学术研究报告：Hirschsprung病中基质-上皮再生性互作障碍促进肠炎发展的机制研究

第一作者及机构
本研究由Zhen Zhang（首都儿科研究所附属儿童医院）、Dorothy Lee（加拿大多伦多病童医院）、Lingya Liu（首都儿科研究所）等共同主导，通讯作者为Qian Jiang（首都儿科研究所）、Agostino Pierro（多伦多病童医院）和Bo Li（多伦多病童医院）。研究成果于2025年7月30日发表于*Science Translational Medicine*（卷17，文章编号eadp4679）。

学术背景
Hirschsprung病（HSCR，先天性巨结肠症）是一种因肠道神经嵴细胞迁移缺陷导致的先天性疾病，特征为远端结肠神经节细胞缺失，常引发危及生命的Hirschsprung相关肠炎（HAEC）。尽管手术切除病变肠段是标准疗法，但术后仍可能发生HAEC。既往研究多聚焦于神经嵴细胞迁移机制，而对HSCR中上皮稳态失衡及HAEC病理机制知之甚少。本研究旨在揭示HSCR患者远端神经节肠段中基质-上皮互作障碍如何导致再生能力受损，从而促进HAEC发生。

研究流程与方法
1. 单细胞RNA测序（scRNA-seq）与细胞图谱构建
- 样本：5例HSCR患者（远端神经节结肠与无神经节直肠）及2例对照组（功能性肠动力障碍患者）的全层结肠组织。
- 方法：通过10x Genomics平台对175,829个细胞进行scRNA-seq，聚类分析鉴定8大类细胞（上皮细胞、成纤维细胞/周细胞、内皮细胞等）。
- 创新点：结合Monocle2拟时序分析和动态时间规整（DTW）技术，量化上皮细胞分化轨迹的延迟。

1. 上皮再生与干细胞动态分析

   • 实验：免疫荧光染色检测增殖标志物Ki67、干细胞标志物LGR5（富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体5）及黏液蛋白MUC2。
     
   • 动物模型：利用内皮素受体B敲除（Ednrb−/−）小鼠模拟HSCR，分析2周龄（无肠炎）和3周龄（HAEC发生）的结肠病理变化。
     
   • 类器官培养：分离人及小鼠结肠隐窝干细胞，在含Wnt3a的培养基中培养，评估类器官生长能力。
     

2. 基质细胞亚群与Wnt信号分析

   • 基质分型：通过标志基因（如PDGFRα、F3、MMP1）鉴定5种基质细胞亚群，发现HSCR远端结肠中促炎性基质4细胞（MMP1+）增多而Wnt分泌型基质2细胞（PDGFRα+）减少。
     
   • 功能验证：基质-上皮共培养实验证明HSCR基质细胞无法支持类器官生长，而布洛芬处理可抑制MMP1+细胞并恢复类器官增殖。
     

3. 数据整合与机制解析

   • 生物信息学：CellPhoneDB分析配体-受体互作，显示Wnt5a-FZD5/LRP5通路活性降低；GSEA证实Wnt/β-catenin信号减弱。
     
   • 临床关联：回顾性分析结肠造口患者样本，证实基质重塑早于肠梗阻发生。
     

主要结果
1. 上皮再生障碍：HSCR远端神经节结肠中，LGR5+干细胞减少，Ki67+增殖细胞比例下降，且MUC2+杯状细胞分化延迟（拟时序分析显示分化峰值滞后）。Ednrb−/−小鼠模型中，2周龄时已出现再生缺陷，3周龄时伴随HAEC发生。
2. 基质细胞重塑：scRNA-seq揭示基质2细胞（Wnt5a+）减少而基质4细胞（MMP1+）特异性富集于HSCR远端结肠。共培养实验表明，HSCR基质细胞通过分泌促炎因子抑制上皮再生。
3. 治疗潜力：布洛芬可下调MMP1+细胞，恢复类器官生长能力（类器官数量增加2.1倍，P<0.01），提示其通过调控基质微环境预防HAEC。

结论与意义
本研究首次揭示HSCR患者远端神经节结肠存在“隐匿性再生缺陷”，由基质细胞介导的Wnt信号衰减和炎症微环境共同驱动，是HAEC发生的关键 precondition。科学价值在于阐明了基质-上皮互作在肠稳态中的核心作用；临床应用上，提出布洛芬靶向基质4细胞或可作为HAEC预防策略，且MMP1表达可能指导手术切缘选择。

研究亮点
1. 创新发现：HSCR中基质细胞亚群失衡早于肠炎发生，挑战了HAEC单纯由梗阻引发的传统观点。
2. 方法学突破：整合scRNA-seq、拟时序分析和动态时间规整，精准解析上皮分化异常。
3. 转化意义：类器官-基质共培养平台为药物筛选提供新工具，布洛芬的再定位具有临床可行性。

其他价值
研究首次报道CLU+ revival stem cells（复活干细胞）在HSCR中的富集，提示再生重编程的早期激活，为干细胞疗法提供新靶点。多中心验证（北京、多伦多、伦敦）增强了结论的普适性。