PYY在炎症性肠病中对SATB2缺乏引起的肠道黏膜缺损的保护作用

炎症性肠病(IBD)包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD)，其特征是结肠黏膜完整性的破坏，导致持续的黏膜损伤和上皮再生不足，从而引起疾病进展和并发症。尽管IBD治疗已有进展，但结肠黏膜修复的分子机制仍不清楚。特殊富含AT序列结合蛋白2(SATB2)是一种核基质相关的转录调节因子，在维持结肠上皮稳态中发挥关键作用。SATB2通过与基因组中的核基质附着区域相互作用，参与染色质结构塑造和基因表达调控。在生理条件下，SATB2在结肠上皮细胞中广泛表达，而在小肠上皮细胞中缺失。研究表明，SATB2的缺失会导致结肠黏膜出现类似小肠黏膜的特征。前期研究发现，结肠SATB2缺陷会破坏氯离子交换器的表达，促进肠道内类杆菌定植，从而促进溃疡性结肠炎的发生和进展。

在结肠黏膜修复过程中，Lgr5阳性肠干细胞至关重要。结肠上皮细胞持续向表面迁移并分化为各种功能细胞，包括吸收细胞、杯状细胞、肠内分泌细胞和簇细胞。肠内分泌细胞因其数量少且形态不明显而研究较少，但近期研究揭示了肠内分泌细胞对其他肠上皮细胞类型的调节作用。目前，肠内分泌激素在结肠黏膜修复中的具体功能仍需进一步研究。

近期，苏州大学李建明教授团队在Cell Death Discovery期刊上发表了题为The protective role of PYY in intestinal mucosal defects induced by SATB2 deficiency in inflammatory bowel disease的研究论文，该研究揭示了SATB2在肠道黏膜修复中的关键作用机制，发现其通过调节PPARG转录和PYY产生来维护结肠上皮稳态。SATB2缺陷导致PYY水平降低，而PYY补充可通过激活PPAR-γ依赖性转录促进黏膜修复。这些发现为慢性结肠损伤提供了新的治疗策略思路，PYY可能成为促进IBD上皮修复的有前景的治疗分子。

图示描述

1，辐射损伤后SATB2表达与结肠黏膜修复程度相关。研究采用8Gy辐射建立小鼠结肠损伤模型，发现结肠上皮细胞增殖指数在辐射后2-3天降至约20%，5天时增至约70%，7天时恢复正常。流式细胞术分析显示，SATB2在结肠上皮细胞中的表达呈现动态变化：辐射后2-3天从生理状态的约85%下降至40%，5天时达到约95%，7天时回到基线水平。这种时间调节模式与直肠黏膜的损伤和修复阶段密切相关。免疫荧光染色显示，在修复阶段，SATB2与杯状细胞标志物Muc2、吸收细胞标志物Ca1和肠内分泌细胞标志物ChgA共定位，提示SATB2阳性细胞参与结肠黏膜再生。

2，SATB2缺陷导致辐射后结肠黏膜修复受损。SATB2条件性敲除小鼠(SATB2f/f;VilCre)在辐射前即表现出结肠黏膜炎症。辐射后3天，结肠上皮细胞出现明显嗜酸性改变，伴有显著炎症细胞浸润，所有敲除小鼠在辐射后第4天死亡。体外实验中，从敲除小鼠分离的结肠隐窝培养的类器官在2Gy辐射损伤后表现出明显较小的体积和较少的出芽。类器官存活率和出芽数量显著降低，RNA测序结果显示分泌系谱标志物表达减少，包括杯状细胞的Spdef和肠内分泌细胞的Neurog3，表明SATB2缺陷显著减少了结肠黏膜中的分泌系谱细胞，从而阻碍黏膜修复。

图 1 辐射后结肠黏膜中 Satb2 表达及细胞类型分析

3，SATB2缺陷或结肠黏膜损伤后结肠内分泌激素PYY减少。研究发现结肠黏膜含有多种肠内分泌细胞，包括产生5-HT的肠嗜铬细胞、产生SST的D细胞和产生GLP-1和PYY的L细胞。其中PYY是最丰富的激素。SATB2敲除后，L细胞分泌的PYY和GLP-1表达水平显著降低，免疫荧光分析证实PYY阳性细胞在结肠黏膜中显著减少。值得注意的是，尽管两种激素均由L细胞分泌，但它们在结肠黏膜中的定位不同：PYY主要位于表层，而GLP-1倾向于位于基底层。在各种结肠黏膜损伤模型中，包括辐射诱导的结肠炎、IL10缺陷小鼠和慢性辐射诱导的结肠炎中，PYY阳性细胞数量均显著减少。

4，SATB2缺陷通过下调PPARG转录降低结肠上皮细胞能量代谢。RNA测序分析显示SATB2敲除对结肠组织中众多基因表达产生影响。考虑到能量需求在肠上皮分化中的重要作用，研究提取了代谢相关的差异表达基因，并利用TCGA数据库中43个邻近结直肠癌组织的RNA测序数据进行相关性分析。结果显示SATB2与关键能量代谢转录因子PPARG呈显著正相关。定量PCR证实SATB2敲除后小鼠结肠黏膜组织中Pparg表达显著降低，免疫荧光显示PPAR-γ阳性细胞明显减少。在RKO和HCT116细胞系中，SATB2上调增加了PPARG表达和PPAR-γ蛋白水平。荧光素酶报告基因实验证实SATB2显著增加PPARG启动子的荧光素酶活性，表明SATB2促进PPARG转录。

图 2 Satb2 缺失对电离辐射后结肠黏膜修复的影响

5，PYY可核转位并上调PPAR-γ下游基因。研究发现PYY作为内分泌激素具有改善结肠上皮细胞代谢的能力。通过FITC-Ahx修饰的PYY短肽N端，共聚焦成像显示PYY可转位到细胞核内，核-胞质分离实验证实PYY在核内富集。PYY核转位的时间框架因细胞系而异，在Caco2细胞中4小时内即可进入核内，而在293T细胞中至少需要12小时。使用荧光素酶报告基因(pGMPPAR)探索PYY-PPRE关系，结果显示PYY浓度依赖性地增加PPRE活性。Satb2干扰后，PPRE活性降低，而添加PYY后PPRE荧光素酶活性增加。ATP水平测定显示PYY处理后细胞ATP产生增加，表明PYY通过激活PPAR-γ依赖性转录来改善细胞能量代谢。

6，PYY促进辐射后SATB2敲除结肠类器官修复并减轻DSS诱导的结肠黏膜损伤。为验证PYY在上皮修复中的作用，研究从SATB2f/f;VilCre小鼠分离肠隐窝进行类器官培养，在培养基中添加PYY、PPAR-γ激动剂罗格列酮或两者组合。辐射暴露后观察修复阶段的结肠类器官形态，发现PYY显著改善类器官存活和出芽，效果超过罗格列酮。在DSS诱导的结肠炎模型中，腹腔注射PYY可减轻体重减少并增加结肠长度。显微镜检查显示PYY组相比对照组炎症细胞浸润减少、隐窝形态维持良好、表面缺陷较少。隐窝损伤评分显示PYY组整体隐窝损伤显著减少(38% vs 74%)，炎症评分也较低。肠道组织中炎症介质IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平也降低，表明PYY可显著减轻结肠黏膜损伤并促进修复。

图 3 Satb2 敲除后结肠内分泌激素的变化

全文总结

研究证明了肠内分泌激素PYY具有核转位能力并直接调节基因转录，扩展了对肠内分泌激素功能的理解。在克罗恩病患者来源的类器官实验中，PYY治疗显著增强了类器官增殖活性并上调PPAR-γ靶基因表达，进一步支持了其临床应用潜力。该研究为理解IBD发病机制提供了新视角，强调了转录因子、肠内分泌激素和代谢调节在肠道稳态维持中的协调作用。这些发现可能指导未来关于上皮再生的研究，并为管理慢性炎症性肠病的临床方法提供科学依据。