能量代谢调控肠道干细胞功能研究进展及中医药治疗优势初探

肠道干细胞是维持肠道屏障功能稳定的一个重要部分,与肠道稳态、肠道上皮更新、肠道损伤的修复密切相关。人体正常生理活动离不开能量的摄入与代谢,干细胞的分化命运受能量代谢的影响,且肠道屏障受损与多种肠道疾病的发生发展有关。故本文以肠道干细胞为中心,以能量代谢及代谢物为背景,探究能量代谢及代谢物如何调控干细胞功能和活性,从而调节肠道屏障功能,为多种肠道疾病的治疗提供思路;此外,随着现代医学在保护肠道屏障方面研究的深入,中医讲求“顾护脾胃”的理论逐渐显示出科学性,以期为后续的研究提供思路。

经血源子宫内膜干细胞移植通过免疫调节缓解化疗引起的小鼠肠道损伤和菌群失调

目的:研究经血源子宫内膜干细胞(menstrual blood-derived endometrial stem cells,MenSCs)对化疗引起的小鼠肠道黏膜炎和菌群失调的治疗效果及潜在机制。方法:将小鼠随机分为正常组、顺铂(cisplatin,Cis)组和Cis+MenSC组,每组10只:Cis组和Cis+MenSC组小鼠采用腹腔注射Cis(2 mg·kg^(−1)·d^(−1),连续5 d)的方式建立小鼠化疗性肠黏膜炎模型,正常组小鼠经腹腔注射同等体积生理盐水;Cis+MenSC组小鼠经尾静脉移植MenSCs,而正常组与Cis组小鼠经尾静脉注射同等体积生理盐水。给药过程中观察小鼠体征及体重变化,实验结束后分离小鼠小肠、结肠部位,通过HE染色评估小鼠肠道组织形态学改变;免疫组化染色检测肠道组织中F4/80和IL-6阳性细胞率;Western blot检测肠道组织中肠道紧密连接蛋白、炎症因子及凋亡相关蛋白的变化;粪便微生物菌群16S rDNA扩增子测序检测小鼠肠道微生物群多样性和丰度的改变情况。结果:与Cis组小鼠相比,MenSCs移植组小鼠体重显著增加,HE染色显示小肠及结肠组织炎性细胞浸润减少,肠绒毛水肿减轻,腺体排列较有序;Western blot结果显示MenSCs移植可显著上调Cis损伤后小鼠肠道组织中紧密连接蛋白ZO-1和occludin的表达(P<0.05)。随后,免疫组化染色和Western blot结果显示MenSCs移植可显著降低Cis损伤后小鼠肠道组织中巨噬细胞数量(P<0.01),下调肠道组织中促炎因子IL-1β和IL-6和促凋亡蛋白Bax的表达(P<0.01);同时显著上调肠道组织中抑炎因子IL-10和抗凋亡相关蛋白Bcl-2的表达(P<0.01)。进一步粪便微生物测序结果显示,MenSCs移植可改善Cis诱导的肠道菌群失调,显著降低有害微生物艾森伯格氏菌(Eisenbergiella tayi)和人结肠厌氧棍状菌(Anaerotruncus colihominis)的丰度(P<0.01),同时显著增加肠道中有益微生物乳杆菌(Lactobacillus apodemi)的丰度(P<0.05),有助于恢复健康肠道菌群结构和功能。结论:MenSCs移植能够减轻化疗药物造成的小鼠肠道屏障损伤,减轻化疗相关小鼠黏膜炎的症状,有助于恢复肠道菌群稳态。

基于“脂毒”说探讨高脂饮食对肠道干细胞的影响在肠道疾病中的发病作用及防治思路

与高脂饮食相关的发病研究重点往往是心血管疾病、内分泌疾病等,肠道作为直接接触器官反而研究相对较少,近年来相关研究发现高脂饮食对肠道干细胞(ISC)的影响与肠道疾病的发病也有着密切联系。本文从“脂毒”说的角度探讨高脂饮食对ISC的影响在肠道疾病的发病作用:一则脂毒内蕴,肠道微生态失衡,改变了ISC代谢环境;二则脂毒升高胆汁酸水平诱导ISC内质网应激,损伤肠络;三则脂毒生痰成瘀,增强了ISC干性、致瘤性。此视角下可为肠道疾病提供新的防治思路:首当防先于治,遵循孙思邈“淡食”食疗养生观;其次治疗上一则健脾以调节肠道微生态,改善ISC代谢环境;二当恢复肝之疏泄改善胆汁酸代谢,维持ISC内质网稳态;三应祛痰逐瘀,降低ISC致瘤性。

基于线粒体功能及能量代谢探讨潘氏细胞与肠道干细胞的交互作用及中医药作用的可能靶点研究进展

肠道干细胞与潘氏细胞相互作用,共同维护肠道稳态及功能,肠道干细胞及潘氏细胞交互过程受到线粒体相关功能及能量转化的调控。中医药治疗肠道疾病的独特优势也体现在其对于线粒体及能量代谢的作用方面。本文探讨线粒体功能及能量代谢对肠道干细胞、潘氏细胞交互的影响,并探索中医药治疗肠道疾病中与线粒体相关的可能靶点,总结中医药对线粒体及能量代谢的调节作用,进而恢复肠道稳态,缓解疾病。以期为基于线粒体研究肠道干细胞、潘氏细胞的中医药治疗相关研究提供一定的参考及理论依据。

人脐带间充质干细胞对糖尿病肾病大鼠肠道屏障功能的调节作用

背景:糖尿病肾病是引起终末期肾病的重要原因,其中肠道屏障损伤在糖尿病肾病的发生发展中起到了重要作用。目的:观察人脐带间充质干细胞对糖尿病肾病大鼠肠道屏障的保护作用。方法:30只8周龄雄性SD大鼠随机分配至健康对照组、模型组和人脐带间充质干细胞组,每组10只。人脐带间充质干细胞组大鼠在糖尿病肾病成模后经尾静脉注射1×106个人脐带间充质干细胞,每周1次,连续4周,健康对照组和模型组大鼠在相同时间注射等体积PBS。末次注射后1周,光镜下观察肾脏和结肠组织形态学改变情况,免疫组化法检测大鼠结肠组织中ZO-1和Occludin的表达;ELISA法检测大鼠血清D-乳酸和脂多糖水平。此外,还利用活体成像系统观察DiR染料标记的人脐带间充质干细胞在大鼠体内的示踪分布,以及应用免疫组化法检测结肠组织中人源性间充质干细胞表面标志抗原CD44和CD90的表达。结果与结论:①与模型组比较,人脐带间充质干细胞移植显著抑制了糖尿病肾病大鼠尿素氮、血肌酐、24 h尿蛋白水平和尿白蛋白/肌酐比值的增加(均P<0.05);②在糖尿病肾病大鼠结肠中发现了人源间充质干细胞表面标志物CD44和CD90的表达;③与健康对照组相比,模型组大鼠结肠组织中紧密连接蛋白Occludin与ZO-1蛋白表达水平显著减少,而人脐带间充质干细胞治疗后显著提高了Occludin和ZO-1的表达;④与模型组比较,人脐带间充质干细胞移植后显著降低了糖尿病肾病大鼠血清D-乳酸和脂多糖水平;⑤结果提示,人脐带间充质干细胞可能通过增强糖尿病肾病大鼠肠道紧密连接蛋白的表达来保护肠道屏障功能。

基于肠道干细胞探讨肠神经系统调节肠道炎症的机制研究进展

肠道干细胞受到肠神经系统调控,肠道干细胞与肠神经系统均与肠道炎症存在密切联系。相关研究表明肠道炎症中存在肠神经功能障碍,本文通过总结肠道干细胞、肠神经系统与肠道炎症三者之间的关系,探讨肠道炎症相关的肠神经系统损伤可能是肠道功能持续改变的基础,而肠神经元等为改善肠道炎症性疾病中出现的肠神经功能障碍提供了可行靶点,以期将多种类型干细胞用于改善肠道炎症中出现的肠神经功能障碍。

基于肠道干细胞稳态探讨痛泻要方治疗腹泻型肠易激综合征的机理

肠道干细胞(intestinal stem cells, ISC)维持着肠道各种细胞的更新与平衡,影响着ISC的稳态。ISC稳态的维持则与肠道微生物、肠道屏障及肠道免疫系统密切相关。腹泻型肠易激综合征(IBS with predominant constipation, IBS-D)患者普遍存在肠道内分泌细胞异常、肠道菌群紊乱、肠粘膜屏障受损及肠道动力异常的情况,ISC稳态失衡可能是其发病的核心机制。根据中医理论脾“运化水谷精微”与“肝主疏泄”的功能和ISC稳态机理高度相似,研究发现痛泻要方可以从多个方面恢复失衡的ISC稳态。通过将中医“木旺克土”理论与ISC稳态相联系,提出痛泻要方治疗IBS-D的机制可能与恢复ISC稳态有关,为未来治疗IBS-D药物开发提供切入点。

异基因造血干细胞移植后患者口腔及肠道菌群与早期胃肠道急性移植物抗宿主病的关系

目的 初步探讨异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation, allo-HSCT)患者肠道菌群及口腔菌群的变化与早期胃肠道急性移植物抗宿主病(acute graft versus host disease, aGVHD)之间的关联,寻找可能有效的生物学标志物。方法 选取2021年9月至2023年6月在四川省人民医院血液内科接受allo-HSCT后1个月内发生胃肠道aGVHD的10例急性白血病患者,收集其aGVHD前后粪便样本与唾液样本,采用16S rRNA测序分析方法,研究早期胃肠道aGVHD发生前后肠道菌群、口腔菌群的差异性改变。结果 (1)肠道菌群中拟杆菌属减少、肠球菌属及肠杆菌科增加与早期上消化道aGVHD发生呈正相关(P<0.05),而口腔菌群整体微生物多样性无显著差异(P>0.05)。(2)胃肠道aGVHD前后肠道菌群LEfSe分析发现克雷伯杆菌属、肠球菌属增加,大肠埃希菌减少;口腔菌群LEfSe分析发现存在差异显著10个微生物标志物,其中γ-变形菌纲的差异较为显著。(3)肠道菌群β多样性差异显著(P=0.03),而口腔菌群α、β多样性无显著差异。结论 Allo-HSCT患者发生早期胃肠道aGVHD前后肠道菌群存在显著差异,可能与口腔菌群变化有关。

Daam1在调节肠道干细胞分化为潘氏细胞中起着关键作用

据Colozza G 2023年11月24日[Sci Adv,2023,9(47):eadh9673-eadh9673.]报道,奥地利科学院分子生物技术研究所和韩国基础科学研究院等研究机构的研究人员利用肠道类器官(intestinal organoids),发现了一个称为Daam1的新基因,它在肠道分泌细胞的发育过程中起着至关重要的作用。这一发现为癌症研究开辟了新的视角。

造血干细胞移植相关的移植物抗宿主病肠道菌群失调机制及治疗分析

造血干细胞移植(Hematopoietic stem cell transplantation,HSCT)是将自身或捐赠者身体中健康造血干细胞输注到受体体内的一种治疗方式,是治疗各种恶性肿瘤尤其是血液肿瘤最主要的方法[1]。但在某些情况下,接受HSCT治疗后患者会出现严重的不良反应,其中移植物抗宿主病(Graft versus-host disease,GvHD)是最严重的一种[2]。近年的研究发现HSCT治疗后GvHD等不良反应与肠道菌群之间存在密切的联系。GvHD患者肠道菌群的α多样性低于健康人[3]。

肠道干细胞与肠道损伤修复的研究进展

肠黏膜上皮细胞终身不断自我更新,这一过程须凭借肠道隐窝干细胞(intestinal stem cell,ISC)持续增殖、分化,取代终末分化细胞来完成。这种动态平衡在正常肠道结构和功能的维持以及肠道损伤后的修复过程中起着重要作用。目前肠道黏膜损伤尚缺乏有效的治疗手段,ISC在肠道损伤后分裂加快,促进了损伤修复。了解ISC的相关生物学特性,例如定位、标记、分裂分化机制等对于促进肠道损伤后结构与功能的完全修复有着重大意义。

果蝇肠道干细胞增殖与分化机制及其研究进展

动物肠道经常接触微生物而引起免疫应答,持续感染将导致胃肠疾病的发生.大量文献报道了果蝇中肠是研究肠道干细胞稳态的理想模型.本文将对果蝇肠道干细胞增殖与分化机制进行简要归纳和总结,同时对该领域的研究前景进行展望,为研究果蝇肠道内稳态提供一定的理论基础.

异基因造血干细胞移植后重度肠道移植物抗宿主病的临床研究

目的探讨异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)后发生重度肠道移植物抗宿主病(GVHD)的临床特点和治疗方法。方法2例慢性髓性白血病-慢性期(CML-CP)及1例急性髓性白帆病M_2(AML-M_2)行allo-HSCT。干细胞分别来自血缘HLA相合、非血缘HLA相合及血缘HLA一个位点不合的供者。1例采用氟达拉滨+马利兰+抗胸腺淋巴细胞球蛋白(ATG)作为预处理,另2例预处理采用改良的马利兰/环磷酰胺(Bu/Cy)+ATG。均以环孢素A(CsA)联合短疗程甲氨蝶呤(MTX)的基础上加用霉酚酸酯(MMF)预防急性GVHD(aGVHD)。结果3例患者分别于移植后60、105、116 d并发重度肠炎,肠镜和病理活检示肠黏膜充血水肿或上皮层坏死脱落,肠腔正常结构消失,直、结肠多发性溃疡,见较多淋巴细胞和浆细胞浸润,未见巨细胞病毒(CMV)包涵体,诊断为肠道GVHD。予以免疫抑制剂为主的治疗,1例最后死于肺部结核杆菌及白色念珠菌感染,2例得到有效控制。结论allo-HSCT后并发GVHD所致肠炎,诊断有赖于肠镜和病理活检,治疗采用以免疫抑制剂为主的综合治疗。

肠道干细胞特异性表达基因Musashi-1启动子的克隆及功能分析

目的:克隆MSI-1基因的启动子,并进行功能鉴定。方法:通过PCR介导重组的方法,从小鼠基因组DNA中克隆MSI-1基因的5′侧翼片段。Northern B lotting检测MSI-1基因在体外细胞系的表达情况,选择转录分析的细胞平台。构建不同长度的5′末端缺失质粒,通过体外瞬时转染和荧光素酶活性测定,检测这些5′末端缺失质粒的相对转录活性。结果:Colon26细胞系和B16细胞系均存在MSI-1基因的表达,但Colon26量更多。MSI-1基因转录起始位点下游73 bp至上游4 939 bp的DNA序列的相对转录活性是pGL3-basic的29.9倍。结论:pMSI+73^-4 939具有驱动报告基因表达的活性,可以作为MSI-1基因的启动子。MSI-1基因转录起始位点上游4 011~4 939 bp之间存在调节MSI-1基因表达的顺式作用元件,可能与MSI-1基因的组织特异性表达有关。MSI-1基因启动子的克隆将为应用该启动子进行肠道干细胞的分离和纯化提供了条件。

异基因造血干细胞移植过程中患者艰难梭菌感染与肠道微生态失调关系的临床研究

本研究探讨异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,allo-HSCT)过程中患者艰难梭菌相关性腹泻(clostridium difficile associated diarrhea,CDAD)与肠道微生态的关系,了解肠道微生态失衡的临床特征,寻找有效防治措施,保护肠道菌群,减少细菌易位及感染的发生。对44例allo-HSCT后腹泻患者采用艰难梭菌毒素A&B检测试剂盒进行毒素检测,采用厌氧培养方法进行艰难梭菌的分离、鉴定。对患者粪便标本进行肠道微生态研究;采用光冈复合式法对目的菌群(双歧杆菌、乳酸杆菌、类杆菌、消化链球菌、产气荚膜梭菌、肠杆菌、肠球菌、酵母菌)进行定性定量分析。结果表明:44例腹泻患者中共检测出12例艰难梭菌阳性,阳性率为27.27%;CDAD的发生与使用抗生素或化疗药物有关;CDAD患者的肠道微生态发生了明显变化,表现为乳酸杆菌、双歧杆菌、类杆菌、肠杆菌等细菌数量明显下降;对CDAD用万古霉素、甲硝唑等药物并配合给予益生菌治疗效果好,但有一定复发率(16.67%)。结论:allo-HSCT并发CDAD与肠道微生态的改变有关,应用敏感抗生素治疗的同时应积极扶植肠道菌群,这样的治疗有利于改善病情和减少复发。

急性白血病半相合外周血造血干细胞移植后发生单纯肠道aGVHD的影响因素及治疗转归

目的:观察急性白血病半相合外周血造血干细胞移植后影响单纯肠道aGVHD发生的危险因素及治疗转归。方法:回顾性分析我院2010年1月至2016年12月期间行半相合外周血造血干细胞移植的19例急性白血病患者的临床资料,探究发生与未发生肠道aGVHD患者的临床特征差异,单因素分析患者性别、供受者性别差异、供者年龄、预处理方案、兔抗人胸腺细胞免疫球蛋白用量、回输的单个核细胞计数及CD34^+细胞计数对肠道aGVHD发生的影响。观察发生肠道aGVHD患者治疗后的临床转归。结果:19例患者中5例于移植后发生肠道aGVHD(Ⅱ级1例,Ⅲ级3例,Ⅳ级1例),发生时间分别为移植后7,22,27,70和154 d。单因素分析显示,患者性别、供受者性别差异、供者年龄、兔抗人胸腺细胞免疫球蛋白用量、回输的单个核细胞计数及CD34^+细胞计数与肠道aGVHD的发生无相关性,BuCy预处理方案同肠道aGVHD的发生可能相关(P<0.05)。5例患者中2例经甲强龙1 mg/(kg·d)治疗后好转,1例患者应用甲强龙联合他克莫司治疗后好转,其余2例患者对激素耐药,应用含CD25单克隆抗体的免疫抑制方案治疗后好转。结论:半相合外周血造血干细胞移植中BuCy预处理方案可能对移植后肠道aGVHD的发生有一定的影响,需要扩大病例数进一步观察确定。

同种异体大鼠骨髓间充质干细胞移植在肠缺血-再灌注损伤肠道中的定植及其分化效应

背景:小肠对缺血缺氧极为敏感,其发生缺血-再灌注时可出现严重的组织损伤,骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能,可通过多种途径参与受损组织的修复。目的:观察同种异体大鼠骨髓间充质干细胞移植后在肠缺血-再灌注损伤中肠道的定植情况和治疗效果。方法:Wistar雌性大鼠分为3组,假手术组剖开腹腔后即予以缝合;其余大鼠建立肠缺血-再灌注模型,对照组肠道缺血-再灌注后仅输入生理盐水;治疗组鼠尾静脉注射Wistar雄性大鼠骨髓间充质干细胞。治疗后分别于12,24h,3,7,14,28d分批取空肠组织,制作冰冻切片在荧光显微镜观察供体细胞在受体肠道的分布,空肠组织匀浆后行RT-PCR检测雄性大鼠的性别决定基因,并检测肠组中丙二醛和超氧化物歧化酶含量。结果与结论:冰冻切片在荧光显微镜下观察,未见供体细胞在受体肠绒毛表面定植。雌性大鼠肠组织中性别决定基因的RT-PCR检测结果为:3d阳性率为50%,7d阳性率66.6%,14d阳性率33.3%,28d阳性率为16.6%。骨髓间充质干细胞治疗组第12,24小时,3,7天的空肠组织中的丙二醛水平低于对照组、超氧化物歧化酶含量高于对照组。结果提示,同种异体大鼠骨髓间充质干细胞可在受体肠缺血-再灌注损伤的肠道内定植,并可加速肠道损伤的恢复,其发挥疗效并非直接分化,而是主要是通旁分泌的形式促进机体内源性修复。

肠道干细胞标记物的研究进展

肠道干细胞(ISC)主要位于肠黏膜隐窝内,其与肠道黏膜上皮的更新和修复密切相关。当受到外界生理或病理信号作用时,ISC可持续增殖、分化为成熟肠上皮细胞,如肠型细胞、杯状细胞、内分泌细胞和潘氏细胞等,从而维持肠道黏膜结构和功能的稳定性。分离、获取和培养ISC,用于有关肠道损伤疾病的预防和治疗具有重要的临床价值。而特异性的、可靠的ISC标记物是分离和培养ISC的前提和关键。以下就近年来ISC标记物的研究进展作一综述。