今天给大家解读一篇5月发表在《Cells》上的题目为“ZBTB4 Deficiency Exacerbates DSS-Induced Colitis Through Activating NF-κB Pathway.”的文章。本研究利用ZBTB4基因敲除小鼠模型，结合DSS诱导的急性结肠炎模型，发现ZBTB4缺失会显著加重小鼠的结肠炎症状。RNA测序和Western blot分析表明，ZBTB4缺失通过上调Serpine1表达，激活了下游的NF-κB信号通路。使用NF-κB抑制剂JSH-23可以逆转ZBTB4缺失的加重效应。进一步的药物筛选发现，天然化合物Handelin能够上调ZBTB4的表达。体内实验证实，Handelin对结肠炎的治疗效果严格依赖于ZBTB4的存在，因为在ZBTB4敲除小鼠中Handelin无效。（请持续关注我们，每天为您解读最新见刊的文献!）想薅生信资料羊毛？直接在对话框回复 “资料”，免费领取干货大礼包！包括数据集、绘图代码、图表复现、思路总结、参考文献……0代码！鼠标点点点即可轻松完成5-10分生信SCI全文复现！
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题目：《ZBTB4缺乏通过激活NF-κB通路加重DSS诱导的结肠炎》ZBTB4 Deficiency Exacerbates DSS-Induced Colitis Through Activating NF-κB Pathway
发表期刊：Cells
影响因子：5.2
研究背景：
- 疾病现状
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性、复发性炎症性肠病，现有治疗方案存在复发率高和副作用多等局限性。 - 蛋白家族
含锌指和BTB结构域的ZBTB转录因子家族在免疫调控中发挥重要作用，其中部分成员（如ZBTB33/Kaiso）已被证实影响肠道功能。 - 研究缺口
尽管ZBTB4在多种癌症中的作用已有研究，且其在系统型幼年特发性关节炎（sJIA）中参与炎症调控，但它在溃疡性结肠炎（UC）中的具体作用和机制尚不明确。
研究思路：
- 表型观察
通过构建ZBTB4全身敲除小鼠，利用DSS诱导结肠炎模型，观察ZBTB4缺失对疾病严重程度（体重、结肠长度、DAI评分、组织病理学）和炎症因子水平的影响。 - 机制探索
利用RNA-seq分析比较WT和ZBTB4-/-小鼠结肠组织的转录组差异，结合基因集富集分析（GSEA）锁定关键信号通路（NF-κB）和核心差异基因（Serpine1），并通过Western blot进行验证。 - 因果验证
使用NF-κB特异性抑制剂（JSH-23）处理DSS诱导的结肠炎小鼠，观察其对ZBTB4缺失所致的加重表型是否有逆转作用，以证明NF-κB通路的关键介导作用。 - 药物发现与验证
整合数据库筛选能上调ZBTB4的天然化合物，通过细胞实验（RT-qPCR、Western blot）初筛，重点验证Handelin的效果。最后，在WT和ZBTB4-/-小鼠中进行体内药效实验，验证Handelin的抗结肠炎作用是否依赖ZBTB4。
研究亮点：
- 发现新角色
首次揭示了ZBTB4在溃疡性结肠炎中的关键抑制作用，其缺失可加重病情。 - 阐明新机制
明确了ZBTB4通过调控Serpine1/NF-κB信号轴来抑制结肠炎的分子机制。 - 鉴定新化合物
通过整合药物筛选，鉴定出Handelin可作为ZBTB4的天然激动剂，为UC治疗提供了新候选药物。
研究结果：
- ZBTB4缺失加重结肠炎
与WT小鼠相比，DSS处理的ZBTB4-/-小鼠表现出更显著的体重减轻、结肠缩短、DAI评分升高、脾脏指数增大以及结肠组织中TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高。H&E染色也显示ZBTB4-/-小鼠结肠结构破坏和炎症细胞浸润更严重。 - ZBTB4缺失激活Serpine1/NF-κB通路
RNA-seq分析显示，ZBTB4-/-小鼠的结肠组织中NF-κB信号通路显著富集，且Serpine1表达上调超过40倍。Western blot进一步证实了ZBTB4-/-小鼠结肠组织中Serpine1蛋白和磷酸化p65蛋白水平上升。 - NF-κB通路是关键介导因子
使用NF-κB抑制剂JSH-23处理，能够显著逆转ZBTB4缺失导致的体重减轻、结肠缩短、DAI升高等加重表型，以及组织病理学损伤。 - Handelin以ZBTB4依赖方式缓解结肠炎
Handelin在NCM460细胞中能显著上调ZBTB4的mRNA和蛋白水平。Handelin口服给药能提高小鼠结肠中ZBTB4蛋白水平。Handelin治疗显著改善了WT小鼠的结肠炎症状和病理损伤，但对ZBTB4-/-小鼠无任何保护作用。
研究总结：
- 核心结论
ZBTB4是溃疡性结肠炎（UC）的一个关键抑制因子，其通过抑制Serpine1表达和NF-κB信号通路来发挥保护作用。天然化合物Handelin可作为ZBTB4的激动剂，通过上调ZBTB4表达来有效缓解UC。 - 机制讨论
研究建立了“ZBTB4缺失→Serpine1上调→NF-κB通路过度激活→加剧结肠炎症”的分子机制链，并证明了NF-κB通路是ZBTB4缺失导致疾病恶化的核心介导因素。 - 潜在意义
研究不仅为UC的治疗提供了新的潜在靶点（ZBTB4）和先导化合物（Handelin），还提示ZBTB4可能作为连接慢性炎症与结肠炎相关结直肠癌（CAC）的桥梁，值得未来深入研究。
结果译文：
1. ZBTB4缺乏加剧了DSS诱导的结肠炎
2.ZBTB4缺乏增加了DSS诱导结肠炎小鼠结肠中Serpine1的表达并激活了NF-κB通路
为了研究ZBTB4在结肠炎中作用的机制，我们使用DSS处理的WT和ZBTB4-/-小鼠的结肠组织进行了RNA测序（RNA-seq）。RNA-seq数据的基因集富集分析（GSEA）显示，与WT相比，ZBTB4-/-小鼠中NF-κB信号通路显著富集（图2A、B）。比较转录组分析在两组之间检测到的19,097个转录本中鉴定出2152个差异表达基因（DEG）。在这些基因中，我们发现ZBTB4-/-小鼠中有834个基因上调和1318个基因下调（定义为|log2倍数变化|≥2且p<0.05）（图2C）。值得注意的是，ZBTB4-/-小鼠中Serpine1的表达量比WT高出40倍以上（图2D）。已有研究表明，Serpine1通过促进p65（RelA）（NF-κB转录因子复合物的核心亚基）的核转位，成为NF-κB信号通路的关键激活因子[21]。因此，我们决定进行实验以研究Serpine1和NF-κB在ZBTB4对DSS诱导结肠炎保护作用中的作用。我们的Western blot分析证实了ZBTB4-/-小鼠结肠组织中Serpine1的上调。更重要的是，我们观察到p65（NF-κB复合物的活性形式）磷酸化增加（图2E）。总之，这些结果表明，在DSS诱导的结肠炎期间，ZBTB4缺乏导致Serpine1上调和NF-κB信号级联的激活。
3.ZBTB4缺乏通过激活NF-κB通路加剧溃疡性结肠炎
我们上述数据表明ZBTB4缺乏增强了NF-κB的活性。然后，我们决定进行实验以检验NF-κB激活是否介导ZBTB4缺乏对溃疡性结肠炎的加剧作用。为了验证这种可能性，我们在给予DSS的同时用JSH-23（一种特异性NF-κB抑制剂）处理小鼠，如图3A所示。结果，JSH-23处理显著逆转了ZBTB4缺乏的加剧效应，包括体重和结肠长度，并降低了ZBTB4-/-小鼠的疾病活动指数（DAI）评分和脾脏指数（图3B-F）。此外，不同组结肠组织中的Serpine1表达与DSS诱导结肠炎的严重程度一致，表明在DSS诱导结肠炎期间，ZBTB4缺乏导致Serpine1上调和NF-κB信号级联的激活（图S3A,B）。结肠切片的H&E染色也表明JSH-23对ZBTB4缺乏诱导的结肠炎具有减轻作用（图3G）。综上所述，这些发现表明NF-κB激活介导了ZBTB4缺乏对溃疡性结肠炎的加剧作用。
4.手参内酯以ZBTB4依赖的方式减轻溃疡性结肠炎
我们上述数据证明ZBTB4缺乏加剧了小鼠的溃疡性结肠炎。这些发现表明ZBTB4可以保护小鼠免受DSS诱导的结肠炎，我们推断上调ZBTB4可能减轻溃疡性结肠炎。因此，我们接下来试图寻找能够增强ZBTB4表达的药理学试剂。我们使用比较毒物基因组学数据库（CTD）、中药系统药理学数据库（TCMSP）和MedChemExpress（MCE）化合物库进行了综合药物筛选，以识别与ZBTB4表达、自身免疫性疾病和NF-κB信号通路相关的天然化合物，如图S2A所示。用候选化合物处理NCM460细胞，然后通过RT-qPCR测量ZBTB4表达。我们发现手参内酯（handelin）处理导致ZBTB4表达水平最高（图S2B和4A）。Western blot分析也确定手参内酯是激活ZBTB4表达的潜在化合物（图4B）。为了验证手参内酯的体内功效，小鼠口服给予溶媒或手参内酯7天。然后，收集结肠组织并通过Western blot测量ZBTB4表达。与溶媒组相比，手参内酯处理的小鼠ZBTB4表达显著增加（图4C）。鉴于这一观察结果，我们假设手参内酯可能以ZBTB4依赖的方式改善结肠炎。为了验证这种可能性，我们用handelin或溶媒以及DSS处理WT和ZBTB4-/-小鼠（图4D）。每天监测体重和DAI评分。结果，handelin处理显著减轻了WT小鼠中DSS诱导的体重减轻和DAI变化，但对ZBTB4-/-小鼠没有影响（图4E、F）。处死小鼠后，我们发现handelin显著减轻了WT小鼠的结肠缩短和脾肿大，但对ZBTB4-/-小鼠没有影响（图4G、H）。此外，H&E染色进一步证实了handelin在WT而非ZBTB4-/-小鼠中的抗结肠炎作用。总之，这些结果表明handelin的抗结肠炎作用是依赖于ZBTB4的。
更多结果和补充图表：doi： 10.3390/cells15100929
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