揭示了在经口以抗原和霍乱毒素(CT)免疫过程中，肠道菌以依赖Nod2的方式促进了血清IgG的产生。我们检查了肠道Lyz1在CT辅助活性中的作用，发现Lyz1主要负责从细菌细胞壁组分中释放Nod2配体。Lyz1的缺失会降低小鼠体循环中Nod2配体的水平，从而降低了小鼠口服免疫后IgG和T细胞特异性细胞因子的产生。用MDP回补Lyz1缺失小鼠可恢复IgG的产生。此外，在肠上皮细胞中过表达Lyz1能增强CT诱导的抗原特异性IgG反应。综上，本项的研究结果表明Lyz1在通过释放Nod2配体介导共生菌的免疫调节过程中发挥了重要作用。