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背景及目的炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease,IBD）是一类病因不明的累及肠道的慢性非特异性疾病,包括克罗恩病（Crohns disease,CD）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis,UC）。近年来,随着全基因组关联分析的广泛应用,多个自噬相关基因及其单核苷酸多态性已被证明与IBD相关。自噬是真核生物中一种高度保守的进化过程,它通过降解吸收受损细胞器、无用蛋白质和衰老核酸来维持细胞内的动态平衡。研究发现在IBD患者中肠上皮细胞缺乏自噬,破坏了肠上皮细胞正常的生理平衡。在富氧的肠道固有层和缺氧的肠腔之间存在“生理性缺氧”区域,位于此区域的专性厌氧细菌通过代谢产物不断增加氧气消耗从而维持肠道的“生理性缺氧”环境。微循环缺氧是IBD的重要特征,IBD条件下微血管闭塞以及血栓形成,进一步增加了肠上皮细胞的氧气消耗。缺氧诱导因子-1α（Hypoxia-inducible factor 1α,HIF-1α）是胞内低氧条件下可对多种基因进行调控的转录因子,可以诱导新生血管形成、促进各种相关基因的表达,使细胞适应低氧环境。更有趣的是,肠道的“生理性缺氧”可以诱导肠道自噬,从而防止病原菌入侵。因此,我们推测HIF-1α与自噬密切相关。有研究发现,IBD患者以及小鼠肠上皮中缺乏HIF-1α会导致肠道微生态失调,主要体现在产生短链脂肪酸（short-chain fatty acid,SCFA）的细菌丰度降低,肠腔中SCFA含量降低。SCFA是膳食纤维在肠道内经肠道细菌分解发酵后的一种产物,主要包括乙酸、丙酸、丁酸。SCFA特别是丁酸,是肠上皮细胞的主要能源;越来越多的研究表明,丁酸不仅具有抗癌、抗炎的作用,还可以调节肠腔水电解质平衡,在维持肠粘膜屏障的动态平衡方面发挥着重要作用。前期学者们主要认为丁酸是通过调节肠道免疫功能达到缓解症状的。然而,最近有学者提出,丁酸可以通过增加肠上皮细胞氧耗,造成细胞适度缺氧,从而稳定HIF-1α,使HIF-1α发挥作用。因此,本课题的研究假设是IBD条件下肠道菌群紊乱,导致SCFA生成减少,肠上皮细胞HIF-1α激活相对不足。通过补充肠道中丁酸可以使肠上皮细胞HIF-1α活化增加,从而上调肠道自噬水平,纠正菌群紊乱,最终恢复肠道损伤。本课题使用葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulfate,DSS）建立小鼠结肠炎动物模型,利用免疫组化、qPCR、Western Blot、透射电镜等技术,探讨肠上皮来源的HIF-1α在小鼠结肠炎中的作用,以及肠道上皮自噬在小鼠肠道微生态维持中的作用,阐明丁酸缓解小鼠结肠炎的分子机制,为肠上皮屏障的损伤及修复提供新的见解。方法1、构建肠上皮细胞特异性敲除HIF-1α小鼠(HIF-1α?IEC小鼠),以及其同窝阴性对照小鼠(HIF-1αloxP/loxP小鼠),建立DSS诱导小鼠结肠炎模型,以及丁酸喂养DSS诱导结肠炎小鼠模型。通过测量小鼠体重,观察粪便性状,计算疾病活动指数（disease activity index,DAI）,HE染色观察结肠炎症严重程度以及评估丁酸对小鼠肠道的保护作用;2、通过免疫组化、Western Blot、免疫荧光、透射电镜观察小鼠肠道自噬相关蛋白ATG16L1、P62、LC3表达情况;3、通过16s rDNA高通量测序检测各组小鼠粪便中肠道菌群变化,高效液相色谱法检测各组小鼠粪便中短链脂肪酸的含量变化;4、利用siRNA技术干扰人结肠腺癌细胞HT29细胞HIF-1α的基因表达,观察不同情况下丁酸对HT-29细胞自噬的影响;主要结果1、HIF-1α?IEC小鼠对DSS造成的化学损伤更敏感,主要表现为HIF-1α?IEC小鼠体重下降更严重、结肠长度缩短更明显、炎症分数以及疾病活动指数升高更显著;2、与HIF-1αloxP/loxP小鼠相比,HIF-1α?IEC小鼠肠道上皮ATG16L1、LC3蛋白表达降低,肠道上皮中自噬小体显著降低,P62蛋白表达增高;3、与HIF-1αloxP/loxP小鼠相比,HIF-1α?IEC小鼠肠道菌群从厌氧菌为主变为兼性厌氧菌为主,小鼠粪便中SCFA含量降低,这个变化趋势与DSS诱导小鼠化学损伤后小鼠肠道菌群及其代谢产物变化趋势一致;4、正常情况下,SCFA的丁酸可以促进HT-29细胞ATG16L1、LC3蛋白表达。但是利用siRNA技术干扰HT29细胞的HIF-1α基因后,丁酸对其ATG16L1、LC3蛋白促进作用显著降低;5、DSS诱导结肠炎模型小鼠喂养丁酸之后,HIF-1αloxP/loxP小鼠体重减轻变缓,结肠长度缩短得到缓解,炎症指数以及疾病活动分数也降低。但是,与HIF-1αloxP/loxP小鼠相比,丁酸对DSS造成HIF-1α?IEC小鼠肠道损伤缓解作用显著降低。结论1、HIF-1α在小鼠肠道稳态维持中扮演着重要作用,小鼠肠道上皮缺乏HIF-1α,会影响其肠道微生态平衡,并且增加肠道对损伤敏感性;2、正常情况下,SCFA中的丁酸可以促进HT-29细胞发生自噬,缺乏HIF-1α,丁酸诱导自噬能力降低;3、SCFA中的丁酸可以通过稳定肠道上皮HIF-1α诱导小鼠肠道发生自噬从而缓解小鼠结肠炎。