肠道间质细胞的表观遗传学调控机制研究

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肠道免疫微环境一度被认为由维持屏障完整性的肠道上皮细胞,对抗深部感染与免疫耐受并重的肠道免疫细胞组成。而联系这两个环节的是此前长期被忽视的一群“非经典”固有免疫细胞——肠道间质细胞。肠道间质细胞由“间充质干细胞”发育来源的肠道CD34+成纤维细胞、Foxl1+“特洛细胞”(Telocyte)、Ackr4+淋巴管周细胞、平滑肌细胞、卡哈间质细胞、间皮细胞、以及gp38-周细胞组成。其一方面通过提供许多上皮生长发育必要信号如Wnt激活/拮抗信号、Notch信号、BMP激活/拮抗信号以及其它一些生长因子信号,另一方面其又通过细胞因子、炎性介质招募、激活免疫细胞,从而起稳态调节的承前启后作用。然而,在肠道稳态及损伤修复过程中,1)特定功能具体执行的特定间质细胞亚群及行使功能的表达调控机制2)特定间质细胞亚群的发育来源及相互转化的具体表观遗传及上游信号调控机制尚不清楚。在这项研究中,我们发现在肠道CD90+间质细胞中,活性氧通过Map3k2激活ERK5以诱导Klf2以及其下游转录靶标Rspo1的转录,从而在DSS诱导损伤中维持肠道上皮干细胞功能和数量,为进一步确定参与这一过程的关键细胞类型,我们利用单细胞RNA测序技术发现肠道间质细胞大致可分为10个亚群:BAFF+间质细胞(含MHC II+间质细胞)、Tnc+间质细胞、CD34LowCD138Hi间质细胞、Inmt+间质细胞、Ackr4+间质细胞、“特洛细胞”I、“特洛细胞”II、平滑肌样间质细胞、间皮细胞、卡哈间质细胞。我们确证了其中部分细胞及细胞群的表面标志物,其中平滑肌样间质细胞为CD146+gp38Low,“特洛细胞”为CD90-,间皮细胞、Inmt+及Ackr4+细胞为CD81+CD34+,BAFF+间质细胞(含MHC II+间质细胞)与Tnc+间质细胞为CD81-CD34+CD138Low。在DSS诱导的小鼠肠炎模型中,CD81+CD34+细胞群比例有所增加,并表达更多与上皮修复相关的Wnt激活信号Rspo1。流式分选与RNA测序实验表明,其表达所有间质细胞群中最高强度的Rspo1。为研究其表达Rspo1以及其它间质细胞群体的表观遗传及信号调控机制,我们对四个主要间质细胞群体进行ATAC测序,并且与其他细胞群相比,CD81+CD34+细胞群体的R-Spondin1的上游增强子及下游潜在增强子开放程度最高,且MAPK下游转录因子AP1与Klf家族在其中活性很高,并直接影响其R-Spondin1的表达。体外培养实验发现,这类细胞对肠道干细胞的体外增殖和分化具有较强的促进作用,并通过一系列实验,证明其作用就是通过Rspo1介导。免疫荧光实验发现这一细胞定位于靠近肠道淋巴管附近,肠道隐窝以下。综合上述数据,我们的研究发现揭示了肠道CD81+CD34+间质细胞在促进肠道损伤修复中的重要作用及其潜在分子调控机制,为临床治疗IBD提供了新的视角。未来可进一步对该细胞的来源、分化潜能甚至潜在的细胞状态稳定性表观遗传调控机制展开更为深入的研究。
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