摘要
本课题拟通过体内外实验相结合的方法探索铁死亡(Ferroptosis)及其负性调控因子HSPB1在HSCR肠神经系统异常中的作用。
本研究通过多种体内外模型系统揭示HSPB1缺失触发铁死亡在HSCR发病中的作用机制。首先我们基于程序性死亡斑马鱼模型发现特异性诱导铁死亡发生会导致远端肠道神经节细胞发育缺陷,并经临床样本检测证实铁死亡促进HSCR的发生发展。我们进一步收集13对HSCR患儿结肠组织样本进行验证发现HSPB1在HSCR病变段显著下调。通过hspb1敲低斑马鱼模型证实其缺失加剧神经节细胞缺失表型,且抑制铁死亡可有效挽救该表型的发生。我们进一步构建HSPB1敲除hiPSCs模型,揭示其通过铁死亡通路阶段特异性抑制hENCCs的增殖、迁移和终末分化的能力。最后我们通过建立Hspb1基因敲除小鼠模型,发现围产期应激源砷暴露促进Hspb1缺失小鼠肠神经系统发生铁死亡,而补充谷胱甘肽(GSH)能通过抑制铁死亡恢复神经节细胞密度及肠道运动功能。
1. 斑马鱼模型证实了特异性诱导铁死亡发生会导致远端肠道神经节细胞缺如,而临床样本检测证实铁死亡在HSCR病变段中存在并促进疾病的发生。
2. 临床样本转录组学分析筛选出无神经节细胞症病变段中HSPB1表达显著下调。随后构建斑马鱼hspb1基因敲低模型,证实hspb1缺失通过谷胱甘肽代谢失衡触发铁死亡依赖性远端肠神经细胞缺如。
3. 体外实验进一步揭示,HSPB1缺失在hENCCs阶段时序特异性地诱导铁死亡的发生,并且抑制了hENCCs的增殖、迁移和分化功能。
4. Hspb1基因敲除小鼠模型证实胚胎期及出生后受到内外源性刺激可促进Hspb1缺失小鼠远端肠神经节细胞显著缺失而出现肠道运动功能障碍,妊娠期及出生后补充GSH可有效拮抗应激诱导的铁死亡,改善神经节细胞密度和肠道转运功能。
1.铁死亡特异性干扰肠道神经节细胞发育,参与无神经节细胞症的发病过程。
2. 铁死亡负性调控基因HSPB1在无神经节细胞症病变段中表达下调。
3. HSPB1缺失通过铁死亡途径介导肠神经发育障碍。
4. HSPB1缺失在hENCCs阶段时序特异性诱导铁死亡的发生,进而导致hENCCs增殖受阻、迁移功能受损及终末分化阻滞。
5. HSPB1在全生命周期持续保护肠神经系统免受应激-铁死亡损伤。其功能缺失导致内外源性应激耐受下降,触发神经节细胞进行性丢失。
