近日，海军军医大学第一附属医院消化内科李兆申院士/柏愚教授团队和中国科学技术大学合作在炎症性肠病（IBD）相关领域取得了重要进展。该研究成果 “Neutrophil-derived PAD4 induces citrullination of CKMT1 exacerbates mucosal inflammation in inflammatory bowel disease”于2024年5月8日发表在国际权威杂志《Cellular & Molecular Immunology》。

IBD是一组以肠道炎症为特征的慢性疾病，其确切发病机制尚未完全明确。近年来，肠道黏膜屏障功能障碍在IBD发生发展中起到了重要作用，而中性粒细胞胞外陷阱相关死亡（NETosis）的异常激活被认为是导致肠道黏膜屏障功能障碍的关键因素之一。

本研究利用PAD4基因敲除小鼠构建了DSS结肠炎模型，发现敲除PAD4可缓解结肠炎小鼠肠道炎症和肠黏膜屏障功能损伤。单细胞转录组测序和瓜氨酸化测序揭示了PAD4可以显著影响中性粒细胞和肠上皮细胞的细胞亚群景观和蛋白瓜氨酸化修饰水平。研究首次发现中性粒细胞在NETosis过程中，PAD4可经由细胞外囊泡（EVs）运输进入肠上皮细胞，并通过介导线粒体肌酸激酶（CKMT1）R242位点（对应小鼠R243位点）的瓜氨酸化修饰，促使其蛋白水平降低。CKMT1是细胞能量稳态的中央控制器，主要通过易扩散的磷酸肌酸缓冲细胞ATP池并转运能量。CKMT1蛋白水平降低导致ROS产生过多，可能导致线粒体功能障碍，增加对各种疾病的易感性。通过构建CKMT1肠上皮特异性敲除小鼠，发现敲除CKMT1后可以显著加重结肠炎模型小鼠肠道组织的炎症和凋亡水平，肠上皮细胞中CKMT1的缺失导致了线粒体结构的破坏。此外，通过代谢组学分析进一步发现，活性氧簇的潜在启动子ubiquinone-2可能是CKMT1调控肠道炎症的关键作用靶点。本研究首次阐明了中性粒细胞来源的PAD4通过介导肠上皮细胞CKMT1的瓜氨酸化修饰，参与肠道黏膜屏障功能。该研究深入解析了PAD4介导的非组蛋白瓜氨酸化修饰在IBD中的作用机制，为IBD的治疗提供了新的理论基础和潜在靶点。

该论文第一作者为海军军医大学第一附属医院消化内科王树玲主治医师（国家博士后创新人才支持计划、上海市科技英才扬帆计划获得者）；通讯作者为李兆申院士、任行星博士以及柏愚教授。柏愚教授现为海军军医大学第一附属医院消化内科副主任，主任医师、教授，长期从事消化病基础和临床研究工作，尤其擅长结肠疾病的临床诊疗。在Gastroenterology、Gut等消化领域权威杂志发表论文多篇。主持2项国家重点研发计划项目课题、5项国家自然科学基金。担任中华消化病学会青年委员会副主任委员、中华消化内镜学会青年委员暨大肠镜学组组员、上海市消化病学会委员；兼任国家自然科学基金通讯评审专家；国家教育部学位中心学位论文通讯评议专家；曾获上海市科技进步一等奖2项。

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