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背景和目的:异常的O-Glc NAc糖基化修饰与炎症相关性疾病关系密切。在OGA肠上皮特异敲除(OGA intestine-specific knockout,OGA-IKO)小鼠模型的基础上探讨OGA对溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)的作用及机制。方法:1.溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)患者样本收集:尊重患者意愿并签署知情同意书,在结肠镜下用活检钳钳取溃疡和远离病灶的正常黏膜组织各2-3块。采用Western Blot和免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)的方法观察OGA、OGT和O-Glc NAc蛋白在UC和正常结肠黏膜组织中的表达情况。2.利用Cre/Lox P重组酶系统,将OGA-Flox小鼠和OGA-Kin小鼠分别与VilinCre工具小鼠进行交配以构建OGA-IKO和OGA-IKI小鼠模型。3.采用葡聚糖硫酸钠(Dextran Sulfate Sodium,DSS)溶液自由饮水的方法对8-10周龄小鼠进行结肠炎诱导,观察OGA-IKO小鼠和同窝对照OGA-Flox小鼠的结肠炎表型,通过HE和q RT-PCR结果评价小鼠结肠组织损伤和炎症程度。4.采用慢病毒转染技术在人正常结肠上皮细胞系(NCM460)中构建OGA敲减和过表达的细胞系。5.采用流式细胞技术观察OGA敲减后对细胞周期和凋亡的影响;在透射电镜下观察OGA敲减后对NCM460细胞系和小鼠结肠上皮细胞超微结构的影响;探讨OGA敲减后内质网应激相关蛋白的变化及其参与结肠炎症的潜在机制。6.基于16S r DNA测序技术,探究OGA肠上皮特异敲除对小鼠肠道菌群多样性和主要物种丰度的影响,并分析OGA肠上皮特异敲除通过改变肠道菌群影响UC的潜在机制。结果:1.相对于正常结肠黏膜,溃疡性结肠炎黏膜组织中OGA、O-Glc NAc和OGT蛋白的表达水平均明显升高。2.成功构建了OGA-IKO和OGA-IKI小鼠模型。Western Blot验证发现在OGAIKO小鼠肠道组织中OGA表达水平明显降低,总体O-Glc NAc水平升高,同时OGT表达水平代偿性降低;在OGA-IKI小鼠肠道组织中OGA表达水平升高,但未观察到O-Glc NAc和OGT水平有明显改变。同样通过免疫组化的方法也分别观察到OGA表达水平的降低和升高。3.对小鼠进行结肠炎诱导后,观察发现OGA-IKO小鼠对DSS诱导结肠炎的敏感性降低。与OGA-Flox小鼠相比,OGA-IKO小鼠体重下降比例、炎症活动指数及结肠缩短程度均低于对照组,差异具有统计学意义。DSS造模小鼠结肠的HE染色结果显示:相对于野生对照小鼠,OGA-IKO小鼠结肠上皮损伤程度较轻,结肠黏膜破坏范围较小,炎性细胞浸润也相对不明显。q RT-PCR检测小鼠结肠样本,结果显示:OGA-IKO组小鼠炎症因子TNFα、IL-6和IL-1β表达水平均低于对照组,提示结肠上皮中OGA的缺失在DSS诱导的结肠炎中发挥保护作用。4.成功构建了OGA敲减和过表达的NCM460细胞系。OGA敲减和过表达的细胞系中OGA、OGT和O-Glc NAc变化与OGA-IKO和OGA-IKI结果一致,即:OGA敲减后细胞系中OGA表达水平降低,总体O-Glc NAc水平升高,OGT表达水平代偿性下降;在OGA过表达的细胞系中OGA表达升高明显,同样未观察到O-Glc NAc和OGT的蛋白水平发生明显改变。5.OGA敲减后细胞凋亡比例明显增加,细胞周期未发生明显变化,内质网增生明显,细胞微绒毛形态和长度、细胞间连接,线粒体、细胞核等亚细胞结构无明显改变;进一步实验结果显示内质网应激(ER Stress)相关蛋白PERK和Calnexin的表达水平下降,而CHOP蛋白表达水平升高。提示OGA缺失可能通过影响内质网功能从而参与调控结肠的炎症反应。6.通过对12周龄的OGA-IKO和OGA-Flox小鼠进行肠道菌群16S r DNA测序发现OGA-IKO小鼠的菌群多样性增加,菌群的构成也发生了明显改变,已知有抑制炎症作用的毛螺菌(Lachnospiraceae)丰度显著增加,与炎症正相关的细菌韦荣球菌(Veillonellaceae)和Negativicute丰度显著下降。提示OGA肠上皮缺失通过改变菌群结构抑制肠道炎症。结论:肠上皮OGA特异敲除在结肠炎中发挥保护作用。小鼠肠上皮OGA特异敲除能减轻DSS诱导的结肠炎,进一步研究发现OGA缺失可能通过促进损伤细胞的凋亡、影响内质网功能和改变小鼠肠道菌群谱来参与结肠炎症反应。同时在临床样本中也证实了OGA、OGT和O-Glc NAc的蛋白表达水平与溃疡性结肠炎关系密切,这些发现为寻找治疗溃疡性结肠炎的靶点提供了新的思路。