摘要：来自汉诺威医学院医学微生物学和医院流行病学研究所的Shuting Li, Chia-Wen Lu, Elia C Diem等多名研究人员发表了题为《Acetyl-CoA-Carboxylase 1-mediated de novo fatty acid syn

来自汉诺威医学院医学微生物学和医院流行病学研究所的Shuting Li, Chia-Wen Lu, Elia C Diem等多名研究人员发表了题为《Acetyl-CoA-Carboxylase 1-mediated de novo fatty acid synthesis sustains Lgr5 intestinal stem cell function +》的研究成果。

在该文章中，研究人员使用Y-27632（AbMole，M1817）。文章主要探讨了乙酰辅酶 A 羧化酶 1（ACC1）介导的新脂肪合成（FAS）在肠道上皮细胞中的作用，特别是对 Lgr5 + 肠道上皮干细胞（ISC）功能的影响。通过一系列实验，得出了以下重要结果。

一、上皮 ACC1 缺失损害肠道隐窝

组织病理学变化：通过诱导 IEC - specific ACC1 knockout 小鼠（ACC1^Δ/ΔIEC），并在 tamoxifen 处理 2 周后进行分析，发现小肠隐窝结构出现明显受损迹象，从近端到远端严重程度增加，回肠中隐窝结构几乎完全丧失。结肠远端的上皮结构也受到严重影响，出现变形隐窝结构和隐窝脓肿。

细胞浸润：小肠固有层中出现明显的细胞浸润，流式细胞分析显示先天性白细胞（如树突状细胞、中性粒细胞和巨噬细胞）的频率增加，但在结肠中未观察到这种变化。

长期影响：在 tamoxifen 处理 2 个月后，小肠和结肠下部的组织病理学变化仍然存在，表明 ACC1 缺失对肠道隐窝的损害是长期的。

图 1：上皮特异性 ACC1 缺失影响小肠和结肠的隐窝结构。

二、上皮 ACC1 缺失影响 Lgr5 + ISC

Lgr5 表达下调：IEC 中 ACC1 缺失导致 ISC 相关标记物 Lgr5 的表达显著下调。

Olfm4 + 细胞减少：通过免疫组化分析发现，ACC1^Δ/ΔIEC 小鼠小肠中 Olfm4 + 细胞（Lgr5 + ISC 的另一个标记物）数量减少，进一步证实了 Lgr5 + ISC 的减少。

其他细胞标记物变化：ACC1 缺失对其他上皮细胞类型标记物（如 Muc2、Lyz1、Chgb）的表达影响较小，paneth 细胞数量略有增加，而杯状细胞数量无明显变化。

Lgr5 - EGFP^high ISC 和祖细胞频率降低：从 Lgr5 - EGFP - IRES - Cre^ERT2 报告小鼠中分离 Lgr5 + 细胞进行的实验表明，在小肠远端和结肠中，Lgr5 - EGFP^high ISC 和祖细胞的频率显著降低。

图 2：IEC 特异性 ACC1 失活导致 Lgr5 ISC 的特异性丢失。

三、ACC1 是肠道类器官生长和分化所必需的

类器官发育受阻：从 ACC1^Δ/ΔIEC 和 ACC1^lox/lox 对照小鼠中分离肠道隐窝进行体外 3D 类器官培养，发现 ACC1 缺失的类器官不能进一步发展为复杂结构，缺乏典型的隐窝结构。

基因表达变化：RNA 测序分析显示，ACC1 缺陷类器官中 ISC 相关基因（如 Lgr5、Olfm4、Smoc2、Msi1、Ascl2 和 Tert）的表达显著降低，而分泌或吸收性 IEC 谱系相关基因（如 Atoh1、Muc2、Lyz1、Reg3g、Chgb、Slc5a11 和 Alpi）的表达增强，表明细胞类型比例发生了变化。

细胞死亡增加和自我更新能力受损：ACC1 缺陷类器官中细胞死亡频率增加，形成次级类器官的能力严重受损，表明 ACC1 对类器官的生长和分化至关重要。

图 3：ACC1 缺失限制了肠道类器官的生长和分化。

四、FAS 通过维持 PPARδ/β - 连环蛋白支持 ISC 功能

代谢分析：实时代谢分析表明，ACC1 缺失对类器官的氧气消耗率和线粒体代谢影响较小，但阻止了细胞内棕榈酸酯及其衍生物的合成，导致细胞内中性脂质积累减少。

β - 连环蛋白和 PPARδ 变化：ACC1 缺失的类器官中核 β - 连环蛋白和核 PPARδ 蛋白水平降低。

PPARδ 激动剂的作用：使用 PPARδ 激动剂 GW501516 处理 ACC1^Δ/ΔIEC 小鼠，可减少小肠隐窝的损失和破坏；在类器官培养中添加 GW501516，可增加隐窝结构和 Lgr5 的表达，提高核 PPARδ 和 β - 连环蛋白蛋白水平，增强类器官的自我更新能力。这表明 PPARδ 激活可以补偿 ACC1 缺失，维持 β - 连环蛋白信号，从而支持 ISC 功能。

五、外部脂质调节 ISC 对新 FAS 的依赖

棕榈酸酯的作用：ACC1 充足和缺陷的类器官均能同等摄取外部递送的棕榈酸酯。在类器官培养中添加棕榈酸酯可使 ACC1 缺陷的类器官恢复隐窝结构，维持 Lgr5 表达，增加核 PPARδ 和 β - 连环蛋白水平以及形成次级类器官的能力，但未达到野生型水平。

FAO 的影响：阻断脂肪酸氧化（FAO）（使用 Cpt1a 抑制剂 Etomoxir）不影响棕榈酸酯对 ACC1 缺陷表型的挽救作用，表明 FAO 不是 ISC 依赖新 FAS 的主要原因。

高脂肪饮食的影响：给 ACC1^Δ/ΔIEC 小鼠喂食高脂肪饮食（HFD）可使小肠组织病理学恢复正常，上皮 Lgr5 表达增加，表明饮食中的脂质含量可以调节上皮对细胞新 FAS 的依赖。

图 4：外部脂质递送补偿了 ACC1 介导的新发 FAS 的缺失。

六、上皮 ACC1 缺失改善结肠肿瘤发生

肿瘤数量减少：在 AOM / DSS 炎症相关的肠道肿瘤模型中，ACC1^Δ/ΔIEC 小鼠结肠中的肿瘤数量显著减少。

肿瘤特征相似：但肿瘤大小分布和组织病理学外观与对照组相似。

肠道病理症状加重：ACC1^Δ/ΔIEC 小鼠在急性 DSS 结肠炎和 AOM / DSS 处理 10 周后出现更严重的肠道病理症状，结肠长度显著缩短，炎症组织病理增强。这表明 ACC1 缺失对肿瘤负担的减少不是由于炎症减少，而是直接影响了 ISC 的生物学。

综上所述，本研究明确了 ACC1 在肠道上皮细胞中的重要作用，其介导的新 FAS 对维持 Lgr5 + ISC 的功能至关重要。新 FAS 通过维持 PPARδ/β - 连环蛋白信号通路支持 ISC 功能，外部脂质的递送可以调节 ISC 对新 FAS 的依赖。此外，IEC 特异性 ACC1 抑制可减少结肠肿瘤的发生，为结肠癌的预防和治疗提供了潜在的方向。这些结果为深入理解肠道干细胞生物学和相关疾病的机制提供了重要的依据。

来源：AbMole