Контроль гомеостазу кишкового епітеліального бар’єру за допомогою протеїнкінази, активованої

Северин Олів’є

допомогою

Вівторок, 26 листопада, о 14:00.

Інститут Кочіна

22 rue Méchain Paris 14th

Керівник: Бенуа Віолет

Короткий зміст дисертації:

Кишковий епітеліальний бар’єр має подвійну функцію в організмі, він дозволяє засвоювати поживні речовини, але також забезпечує захист від патогенних мікроорганізмів та токсинів. Моношар епітеліальних клітин, що вистилають кишечник, становить справжній фізичний бар’єр завдяки мережі сполучних білків, що з’єднують ці клітини між собою. Серед цих білків вони, зокрема, беруть участь у формуванні щільних з’єднань, які регулюють парацелюлярну проникність. Дисфункції кишкового бар’єру спостерігаються при деяких патологіях, таких як хронічне запальне захворювання кишечника або ожиріння. АМФ-активована протеїнкіназа (AMPK) відома в першу чергу своєю функцією датчика енергетичного стану клітини, однак, як вважають, ця кіназа також контролює щільний з'єднувальний вузол, як показано в епітеліальних клітинах нирок. Функції AMPK в кишечнику мало вивчені, і в цьому контексті нас цікавить його роль у гомеостазі кишкового бар'єру.

Щоб відповісти на нашу проблему, ми працювали над моделями у природніх умовах і в пробірці зі змінами кишкового епітеліального бар’єру. Були використані дві патологічні моделі in vivo: одна з них є моделлю ожиріння, спричиненого дієтою з високим вмістом жиру, інша - моделлю коліту, що імітує хронічні запальні захворювання кишечника шляхом лікування DSS (сульфат натрію декстрану). На цих моделях ми особливо вивчали: 1) наслідки відсутності AMPK, використовуючи мишачу модель, що представляє делецію AMPK конкретно на рівні епітелію кишечника (Vil-AMPK KO), і 2) вплив фармакологічної активації AMPK щодо проникності кишечника під час індукції коліту. Нарешті, ми створили кишкові клітини Caco-2, анульовані для AMPK (KO) за технологією CRISPR/Cas9, щоб краще охарактеризувати в пробірці роль AMPK в процесі повторного збирання герметичних з'єднань у відповідь на виклик кальцію (перемикання кальцію).

На нашій тваринній моделі ми вперше показали, що миші Vil-AMPK KO демонстрували збільшення проникності кишечника на рівні дистальної кишки порівняно з контрольними мишами, припускаючи роль AMPK у підтримці бар'єру. У моделі ожиріння ця проникність посилюється у мишей Vil-AMPK KO, але ця зміна недостатня, щоб спричинити серйозні метаболічні дефекти. На відміну від цього, після лікування DSS відсутність AMPK призводить до повільнішої реепітелізації кишкового бар’єру порівняно з контрольними мишами. У базальному стані лікування метформіном зменшує проникність кишечника за допомогою AMPK-залежного механізму. Подібним чином, у нашій моделі коліту метформін покращує проникність, а також зменшує запалення. В експериментах з перемиканням кальцію на клітинах Сако-2 ми продемонстрували, що фармакологічна активація АМРК активатором 991 стимулює повторне збирання з’єднань, а також їх переміщення до плазматичної мембрани. Зокрема, використання нокаутних клітин дозволило визначити, що це процес, який залежить від AMPK.

Наші результати показують, що AMPK відіграє важливу роль у регуляції кишкового бар’єру, особливо в товстій кишці. Фармакологічна активація АМФК забезпечує кращу реепітелізацію кишкового бар’єру на моделі коліту та швидше збирання щільних з’єднань у клітинах Сако-2. Однак для визначення прямих цілей AMPK у цьому контексті необхідні додаткові дослідження. Таким чином, ці результати підкреслюють терапевтичний потенціал AMPK щодо обмеження дефектів кишкового бар'єру.

Ключові слова: AMPK; кишечник; герметичні стики; ожиріння; коліт; Како-2; метформін; з'єднання 991