20+！Gut嗜酸性食管炎机制研究

正文：

近年来，单一组学研究瓶颈逐步显现，多组学研究渐成为发展趋势。多组学技术是一种结合两种或两种以上组学的研究方法,如将基因组、转录组、蛋白组和代谢组等各组学的数据加以整合分析。 在多组学研究中，人们能够从多分子层次出发，包括研究表观基因组（表明哪些基因有多大可能被表达）、转录组（揭示不同基因变体的表达程度）、蛋白质组（基因从mRNA翻译的正确程度）、代谢组（这些蛋白质多大程度上发挥作用）等细分方向，从多个维度呈现生物系统中立体的生物学过程。

（前言）

2022年05月25日，医学分类期刊Gut（IF=23.059）在线发表题为“IL-20 subfamily cytokines impair the oesophageal epithelial barrier by diminishing filaggrin in eosinophilic oesophagitis（IL-20 亚家族细胞因子通过减少嗜酸性食管炎中的丝聚蛋白来损害食管上皮屏障）”。这项工作揭示了IL-20亚家族在EoE环境中对食管屏障功能的先前未知的调节作用，提示可能为治疗EoE提供了一种新策略。

（研究背景）

嗜酸性食管炎(EoE)是一种食物过敏原驱动的慢性炎症性疾病，其特征是成人固体食物吞咽困难和食物嵌塞或儿童拒食和发育迟缓。EoE中的炎症主要由食物抗原触发的2型免疫反应引起，然而导致EoE的确切免疫途径仍然知之甚少。2型辅助T细胞(Th2)衍生的白细胞介素(IL)-13等细胞因子会引起上皮细胞的转录变化，从而改变食管上皮的完整性。新出现的证据表明上皮屏障完整性受损是EoE病理生理学中的主要因素。

（研究思路）

结合转录组学、蛋白质组学和功能分析，使用患者来源的食管三维模型和 EoE 小鼠模型对 IL-20 亚家族之于EoE 的重要性进行了研究。

（结果）

01 食管上皮细胞表达的1型IL-20受体，IL-20细胞因子降低患者来源的食管类器官中的丝聚蛋白表达

       与对照组相比，活动性EoE患者的食管活检组织中IL19和IL20的表达显着增加，但IL24的表达不显着，提示IL-20亚家族细胞因子可能在EoE的活跃期发挥作用。为了识别IL-20亚家族细胞因子的细胞靶标对IL-20R亚基进行了RT-qPCR分析，活动性EoE和局部皮质类固醇治疗的非活动性EoE患者的食管活检组织中IL20Rα、IL20Rβ和IL22Rα1表达较低，在具有活动性EoE和食管上皮细胞表达1型IL-20受体的患者中证明了失调的IL-20亚家族细胞因子反应。

       使用IL-19、IL-20和IL-24刺激对照个体的类器官，PCA结果揭示了非刺激与刺激的食管类器官的分离，GSEA结果表明IL-13受体亚基IL-4Ra、IL-13Ra1和IL-13Ra2的表达增加，下调基因与角化、角质化、角质化包膜和表皮分化相关。

       尽管参与上皮角质化和分化的基因和蛋白质的表达发生了改变，并没有观察到细胞因子刺激下类器官的形态变化；其他实验结果表明刺激对照个体和EoE患者的食管类器官会降低FLG、FLG2和SPINK7的表达，而受体表达保持不变不变。用IL-19、IL-20和IL-24刺激患者来源的食管类器官降低了参与维持上皮屏障的基因和蛋白质的表达，包括丝聚蛋白家族和丝氨酸蛋白酶抑制剂SPINK7。

02 IL-20R缺乏在EoE小鼠模型中具有保护作用

       在野生型(WT)、IL-19缺陷型(Il19tdT)和Il20R2-/-小鼠中诱导了实验性EoE小鼠模型，其中所有三种IL-20细胞因子的信号传导均受损；与WT和Il19tdT小鼠相比，Chal+sensIl20R2-/-小鼠食道中的嗜酸性粒细胞显着减少；Il19tdT和Il20R2中的MC903和OVA挑战均致敏-/-小鼠没有降低Flg和Flg2基因表达；食管棘层基底上Flg2减少，在non-chal和sens+chalWT和Il19tdT小鼠的角质层中保留表达 ，EoE在Il20R2-/-小鼠中减弱，这可能与食管中丝聚蛋白家族的保留表达有关。

03 IL-20介导的丝聚蛋白减少不依赖于STAT3且介导的上皮屏障损伤是ERK依赖性的

       与他莫昔芬处理的Stat3flox/flox同窝小鼠相比，注射他莫昔芬的Stat3ΔKrt5小鼠食管中的嗜酸性粒细胞和SiglecF-CD45+免疫细胞增加，食道中的Flg2表达显着降低，表明鳞状上皮细胞中STAT3信号的特异性缺失会增加上皮炎症并干扰IL-20亚家族介导的丝聚蛋白下调。

       从活检衍生的原代角质形成细胞建立了气液界面(ALI)培养物，并用IL-19、IL-20和IL-24刺激它们。反映上皮完整性和通透性的跨上皮电阻(TEER)在用IL-20亚家族细胞因子处理的ALI培养物中降低，证实了该细胞因子家族在调节上皮屏障完整性中的作用；与未刺激和PD98059处理的ALI培养物相比，H&E染色显示用IL-20亚家族细胞因子刺激的患者来源的ALI培养物中缺乏角质化上皮层，反映了上皮分化减少；支持通过IL-20亚家族细胞因子刺激介导的食管上皮屏障功能障碍。

（总结）

       活动性 EoE 患者食管和血清中 IL-20 亚家族细胞因子的表达增加。在用 IL-20 细胞因子刺激的患者来源的食管类器官中，RNA 测序和质谱显示形成角化包膜的基因和蛋白质（包括丝聚蛋白）下调。相反，在Il20R2中消除 IL-20 亚家族信号传导敲除动物导致实验性 EoE 减弱，这反映在嗜酸性粒细胞浸润减少、Th2 细胞因子表达降低和食道中丝聚蛋白保留表达。

(结论)

       研究使用体外和体内模型在EoE的背景下建立IL-20亚家族和食管上皮细胞之间的ERK1/2依赖性关系，揭示IL-20 亚家族对食管屏障功能的先前未知的调节作用；提出异常的 IL-20 亚家族信号传导会干扰食管上皮屏障的完整性并促进 EoE 的发展，表明特异性靶向 IL-20 亚家族信号通路可能为治疗 EoE 提供了一种新策略。

      （DOI） 10.1136 / gutjnl-2022-327166