日本語AIでPubMedを検索
ハイスループットスクリーニングにより、腸管バリア機能の宿主およびマイクロバイオータ調節因子を同定
High-Throughput Screen Identifies Host and Microbiota Regulators of Intestinal Barrier Function.
PMID: 32653496 DOI: 10.1053/j.gastro.2020.07.003.
抄録
腸管上皮バリアは、内腔内の微生物や抗原から腸細胞を保護しており、内腔破断は腸内微生物叢の構成、腸管免疫系、代謝を変化させる可能性がある。我々は、腸管上皮バリアを破壊し、サポートする分子を特定するためにスクリーンを実行し、マウスでそれらの効果をテストした。
BACKGROUND & AIMS: The intestinal barrier protects intestinal cells from microbes and antigens in the lumen-breaches can alter the composition of the intestinal microbiota, the enteric immune system, and metabolism. We performed a screen to identify molecules that disrupt and support the intestinal epithelial barrier and tested their effects in mice.
方法:
我々は、上皮タイトジャンクション（TJ）と焦点接着の形態を変化させる分子を同定するためにイメージングベースの定量的、ハイスループットのスクリーン（リポ多糖類、腫瘍壊死因子、ヒスタミン、受容体拮抗薬、および分泌タンパク質、微生物代謝物、および薬物のライブラリとインキュベートされたCaCo-2およびT84細胞を使用して）を実行しました。その後、これらの変化に対するTJ安定化剤の効果をテストしました。我々はTJを混乱させたり、安定化させるために発見された分子は、デキストラン硫酸ナトリウム誘発性大腸炎やシトロバクターrodentium誘発性腸炎を持つマウスを投与した。大腸組織を収集し、組織学、蛍光顕微鏡、およびRNAの配列決定によって分析した。
METHODS: We performed an imaging-based, quantitative, high-throughput screen (using CaCo-2 and T84 cells incubated with lipopolysaccharide; tumor necrosis factor; histamine; receptor antagonists; and libraries of secreted proteins, microbial metabolites, and drugs) to identify molecules that altered epithelial tight junction (TJ) and focal adhesion morphology. We then tested the effects of TJ stabilizers on these changes. Molecules we found to disrupt or stabilize TJs were administered mice with dextran sodium sulfate-induced colitis or Citrobacter rodentium-induced intestinal inflammation. Colon tissues were collected and analyzed by histology, fluorescence microscopy, and RNA sequencing.
結果:
スクリーンは、TJおよび上皮細胞の単分子膜を破壊または安定化（破壊後）する多数の化合物を同定した。我々は、異なる形態的変化をバリア機能の変化と関連づけ、TJの破壊を防ぎ、TJの完全性を回復させる様々なサイトカイン、代謝物、薬物（アクトミオシン収縮の阻害剤を含む）を同定した。これらの破壊因子の一つ（パトレシン）は、ex vivoマウスの結腸組織においてTJの完全性を破壊した；マウスへの投与は、結腸の炎症を悪化させ、腸管透過性を増加させ、結腸経上皮の電気抵抗を減少させ、腸間膜リンパ節におけるパターン認識受容体リガンドを増加させ、結腸の長さと生存時間を減少させた。プトレシンはまた、腸のレベルを増加させ、生存可能なCのrodentium、大腸上皮への細菌の付着を増加させ、大腸組織内の炎症性サイトカインのレベルを増加させ、糞便を脱落させた。金属結合、酸化ストレス、および細胞骨格の組織と収縮性を調節する遺伝子の発現を増加させたプットレスシンを与えられたマウスからの結腸上皮細胞。また、タウリンとパトレシンを併用投与することで、大腸骨上皮細胞の破壊や炎症の悪化を抑制することができた。
RESULTS: The screen identified numerous compounds that disrupted or stabilized (after disruption) TJs and monolayers of epithelial cells. We associated distinct morphologic alterations with changes in barrier function, and identified a variety of cytokines, metabolites, and drugs (including inhibitors of actomyosin contractility) that prevent disruption of TJs and restore TJ integrity. One of these disruptors (putrescine) disrupted TJ integrity in ex vivo mouse colon tissues; administration to mice exacerbated colon inflammation, increased gut permeability, reduced colon transepithelial electrical resistance, increased pattern recognition receptor ligands in mesenteric lymph nodes, and decreased colon length and survival times. Putrescine also increased intestine levels and fecal shedding of viable C rodentium, increased bacterial attachment to the colonic epithelium, and increased levels of inflammatory cytokines in colon tissues. Colonic epithelial cells from mice given putrescine increased expression of genes that regulate metal binding, oxidative stress, and cytoskeletal organization and contractility. Co-administration of taurine with putrescine blocked disruption of TJs and the exacerbated inflammation.
結論:
腸管上皮のTJsやバリア機能を破壊・安定化させ、マウスの大腸炎症の発症に影響を与える分子を同定した。これらの薬剤は、患者の腸管バリア障害や炎症性疾患の治療薬として開発されたり、炎症を予防するために回避されたりする可能性があります。
CONCLUSIONS: We identified molecules that disrupt and stabilize intestinal epithelial TJs and barrier function and affect development of colon inflammation in mice. These agents might be developed for treatment of barrier intestinal impairment-associated and inflammatory disorders in patients, or avoided to prevent inflammation.
Copyright © 2020 AGA Institute. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.