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TAS2R46通过激活SGK3/NF-κB通路和增强SNX16/E-cadherin轴改善糖尿病肠道屏障损伤，其 agonists 抑制高糖培养的Caco-2细胞炎症反应，机制涉及NF-κB信号通路抑制和肠道上皮细胞结构修复。
Jiang-Meng Wang|Sai Tian|Jing-Yu Duan|Chun-Ping Zhang|Yao-Wu Liu
江苏新药研究与临床药学重点实验室，徐州医科大学，中国江苏省徐州市221004
摘要
苦味受体46（TAS2R46）在肠上皮细胞中的基因丰度较高；然而，TAS2R46的生物学功能尚不清楚。糖尿病引起的肠屏障损伤已被广泛认识，但其分子机制仍需阐明。因此，本研究旨在验证TAS2R46信号传导在改善糖尿病导致的肠屏障损伤中起着关键作用，并阐明其潜在的分子机制。在本研究中，我们发现TAS2R46激动剂奎宁能够改善肠屏障功能障碍，这通过增加封闭蛋白1（Zonula occluden 1）、闭合蛋白（occludin）和E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达得到证实；同时，使用PAS和H&E染色方法观察到糖尿病小鼠结肠中的糖原沉积减少，肠细胞形态也有所改善。此外，奎宁激活了TAS2R46信号传导，表现为结肠中TAS2R46及其关键下游因子磷脂酶C β2（phospholipase C β2）的表达升高。进一步研究发现，TAS2R46激动剂士的宁（strychnine）和氢化可的松（hydrocortisone）在高糖培养的Caco-2细胞（一种人类肠上皮细胞系）中能够减轻肠上皮屏障损伤、激活TAS2R46信号传导并抑制促炎性NF-κB信号通路；而当阻断或敲低TAS2R46时，这些效应消失。RNA测序结果显示，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SGK3（serine/threonine protein kinase SGK3）和转运蛋白SNX16（transport protein SNX16）的上调可能介导了TAS2R46激活的作用。总之，TAS2R46信号传导的激活通过激活SGK3/NF-κB通路和增强肠道中的SNX16/E-钙黏蛋白轴，有助于缓解糖尿病引起的肠屏障损伤。
引言
糖尿病性肠病是糖尿病患者常见的胃肠道并发症，表现为便秘、腹痛、腹泻或便秘与腹泻交替等症状，这些症状由多种因素引起。高血糖会引发肠屏障功能障碍，增加肠道感染的风险（Thaiss等人，2018年；Wang等人，2014年）。此外，慢性炎症会改变肠道黏膜并导致1型糖尿病患者的分段丝状细菌丢失（Rouland等人，2022年）。这些研究表明，肠屏障功能障碍和炎症在糖尿病性肠病的发病机制中起着重要作用，但其具体机制仍需进一步研究。
口腔外组织广泛表达苦味受体（TAS2Rs），它们是味蕾中对苦味化合物和某些药物具有敏感性的化学传感器。胃肠道中的TAS2Rs是最早且研究最深入的（Depoortere，2014年；Rozengurt，2006年；Wu等人，2002年）。然而，大多数研究主要集中在肠内分泌激素的释放和代谢调控方面（Raka等人，2019年；Xie等人，2018年），并且GLP-1（glucagon-like peptide 1）是TAS2Rs激活后释放的主要肠道激素（Huang等人，2022年；Jalsevac等人，2024年；Kim等人，2014年）。重要的是，TAS2Rs还参与肠道炎症的调节，例如α- gustducin的缺乏会加重小鼠的炎症性肠病（Du等人，2018年；Feng等人，2018年），而Tas2r105则能缓解肠道炎症（Lan等人，2025年）。最近的研究表明，Tas2r143通过NF-κB信号通路调节TM4细胞中的血-睾丸屏障紧密连接蛋白的表达（Wang等人，2024b）。我们的最新研究发现，TAS2R4的激活通过抑制NF-κB信号通路和NLRP3炎性体（NLRP3 inflammasome）来减轻高糖环境下足细胞（podocytes）和肾小球中的足细胞裂隙隔膜及适配蛋白的损伤（Gu等人，2025年；Gu等人，2024年）。此外，GLP-1还具有抗炎作用（Alharbi，2024年；Lee和Jun，2016年；Skrobucha等人，2024年），TAS2Rs可能通过GLP-1来减轻肥胖引起的炎症（Koh等人，2022年）。然而，目前尚不清楚TAS2Rs是否在缓解长期高血糖引起的肠道屏障损伤中发挥作用，以及炎症抑制是否有助于TAS2Rs在糖尿病中的益处。
Caco-2细胞除了作为肠内分泌细胞外，还常被用作研究肠道的肠上皮细胞模型。我们之前的研究表明，Caco-2细胞高度表达TAS2R14，其激活可促进GLP-1的分泌（Huang等人，2022年）。随后发现，Caco-2细胞中TAS2R31、TAS2R30、TAS2R46和TAS2R14的表达量也较高；进一步研究显示，长期高糖仅降低了TAS2R46的表达。巧合的是，与Caco-2细胞来源相同的NCI-H716细胞中也表现出高水平的TAS2R31、TAS2R46和TAS2R14表达（Kim等人，2014年）。此外，TAS2R46的激活已被证实具有抗炎和抗氧化应激作用（Talmon等人，2020年；Talmon等人，2024年）。因此，选择TAS2R46来研究长期高糖对肠上皮损伤的影响。
在本研究中，我们首先探讨了非选择性TAS2R46激动剂奎宁（Meyerhof等人，2010年）是否能够减轻糖尿病小鼠结肠的肠屏障损伤；接着研究了TAS2R46特异性激动剂士的宁（Meyerhof等人，2010年）和选择性TAS2R46激动剂氢化可的松（Clark等人，2012年）在慢性高糖条件下是否能够缓解Caco-2细胞的肠上皮屏障损伤；最后从抗炎角度阐明了其作用机制。本研究揭示了TAS2R46在肠上皮屏障和炎症性肠病中的重要作用，并为糖尿病性肠病的研究提供了新的思路。
动物实验
实验所用动物为雄性C57BL/6小鼠（体重22–25克），由中国徐州医科大学新药研究与临床药学重点实验室的实验动物房饲养。所有小鼠生活在受控的湿度（50% ± 10%）、温度（24 ± 1°C）和光照（12小时昼夜循环）环境中，可自由摄取饲料和饮水。所有动物实验均遵循人道动物护理标准进行。实验获得徐州医科大学动物伦理委员会的批准。
奎宁改善了糖尿病小鼠的肠屏障功能障碍
上皮屏障功能依赖于连续的细胞层以及封闭上皮细胞间间隙的连接结构。本研究中，H&E染色（图1A）显示，长期高血糖会损害1型糖尿病小鼠的肠屏障结构；而奎宁改善了小鼠的肠屏障形态，表现为隐窝结构恢复、杯状细胞增多、炎症细胞浸润减少等。
讨论
口腔外的TAS2Rs有助于调节机体稳态并增强免疫防御系统（D'Urso和Drago，2021年；Harmon等人，2021年）。本研究证实，TAS2R46信号传导的激活能够减轻糖尿病状态下的肠屏障损伤，并验证了TAS2R46的抗炎作用。我们的发现揭示了TAS2R46在保护肠道方面的关键作用，进一步巩固了其在肠道健康中的核心地位。
作者贡献声明
Jiang-Meng Wang：数据可视化、方法学设计、实验实施。Sai Tian：数据可视化、实验实施。Jing-Yu Duan：数据可视化、数据分析。Chun-Ping Zhang：论文撰写、审稿与编辑、资源协调。Yao-Wu Liu：初稿撰写、项目管理、概念构思。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
