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東北師大研究團隊揭秘：神經干細胞TSP50缺失如何通過腸道微生物群加劇結腸炎？

文章標題：TSP50 deficiency in neural stem cells aggravates colitis in mice by altering intestinal microbiome
發表期刊：npj Biofilms and Microbiomes (IF 9.2)
合作客戶：東北師范大學鮑永利/李嘉瑋/楊曉光研究團隊

研究背景
炎癥性腸病（IBD）是一種復雜的疾病，其特征是胃腸道的持續性慢性炎癥和周期性發作。盡管相關研究數量不斷增加，但IBD的詳細發病機制尚未闡明。近年來，宿主與微生物群的相互作用在IBD發病機制中受到廣泛關注。睪丸特異性蛋白酶50（TSP50）是IBD的一個潛在風險基因，但其是否能通過調節腸道微生物群來影響結腸炎易感性仍不清楚。

研究結果


1.TSP50缺失小鼠中結腸炎的惡化取決于腸道微生物群
研究結果顯示，神經干細胞中TSP50缺陷可增加小鼠對DSS誘導的結腸炎的易感性，并導致腸黏膜屏障損傷。 通過16S rRNA 測序分析發現NSC中的TSP50缺失改變了腸道微生物群的組成并減少了短鏈脂肪酸的產生。用抗生素雞尾酒（ABX）處理耗盡小鼠腸道菌群后，TSP50缺失組小鼠與對照組在DSS誘導的結腸炎嚴重程度上的差異被消除，表明腸道微生物群是TSP50缺失加劇結腸炎的關鍵因素。移植正常小鼠糞便或單獨補充AKK菌后，TSP50缺失小鼠的結腸炎易感性降低，證實特定菌群（如Akk菌）的缺失是結腸炎惡化的直接原因。值得注意的是，調節菌群可恢復腸道SCFAs水平，但無法逆轉TSP50缺失導致的杯狀細胞減少和MUC2分泌降低。這些數據共同表明，腸道微生物群的改變可能是TSP50缺失小鼠結腸炎表型的原因，而黏蛋白分泌減少是TSP50基因缺陷的直接結果。
神經干細胞中TSP50缺陷增加小鼠對DSS誘導的結腸炎的易感性

2.中樞神經系統靶向補充TSP50可降低TSP50fl/flNestinCre小鼠對結腸炎的易感性
與對照組相比，TSP50缺陷小鼠結腸ACh減少，而其他神經遞質檢測無顯著差異，ACh補充恢復了TSP50缺陷導致的腸粘膜屏障損傷和腸道微生物群，特別是阿克曼氏菌屬。AChE是一種高效的水解酶，可催化ACh的水解，檢測發現TSP50缺陷小鼠大腦和結腸中的AChE蛋白表達減少；Co-IP及GST pull-down等證實TSP50與AChE直接結合，并且其天冬氨酸（D206）是水解AChE的關鍵位點。使用AChE抑制劑NMS治療可緩解TSP50缺陷小鼠的腸粘膜屏障破壞，并降低對結腸炎的易感性。先前的研究表明，腸道來源的TSP50在調節腸黏膜屏障中具有重要作用。為了進一步區分NSCs來源和腸道來源的TSP50的功能，研究團隊將攜帶TSP50的AAV-PHP.eB病毒載體靜脈注射至NSCs特異性TSP50缺失小鼠體內，腦內TSP50表達恢復，而腸道TSP50仍維持缺失狀態。檢測結果顯示CNS中特異性補充TSP50可以恢復NSCs-TSP50缺陷小鼠的ACh水平、杯狀細胞數量、粘蛋白分泌、腸粘膜通透性和腸道炎癥，并顯著降低結腸炎易感性。這些實驗結果表明，當僅補充神經干細胞中的TSP5 時，缺陷小鼠的腸黏膜屏障功能和結腸炎易感性恢復正常，表明研究中觀察到的表型主要歸因于神經干細胞中TSP50的功能。

 中樞神經系統靶向補充TSP50可降低 TSP50fl/flNestinCre小鼠對結腸炎的易感性



研究結論

綜上所述，本研究表明NSC中的TSP 50可以通過調節ACh水平和腸道微生物群來保護小鼠免受DSS誘導的結腸炎。這些發現為宿主腸道微生物群提供了新的視角，這可能有助于開發IBD的潛在治療策略。

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