SD小鼠肠道隐窝变浅,Ki67+增殖细胞和Lgr5+干细胞减少,类器官形成能力显著下降,表明睡眠剥夺直接损伤ISC的自我更新能力(图1)。
图1.UMAP降维显示SD后ISC丰度下降,隐丘类器官形成率降低
“类器官形成实验”作为干细胞功能的黄金标准,成本不高。如果做小鼠模型,强烈建议加上这个体外功能实验,比单纯做IHC染色数细胞更有冲击力。
蛋白组学富集到“翻译负调控”通路,p-eIF2α升高并形成应激颗粒,表明SD在ISC中触发了整合应激反应(图2)。
图2.GO富集分析显示翻译负调控通路上调,WB验证p-eIF2α表达升高
问:蛋白组学筛出的通路怎么验证?
答:筛到“翻译应激”通路后不用测mRNA,直接做WB看p-eIF2α蛋白磷酸化,再做免疫荧光看应激颗粒有没有聚集,两步就做实了。
代谢组学发现SD后5-HT显著升高,Tph1敲除鼠完全抵抗SD肠道损伤,证明EC细胞来源的5-HT是核心驱动因子(图3)。
图3.LC-MS/MS靶向代谢组显示SD后肠道5-HT升高,Tph1敲除回补表型
1.靶向代谢组筛出差异代谢物后,建议用关键酶敲除鼠或药理学抑制剂做因果验证,不能停留在相关性。
2.若条件受限做不了敲除鼠,可先注射短期抑制剂观察表型回补,成本低周期短。
3.多组学联用效果更佳:蛋白组筛应激通路,代谢组锁定效应分子,两套数据逻辑互通可相互支撑。
scRNA-seq显示Htr4在ISC特异性表达,肠道特异性敲除Htr4完全阻断SD损伤,证明5-HT通过HTR4直接作用于ISC(图4)。
图4.单细胞UMAP图显示Htr4在ISC簇特异性高表达,cKO验证其功能
如果不做敲除鼠验证,可以复用公共单细胞数据确认Htr4在ISC中的特异性表达,再结合CellChat分析EC细胞与ISC间的5-HT配受体互作强度,作为功能因果的补充干证据。
SD小鼠行双侧迷走神经切断后,5-HT恢复正常水平,肠道隐窝深度和干细胞数量均回补,证实迷走神经是脑-肠信号传递的必需通路(图5)。
图5.双侧迷走神经切断术阻断SD诱导的肠道损伤和5-HT升高
问:怎么证明信号走的是迷走神经而不是血液?
答:把迷走神经物理切断,SD就伤不到肠道了。这就好比把电话线剪断,大脑再喊肠道也听不见,直接证明这条通路是必须的。
注射ACh可模拟SD表型并升高5-HT。阿托品阻断或Chrm3敲除均能阻断该效应,说明ACh通过上皮Chrm3驱动5-HT风暴(图6)。
图6.腹腔注射ACh模拟SD表型,阿托品阻断或Chrm3敲除回补肠道损伤
推荐“广谱拮抗剂+条件性敲除”的两步定位法。第一步用商业抑制剂快速验证受体家族,第二步用cKO精准定位于某个亚型。不贪多,一个图就讲清楚一件事,非常值得借鉴。
PRV示踪确认DMV是SD激活且唯一投射到肠道的脑区,化学遗传学抑制DMV可挽救SD肠道损伤,证实DMV是该神经环路的起源中枢(图7)。
图7.JPRV-724逆行示踪显示DMV为唯一肠投射核,hM4Di抑制回补表型
1.先用逆行示踪从外周组织往脑区筛,锁定候选核团后,再做c-Fos染色确认该核团是否被模型激活。
2.锁定靶标脑区后,用化学遗传学做双向操控验证因果,比单一方向操控更有说服力。
3.有条件加光纤记录检测钙信号动态变化,与行为或表型时间点对应,证据级别更高。