浙中醫(yī)大一附院消化內(nèi)科等團(tuán)隊(duì)以單細(xì)胞和空間分辨轉(zhuǎn)錄組學(xué)闡明雷公藤多苷治療潰瘍性結(jié)腸炎的機(jī)制

【寫在前面】：本期推薦的是由浙江中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院、浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科等研究團(tuán)隊(duì)合作近期發(fā)表于Phytomedicine(IF8.3）的一篇文章，揭示單細(xì)胞和空間分辨轉(zhuǎn)錄組學(xué)闡明雷公藤多苷治療潰瘍性結(jié)腸炎的機(jī)制。

【期刊簡(jiǎn)介】

【題目及作者信息】

Single-cell and spatially resolved transcriptomics elucidate the therapeutic mechanism of

Tripterygium wilfordii

背景

雷公藤多苷（TWP）可以緩解潰瘍性結(jié)腸炎（UC）的炎癥。然而，UC的核心疾病特異性生物標(biāo)志物和靶點(diǎn)以及TWP的治療作用機(jī)制尚未完全闡明。

目的

采用涉及單細(xì)胞測(cè)序、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的綜合策略來研究TWP治療UC的潛在靶點(diǎn)。

方法

通過將單細(xì)胞RNA測(cè)序與空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)相結(jié)合，研究了TWP治療UC的分子作用機(jī)制和治療靶點(diǎn)。建立CRISPR-Cas9基因編輯動(dòng)物模型。使用蛋白質(zhì)印跡分析、蘇木精-伊紅染色和免疫熒光來評(píng)估腸道炎癥和粘膜損傷，以驗(yàn)證靶基因。通過UPLC-Q-TOF-MS對(duì)TWP的化學(xué)成分進(jìn)行了表征，并通過分子對(duì)接和表面等離子體共振分析評(píng)估了其與已鑒定靶標(biāo)的相互作用。

結(jié)果

TWP顯著減輕了DSS治療小鼠的腸道炎癥和粘膜損傷。單細(xì)胞測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組分析確定S100A8是TWP治療UC的潛在核心靶點(diǎn)，S100A8促進(jìn)中性粒細(xì)胞與其效應(yīng)細(xì)胞（巨噬細(xì)胞）之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。多模式驗(yàn)證顯示，S100A8過表達(dá)加劇了結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度和腸粘膜破壞，而S100A8敲除顯著減輕了腸道炎癥和粘膜損傷。我們?cè)赥WP中共鑒定出52種化學(xué)成分。分子對(duì)接表明，有6個(gè)組分可以與S100A8結(jié)合。SPR分析進(jìn)一步證實(shí)雷公藤甲素和去甲基Zeylasteral強(qiáng)烈結(jié)合S100A8。

結(jié)論

TWP可能主要通過抑制S100A8的表達(dá)來緩解UC的炎癥癥狀，從而保護(hù)腸粘膜屏障功能。

圖文摘要

【前言】

潰瘍性結(jié)腸炎（UC）是一種慢性特發(fā)性炎癥性腸病，其全球發(fā)病率的上升構(gòu)成了日益嚴(yán)峻的臨床挑戰(zhàn)。從病理學(xué)上講，UC的特征是主要局限于遠(yuǎn)端結(jié)腸和直腸的復(fù)發(fā)-緩解炎癥過程，其中復(fù)發(fā)性炎癥會(huì)造成累積的粘膜損傷，從而大大增加結(jié)腸炎相關(guān)腫瘤的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。目前治療UC的藥物，包括氨基水楊酸制劑、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑和生物制劑，受到重大限制的阻礙。激素依賴和治療失敗等挑戰(zhàn)普遍存在，緩解率很少超過30-60%。盡管全結(jié)腸直腸切除術(shù)可能治愈結(jié)腸炎，但這種主要的外科手術(shù)存在術(shù)后并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，如膿胸和大便失禁。因此，開發(fā)安全有效的長(zhǎng)期治療方法仍然是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

雷公藤是一種在中國(guó)廣泛有效利用的中草藥。這種衛(wèi)矛科植物雷公藤多苷（TWP）的純化提取物以其強(qiáng)效的抗炎和免疫抑制特性而聞名。這些特性使其成功應(yīng)用于一系列自身免疫和炎癥性疾病。在臨床背景下，我們之前曾報(bào)道過TWP的免疫調(diào)節(jié)作用可以減少IBD患者的炎癥活動(dòng)，包括UC患者。我們的臨床前研究進(jìn)一步證實(shí)了這些觀察結(jié)果，表明TWP通過抑制TLR4和p38 MAPK信號(hào)通路下調(diào)炎性細(xì)胞因子來改善結(jié)腸病變。最近的證據(jù)表明S100A8是UC的關(guān)鍵炎癥基因。研究證實(shí)，S100A8在DSS誘導(dǎo)的腸道損傷中高度表達(dá)，中和其過表達(dá)可顯著改善小鼠的結(jié)腸炎癥狀。然而，由于細(xì)胞異質(zhì)性和個(gè)體生物學(xué)差異，TWP通過靶向S100A8治療UC的精確分子機(jī)制仍有待完全確定。

【結(jié)果部分】

1.TWP可改善DSS誘導(dǎo)的小鼠潰瘍性結(jié)腸炎模型中的腸道損傷。

2.TWP可恢復(fù)結(jié)腸上皮屏障功能。

3.小鼠結(jié)腸組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜的特征分析。

4.結(jié)腸組織細(xì)胞亞群分析。

5.小鼠結(jié)腸組織中髓系細(xì)胞的特征。

6.基于hdWGCNA的結(jié)腸細(xì)胞基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析。

7.核心基因篩選、表達(dá)分析及偽時(shí)間動(dòng)力學(xué)特征研究。

8.結(jié)腸組織核心基因的驗(yàn)證。

9.TWP通過S100A8通路減輕腸道損傷及炎癥浸潤(rùn)。

10.TWP通過S100A8保護(hù)結(jié)腸黏膜屏障。

11.TWP的化學(xué)成分及其與S100A8的結(jié)合分析。

12.示意圖展示TWP通過抑制S100A8表達(dá)從而保護(hù)腸道黏膜屏障功能，進(jìn)而緩解潰瘍性結(jié)腸炎（UC）炎癥癥狀的作用機(jī)制。

【結(jié)論與討論】

總之，我們的研究表明，S100A8 是一個(gè)潛在的關(guān)鍵調(diào)控基因，介導(dǎo)了 TWP 在潰瘍性結(jié)腸炎中的治療效果，并可能在中性粒細(xì)胞與其效應(yīng)細(xì)胞（特別是巨噬細(xì)胞）之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。通過使用 UPLC-Q-TOF-MS 對(duì) TWP 的化學(xué)成分進(jìn)行分析，我們確定了可能與 S100A8 相互作用的成分。這項(xiàng)工作為未來研究 TWP 治療潰瘍性結(jié)腸炎的作用機(jī)制以及更廣泛的炎癥研究提供了方法學(xué)和概念基礎(chǔ)。

注：本文原創(chuàng)表明為原創(chuàng)編譯，非聲張版權(quán)，侵刪！

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