近日，我校動物科技學院咼於明教授團隊在Journal of Crohn’s and Colitis發表題為“Role of nutrient-sensing receptor GPRC6A in regulating colonic group 3 innate lymphoid cells andinflamed mucosal healing”的研究成果（https://doi.org/10.1093/ecco-jcc/jjac020），揭示了日糧精氨酸透過啟用G蛋白耦聯受體（G protein-coupled receptor，GPRC）訊號調控腸道3型天然淋巴細胞（group 3 innate lymphoid cell，ILC3）實現降低腸道炎症的新機制。
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腸道不僅能消化、吸收營養物，而且對腸道內細菌及其毒素具有重要的屏障作用。腸道炎症破壞腸黏膜屏障功能，嚴重威脅人類和動物的健康，透過營養方案促進炎性腸黏膜癒合是有效控制腸炎、實現腸道健康的有效手段。該團隊前期研究發現，日糧中新增精氨酸有利於緩解肉雞壞死性腸炎導致的腸道屏障功能損傷，精氨酸主要透過改善腸道幹細胞微環境調控腸黏膜屏障功能、是腸道幹細胞生長髮育所必需的一種氨基酸（Hou et al., Communications Biology, 2020）。而精氨酸調控腸道幹細胞及其微環境的具體通路和機制依然有待進一步探索。
本研究利用腸道organoids 3D培養技術，發現精氨酸具有減緩炎性刺激引起的腸道類器官損傷，主要透過維持腸道幹細胞增殖和潘氏細胞數量。動物體內模型也證實了精氨酸的作用，進一步闡明瞭精氨酸對於腸道幹細胞增殖和保護腸黏膜免受炎症損傷具有不可缺少的作用。透過構建體外高通量篩選模型發現，精氨酸能夠透過GPRC6A受體啟用mTORC1訊號通路，促進ILC3產生IL-22。
精氨酸透過IL-22促進腸道幹細胞修復
GPRC6A是一種廣泛表達的G蛋白耦聯受體，是重要的營養感受器，可被包括鹼性氨基酸和鈣離子在內的多種配體啟用。然而，尚不清楚GPRC6A能否調節ILC3s的功能以及腸道穩態。因此將不同免疫器官的ILC3s分選出來，檢測了其GPRC6A的表達水平，發現結腸固有層來源的ILC3s能夠高表達GPRC6A蛋白。利用基因敲除技術以及ILC3體外培養模型，發現GPRC6A缺失能夠抑制結腸 RORγt+ILC3的增殖，並降低了IL-22+RORγt+ILC3的丰度以及IL-22的表達水平。進一步研究表明ILC3的GPRC6A缺失能夠導致腸道上皮屏障功能受損，降低黏液相關蛋白及抗菌肽的表達，增加小鼠對結腸損傷及細菌感染的易感性；同時體內補充精氨酸能夠透過GPRC6A受體活化ILC3s，增加其丰度以及IL-22的表達量，透過啟用STAT3訊號通路誘導腸上皮再生，促進炎性腸黏膜的癒合。本研究發現腸道黏膜ILC3s上表達的可感知營養素的GPRC6A受體在調節腸道免疫中發揮了重要作用，或有成為炎症性腸炎調控的新靶點。揭示了精氨酸調控腸道幹細胞損傷修復的機制，豐富了精氨酸營養理論。
精氨酸啟用ILC3的G蛋白耦聯受體實現降低腸道炎症的分子機制
我校動物科技學院咼於明教授團隊的張炳坤副研究員為論文通訊作者，動物科技學院2019級博士生侯起航為論文第一作者。該工作獲得了國家重點研發計劃“政府間國際科技創新合作”重點專項和中國農業大學2115人才培育發展支援計劃的資助。
供稿：動物科技學院
編輯：嶽慶宇
責編：武慧媛
