肝臟通過膽道將膽酸和其它生物活性物質(zhì)輸送到腸道，而腸道分子則通過門靜脈反作用于肝臟。腸肝之間的復(fù)雜互動(dòng)已經(jīng)在臨床報(bào)告中得到了指示。盡管腸-肝軸在調(diào)節(jié)這些器官的相互作用中起著關(guān)鍵作用，但其如何調(diào)控腸道生理功能尚不清楚。

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2024 年 1 月 26 日，發(fā)表于?Cell?的文章?Gut-liver axis calibrates intestinal stem cell fitness?發(fā)現(xiàn)，肝臟來源的?PEDF（色素上皮衍生因子，限時(shí)45折），通過抑制 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路調(diào)節(jié)腸道干細(xì)胞的增殖，維持腸道穩(wěn)態(tài)，并揭示腸炎與肝功能相互作用的新機(jī)制。快和T仔一起看看吧~

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肝源性PEDF限制ISC增殖

研究人員對(duì)野生型 C57BL/6 小鼠進(jìn)行了肝切除手術(shù)，在術(shù)后第三天觀察到小鼠小腸和結(jié)腸隱窩中上皮細(xì)胞增殖顯著增加，這表明?肝臟源性因子可能抑制腸道干細(xì)胞（Intestinal Stem Cells, ISC）的增殖。

隨后，研究者發(fā)現(xiàn)肝切除導(dǎo)致 Wnt 信號(hào)通路中介導(dǎo) ISC 增殖的基因表達(dá)上調(diào)。通過蛋白質(zhì)組學(xué)分析鑒定出?肝源性?PEDF?作為一種已知的Wnt抑制劑，能夠抑制 ISC 的過度增殖，且在肝切除小鼠中觀察到 PEDF 在外周循環(huán)中的水平降低，進(jìn)一步證實(shí)了肝源性 PEDF 在抑制 ISC 增殖中的作用。

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▲肝葉切除后小腸和結(jié)腸隱窩中上皮細(xì)胞增殖的顯著增加

PEDF通過LRP5/6抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路對(duì)ISCs的影響

通過免疫熒光染色，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn) PEDF 主要在肝臟中表達(dá)，并且在小腸（SI）和結(jié)腸的隱窩基底柱狀細(xì)胞中也有 PEDF 信號(hào)。細(xì)胞和分子實(shí)驗(yàn)表明，PEDF 直接與腸道上的 LRP5/6 受體結(jié)合，這種結(jié)合抑制了 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的激活，進(jìn)而限制了 ISC 的增殖和擴(kuò)張。

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▲缺乏PEDF的情況下，隱窩細(xì)胞中活性β-連環(huán)蛋白的水平升高

PEDF缺失保護(hù)小鼠免受腸道炎癥的影響

使用?葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型，研究發(fā)現(xiàn)，缺乏 PEDF 的小鼠（Pedf-/-）和特定敲除 PEDF 基因的小鼠（sgPedf）相比于對(duì)照組小鼠，疾病的嚴(yán)重程度和組織損傷明顯減輕。此外，PEDF 的處理使得由 DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎癥加劇，導(dǎo)致上皮損害更為嚴(yán)重以及腸干細(xì)胞（ISC）的增殖受到抑制。這些發(fā)現(xiàn)為 PEDF 通過抑制 ISC 的增殖進(jìn)而降低腸道組織的修復(fù)能力，從而影響腸炎進(jìn)程，提供了額外的體內(nèi)證據(jù)。

▲sgPedf小鼠在DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎期間的體重變化和結(jié)腸組織的HE染色

腸-肝軸調(diào)節(jié)PEDF的產(chǎn)生以維持ISC穩(wěn)態(tài)

研究發(fā)現(xiàn)，在 DSS 誘導(dǎo)的腸炎期間，ISC 的增殖在疾病進(jìn)展期間加強(qiáng)，在康復(fù)期降低。同時(shí)，肝臟和血液中 PEDF 的水平與 ISC 的擴(kuò)增呈負(fù)相關(guān)。

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進(jìn)一步研究表明，由腸炎引起的腸道微生物信號(hào)增加，如?脂多糖（LPS），能通過門靜脈傳輸至肝臟，并通過激活 Toll 樣受體（TLR）和核因子 κB（NF-kB）信號(hào)通路來影響 PEDF 的產(chǎn)生。這些結(jié)果表明，腸-肝軸通過調(diào)節(jié) PEDF 的生成控制 ISC 的增殖，維護(hù)腸道健康和穩(wěn)定。

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▲DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎中BrdU的情況

LPS通過肝源性PPARα調(diào)節(jié)PEDF產(chǎn)生

研究表明，PPARα 是 Pedf 基因的轉(zhuǎn)錄激活因子，而 LPS 處理抑制了肝細(xì)胞中 PPARα 的表達(dá)，進(jìn)而通過降低 HNF4 活性減少 PEDF 的生成。LPS 引起的 ERK 激活抑制 HNF4 的活性，通過促進(jìn)其磷酸化，從而降低 PPARα 的表達(dá)和 PEDF?的產(chǎn)生。

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此外，研究還顯示 PPARα 直接增加 PEDF 的表達(dá)，通過與 Pedf 啟動(dòng)子相互作用。在肝細(xì)胞中缺乏 PPARα 會(huì)減少 PEDF 的產(chǎn)生，并消除 LPS 對(duì) PEDF 抑制作用的影響。這一系列發(fā)現(xiàn)揭示了?LPS 通過影響肝源性 PPARα 調(diào)節(jié) PEDF 產(chǎn)生的機(jī)制，進(jìn)而影響腸道干細(xì)胞的增殖和腸炎的發(fā)展。

▲LPS通過抑制肝細(xì)胞中PPARα的表達(dá)，進(jìn)而降低HNF4活性，減少PEDF的生成

FB通過增加PEDF的表達(dá)增加腸炎的易感性

在臨床上，服用?fenofibrate（FB，一種PPARα激動(dòng)劑，用于降低血脂的藥物）的患者中觀察到結(jié)腸炎病例增多，但其背后的機(jī)制尚不清楚。

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實(shí)驗(yàn)觀察到，FB 處理加劇了小鼠由 DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度，并促進(jìn)了肝細(xì)胞中 Pedf 的表達(dá)。因此，推測 FB 通過促進(jìn)肝臟 PEDF 的產(chǎn)生來抑制 ISC 的擴(kuò)張，從而增加腸炎風(fēng)險(xiǎn)。

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這一假設(shè)進(jìn)一步被驗(yàn)證：在缺少 PEDF 的小鼠中，F(xiàn)B 未能加重腸炎。此外，PPARα 增強(qiáng)了 FB 對(duì) Pedf 表達(dá)的促進(jìn)作用。FB 處理提高了正常小鼠的 PEDF 水平，但在缺乏 PPARα 的 AlbcrePparafl/fl 小鼠中沒有這種效果，說明 PPARα 的存在對(duì)于 FB 增加 PEDF 水平至關(guān)重要，PPARα 的缺失使得小鼠對(duì) DSS 引起的結(jié)腸炎更加敏感。

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▲FB處理加劇了DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度，促進(jìn)了肝細(xì)胞中Pedf的表達(dá)

FB通過增加PEDF的表達(dá)增加腸炎的易感性

研究顯示，和小鼠數(shù)據(jù)一致，在人體中 PEDF 主要由肝臟產(chǎn)生，且在健康捐獻(xiàn)者的小腸和結(jié)腸組織中也觀察到 PEDF 信號(hào)。

利用人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs）生成的人類腸道類器官進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，PEDF 的存在減少了類器官的大小和其中 Ki67+ 細(xì)胞的數(shù)量，這與其抑制 Wnt/β-catenin 目標(biāo)基因的表達(dá)有關(guān)。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在 IBD 患者急性發(fā)作期間，LPS 水平升高，腸上皮細(xì)胞（IEC）的增殖增加。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了 PEDF 在人類腸道疾病，特別是在 IBD 發(fā)展過程中的重要作用，PEDF 水平的降低及其對(duì) ISC 增殖的抑制作用。

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▲在IBD患者中，PEDF水平降低，與增加的LPS水平和IEC增殖呈負(fù)相關(guān)

小結(jié)

本文探討了腸-肝軸通過肝臟分泌的 PEDF 調(diào)控腸道干細(xì)胞增殖，以維持腸道穩(wěn)態(tài)。研究顯示，PEDF 作為 Wnt 信號(hào)通路的抑制劑，能限制腸道干細(xì)胞的過度增殖。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腸炎時(shí) LPS 抑制 PEDF 產(chǎn)生，促進(jìn)腸修復(fù)；而 PPARα 激動(dòng)劑 FB 增加腸炎易感性，PEDF 缺失則減輕炎癥。這些發(fā)現(xiàn)為理解腸-肝軸如何調(diào)控腸道生理提供了新見解，并為治療相關(guān)疾病提供了潛在的靶點(diǎn)。

此外，除上述研究涉及的?PEDF?45折銷售外，DSS、LPS、fenofibrate?均 58折銷售，時(shí)間截止 2024 年 3 月 28 日，助力您領(lǐng)域相關(guān)的研究，歡迎私信咨詢~

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參考資料：

[1]Kim G, Chen Z, Li J, et al. Gut-liver axis calibrates intestinal stem cell fitness. Cell. 2024;187(4):914-930.e20. doi:10.1016/j.cell.2024.01.001

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