HIF-1 attenuates high-fiber diet-mediated proliferation and stemness of colonic epithelium.
研究背景
肠道上皮细胞与微生物群相互作用对维持宿主稳态至关重要。膳食纤维菊粉可触发结肠上皮变化，但机制不明。本研究旨在探讨菊粉摄入对肠道缺氧和HIF - 1信号通路的影响，及其对结肠上皮细胞功能的调节作用。
方法速览
研究采用单细胞RNA测序分析基因表达变化；用HIF - 1α报告小鼠评估其稳定化；通过抗生素处理、无菌小鼠和单菌定植小鼠验证微生物群作用；用条件敲除小鼠研究HIF - 1α功能；用蛋白质组学分析蛋白表达变化；用Seahorse XF分析仪检测线粒体功能。
主要发现
- 转录谱变化：菊粉摄入使吸收细胞、增殖细胞和分泌细胞基因表达改变，在氧化磷酸化途径表现差异，影响肠道上皮细胞代谢和功能。
- 增加肠道缺氧并稳定HIF - 1：菊粉发酵产生的短链脂肪酸增加肠道缺氧，稳定HIF - 1，提高其在肠道上皮细胞中的表达和活性。
- 依赖机制：菊粉对肠道缺氧和HIF - 1稳定化依赖肠道微生物群和上皮细胞中的PPARγ。
- 调节结肠上皮细胞增殖：HIF - 1缺失使肠道上皮细胞增殖增加，相关蛋白质发生变化。
- 调节干细胞活动：HIF - 1α在肠道干细胞中缺失增强干细胞克隆形成能力和生长速度。
- 代谢重编程：HIF - 1α缺失改变肠道上皮细胞代谢模式，抑制脂肪酸氧化可逆转增殖增加。
总结展望
本研究首次揭示HIF - 1调节肠道上皮细胞增殖和干细胞功能的作用，阐明菊粉影响肠道上皮细胞的机制。但未明确具体微生物代谢物，代谢重编程机制待探索，且研究集中在小鼠模型，需在人类样本中验证。