芳香烃受体通过CaSR调节杯状细胞内Muc2分泌在结肠炎中的保护作用及机制研究

Mucous protein 2 (Muc2) is a main component of the intestinal mucous layer.Deletion of Muc2 in mice eliminates the mucus, causing bacterial colonization of the crypts and intestinal inflammation. Our study have shown that the activation of AhR can stimulate Muc2 secretion from colonic goblet cells，increase the mucus layer thickness，and attenuate acute colitis induced by Dextran Sulfate Sodium in mouse model. Studies have shown that increased level of Ca2+ regulates muc2 secretion in goblet cells. It is worth noting that a new study finds that there is a potential binding site for AhR on the calcium ion sensitive receptor (CaSR) gene. At the same time, early research found that AhR can regulate the level of intracellular calcium. Accordingly, we hypothesize that the activation of AhR can regulate the concentration of intracellular Ca2+ to affect the secretion of Muc2 proteins through CaSR pathway. This research intends to adopt experiment in vivo and in vitro, immunofluorescence, cell specificity dyed and RNA interference technology to clarify that AhR promote muc2 secretion by CaSR, which will provide a new thought to prevention and control of intestinal injury.

黏液蛋白2（Muc2）是构成肠道粘液层的主要组成部分。研究显示敲除肠道Muc2基因导致粘液分泌缺失，最终导致细菌移位、肠道炎症发生。我们前期发现AhR活化能够促进结肠杯状细胞分泌Muc2，增加粘液层厚度，并缓解DSS诱导的小鼠结肠炎损伤。但AhR调控Muc2分泌的具体机制还不清楚。研究显示杯状细胞内Ca2+水平的增高能够触发Muc2蛋白的胞外分泌。值得注意的是最新研究显示在钙离子敏感受体（CaSR）基因上存在AhR的转录结合位点。同时，早期研究发现AhR配体TCDD能够上调细胞内Ca2+浓度从而激活下游相应的信号通路。据此我们推测：杯状细胞中AhR通过CaSR调节细胞内Ca2+的浓度来影响Muc2分泌。为此，本研究拟采用体内外实验、免疫荧光等技术，阐明AhR通过CaSR调控Muc2分泌对肠黏液屏障功能的作用，为肠道黏液屏障损伤的防治提供新思路。

肠道黏液层是机体防御病原体和微生物渗入到上皮及固有层的第一道屏障，它承担着抵抗病菌入侵、维持机体内环境稳态的关键性角色。多项研究已证实肠道黏液屏障既可充当烧伤、战创伤、大型手术等外科应激反应下的中心环节，也可成为炎性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）等慢性病理刺激下疾病发展的加速器，黏液屏障的损伤造成肠道细菌移位，导致肠源性感染，加重原发性疾病，并可能导致多器官功能衰竭与病人死亡。因此寻找和研究参与调节肠道黏液屏障的分子及相关机制对肠道损伤保护具有重要意义和科学价值.芳香烃受体（AhR）一种保守的核转录因子，主要被进入胞浆中的配体激活从而产生一系列的下游生物学效应，如：组织再生、粘膜免疫、环境毒物代谢等等。以往对AhR研究主要基于肠道淋巴细胞，在肠道上皮细胞研究尚少。AhR对杯状细胞分化以及Muc2分泌的影响是本课题的研究重点。通过实验我们发现AhR的活化能够显著的够缓解DSS引起的小鼠体重下降、结肠变短、组织破坏以及炎症介质的释放，同时我们观察到杯状细胞细胞明显增多，Muc2分泌增加，粘液层厚度增加，细菌入侵减少。进一步研究发现AhR能够促进杯状细胞分化，而该过程是通过抑制notch信号通路来实现，同时整个过程是依赖于ERK信号。与AhR同属碱性螺旋-环-螺旋家族的HIF-1α蛋白同样在维持肠屏障功能中伴有重要作用，上皮内HIF-1α特异性敲除小鼠体重显著降低。结肠长度缩短、组织严重破坏。进一步研究发现在生理及病理条件下，上皮内HIF-1α的特异性敲出，导致紧密连接蛋白表达下调，而该调节是通过其对肠道细菌代谢产物丁酸的调控发挥作用。最后我们发现丁酸对肠道紧密连接的调控是依赖于HIF-1α。