《Cell Death & Disease》：Tryptophan metabolic gatekeeping in epithelial repair: GPR35-KLF5 circuitry decodes mucosal damage signals for repair programming
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本研究针对溃疡性结肠炎（UC）中肠黏膜损伤修复障碍的临床难题，揭示了G蛋白偶联受体35（GPR35）通过独特的"三明治"结构（R151-KA-H168）感知色氨酸（Trp）-犬尿氨酸（KYN）-犬尿酸（KA）代谢轴异常，进而经PI3K-AKT-mTOR通路激活转录因子KLF5，驱动肠上皮细胞（IECs）增殖与迁移相关基因（如EGF、TFF3、TGF-β1/3、MMP1/13）表达，最终程序化启动肠黏膜修复。该发现为UC的黏膜愈合治疗提供了新靶点。
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性复发性炎症性肠病，被世界卫生组织列为现代难治性疾病之一。其核心病理特征之一是肠黏膜屏障功能损伤，而肠上皮细胞（IECs）的增殖与迁移是黏膜修复的生理基础。然而，IECs如何感知肠黏膜损伤信号，并启动修复程序的分子机制尚不明确。
为解决这一难题，广州医科大学附属广州市第八人民医院消化内科团队在《Cell Death and Disease》发表研究，揭示了色氨酸（Trp）代谢产物犬尿酸（KA）通过G蛋白偶联受体35（GPR35）感知损伤信号，经PI3K-AKT-mTOR通路激活转录因子KLF5，进而程序化驱动肠黏膜修复的分子环路。该研究首次提出"代谢门控"机制，为UC的黏膜愈合治疗提供了新策略。
关键技术方法
研究利用临床UC患者肠黏膜组织样本（n=10）进行RNA测序（RNA-Seq）和蛋白验证；通过CRISPR/Cas9技术构建GPR35和KLF5基因敲除的肠上皮细胞系（CCD841 CoN和FHC）；采用分子对接技术解析GPR35与KA的"三明治"结合模式（R151-KA-H168）；通过葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的大鼠结肠炎模型，结合抑制剂（如KATII抑制剂PF-04859989、KLF5抑制剂ML264）干预，动态评估肠黏膜修复表型；利用转录因子结合位点分析（EPD数据库）和通路富集分析（KEGG）筛选下游效应分子。
研究结果
1. KLF5是GPR35介导肠黏膜修复的关键效应器
RNA-Seq分析显示，UC患者病变肠黏膜中Trp-KYN-KA代谢关键酶（IDO、KYNAT）表达上调。KA处理可诱导肠上皮细胞基因重编程，且GPR35敲除后此效应被逆转。基因本体（GO）分析表明差异基因富集于细胞增殖与迁移相关通路。KA以剂量依赖性方式促进IECs增殖与迁移，该效应依赖于GPR35。进一步通过转录因子结合位点分析锁定KLF5为调控增殖迁移相关基因（EGF、TFF3等）的核心转录因子，且在UC患者肠黏膜中KLF5表达显著升高。
2. KLF5通过协调IECs增殖与迁移执行修复程序
KLF5敲除显著抑制KA诱导的IECs增殖、迁移及相关基因表达。在GPR35敲除细胞中过表达KLF5可部分恢复修复表型，但KA的剂量依赖性效应消失，表明KLF5是GPR35下游直接执行修复程序的关键节点。动物实验显示，KLF5抑制剂ML264干预加重DSS诱导的结肠炎病理损伤，并延缓修复过程中体重恢复、疾病活动指数（DAS）下降及炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）清除。
3. PI3K/AKT级联解码GPR35信号至KLF5依赖性修复指令
KEGG富集分析提示GPR35下游信号涉及PI3K/AKT与MAPK通路。KA可激活PI3K/AKT和MEK/ERK通路，但仅PI3K/AKT通路特异性调控KLF5表达。使用PI3K抑制剂（PF-04691502）、AKT抑制剂（MK-2206）或mTOR抑制剂（Rapamycin）均能阻断KA对KLF5表达及IECs增殖迁移的促进作用。PI3K激动剂（740Y-P）可模拟KA效应，且该效应不受GPR35敲除影响，但被KLF5敲除阻断。
4. GPR35通过耦合Trp代谢流至KLF5输出驱动IECs修复
调控Trp-KYN-KA代谢流发现，KYN需转化为KA才能激活PI3K/AKT-KLF5轴；抑制KATII（KYN转氨酶）可阻断该过程，而外源KA可逆转此效应。GPR35敲除或关键位点突变（R151A、H168A）使IECs丧失对Trp代谢异常的感知能力，导致下游信号传导中断。分子对接显示GPR35通过R151位点阳离子-π键和H168位点π-π堆叠与KA形成"三明治"结构，确保代谢监测特异性。
5. GPR35介导的异常Trp代谢感知通过KLF5驱动肠黏膜修复
在DSS结肠炎模型中，外源KA干预可通过激活GPR35-PI3K/AKT-KLF5轴加速肠黏膜修复，表现为组织病理损伤减轻、黏液屏障恢复及炎症消退。抑制GPR35（CID2745687）、KLF5（ML264）或PI3K（PF-04691502）均阻断KA的修复促进作用，且修复速率在抑制剂撤除后显著加快。
结论与意义
本研究首次阐明GPR35作为Trp代谢"门控"受体，通过"三明治"结构识别KA，经PI3K-AKT-mTOR通路激活KLF5依赖性转录重编程，驱动IECs增殖与迁移，最终启动肠黏膜修复程序。该机制揭示了代谢物-受体互作在黏膜稳态维持中的核心作用，为UC的黏膜愈合治疗提供了以GPR35-KLF5电路为靶点的新干预策略。
