何偉奇等揭示治療炎癥性腸病的新途徑

　　炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）是一類慢性、非特異性腸道炎癥疾病。IBD患者均不同程度的伴有腸黏膜屏障功能損傷。腸上皮屏障通透性主要由上皮細胞之間的緊密連接（tight junction）來進行調控。緊密連接附近存在一個稱為緊密連接周圍肌動球蛋白環（perijunctional actomyosinring，PAMR）的結構。肌球蛋白輕鏈激酶（myosin lightchain kinase，MLCK）能夠磷酸化肌球蛋白輕鏈（MLC），引起PAMR收縮，牽引與之相連接的緊密連接蛋白，從而增大相鄰細胞間隙，增加腸上皮細胞間通透性。

　　腫瘤壞死因子（TNF）是引發腸黏膜屏障功能受損的關鍵炎癥因子。TNF通過增加MLCK表達、激活其激酶活性的途徑增加腸上皮緊密連接通透性、促進炎癥性腸病發生【1,2】。目前治療IBD廣泛采用抗TNF抗體。盡管取得了一定的效果，但長期使用該類藥物會導致一系列不良反應，包括引發嚴重感染和系統性紅斑狼瘡等免疫疾病【3】。因此，開發非免疫抑制類型的新型藥物，可能是預防和治療炎癥性腸病的新途徑。上皮MLCK敲除的小鼠能夠改善腸黏膜屏障功能，抵抗炎癥性腸病的發生【4】。然而MLCK還具有維持腸平滑肌收縮和腸道蠕動的重要功能，直接抑制MLCK激酶活性將不可避免地導致麻痹性腸梗阻【5】。因此，MLCK激酶抑制劑并不能用于治療炎癥性腸病。

　　2019年4月2日，芝加哥大學/哈佛大學醫學院Jerrold R. Turner教授研究組與蘇州大學劍橋-蘇大基因組資源中心何偉奇教授研究組和合作在Nature Medicine發表題為Intracellular MLCK1 diversion reverses barrier loss to restore mucosal homeostasis的研究論文。

　　該研究發現上皮MLCK的兩個剪切異構體MLCK1和MLCK2在腸上皮細胞中呈現不同的分布。和MLCK2相比，MLCK1具備一個特有的IgCAM3結構域，主要分布在PAMR和刷狀緣附近的細胞質（圖1）。TNF可以誘導MLCK1從胞質向PAMR轉運，并提高MLC磷酸化水平。MLCK2在細胞中廣泛分布且其定位不受TNF調節。因此，IgCAM3決定了MLCK1在細胞內的定位，MLCK1是行使緊密連接通透性調節功能的主要分子。接著，研究者解析了MLCK1 IgCAM3結構域的晶體結構。通過計算機模擬和體外實驗，從一個包含14000個化合物的文庫中，成功篩選出一個可以特異性阻遏MLCK1轉運、改善腸上皮屏障功能，但又不抑制MLCK激酶活性的小分子Divertin（圖1）。

圖1：Divertin阻遏MLCK1向PAMR轉運

　　接下來，研究者在T細胞過繼傳輸（CD4+CD45RBhiT cell adoptive transfer）誘導的結腸炎模型小鼠中檢測了Divertin的治療效果。發現Divertin能夠在小鼠體內阻遏MLCK1向PAMR的轉運，降低MLC磷酸化水平，改善腸上皮緊密連接通透性，減輕小鼠結腸炎癥狀，并且取得了比抗TNF治療更好的效果（圖2）。

圖2：Divertin可減輕小鼠結腸炎癥狀，效果好于抗TNF治療

　　綜上，該研究發現一個特異性結合MLCK1 IgCMA3結構域的小分子Divertin，可阻遏MLCK1向PAMR轉運，從而改善腸上皮屏障功能、治療炎癥性腸病。同時，該研究有助于開發非免疫抑制類型的新型炎癥性腸病治療藥物。

　　據悉，該論文共同第一作者為芝加哥大學Vallen Graham，蘇州大學劍橋-蘇大基因組資源中心何偉奇，芝加哥大學Amanda Marchiando，以及蘇州大學附屬第一醫院查娟民。通訊作者為芝加哥大學/哈佛大學醫學院Jerrold R. Turner教授。何偉奇教授在南京大學模式動物研究所獲得博士學位，主要從事腸黏膜屏障功能和腸上皮細胞分化研究；研究工作先后發表在Nature Medicine, Gastroenterology, Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology，Journal of Biological Chemistry等雜志上。

　　參考文獻

　　1. Odenwald, M.A. and J.R. Turner, Theintestinal epithelial barrier: a therapeutic target? Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2017. 14(1): p. 9-21.

　　2. Turner, J.R., Intestinal mucosal barrierfunction in health and disease. Nat Rev Immunol, 2009. 9(11): p. 799-809.

　　3. Cleynen, I. and S. Vermeire, Paradoxicalinflammation induced by anti-TNF agents in patients with IBD. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2012. 9(9): p. 496-503.

　　4. Su, L., et al., TNFR2 activatesMLCK-dependent tight junction dysregulation to cause apoptosis-mediated barrierloss and experimental colitis. Gastroenterology, 2013. 145(2): p. 407-15.

　　5. He, W.Q., et al., Myosin light chain kinaseis central to smooth muscle contraction and required for gastrointestinalmotility in mice. Gastroenterology, 2008. 135(2): p. 610-20.