8月28日，華中科技大學88858cc永利官网史岸冰課題組在Nature Aging上發表了題為“與年齡相關的RAB-10功效下降會損害腸屏障的完整性”（Age-associated decline in RAB-10 efficacy impairs intestinal barrier integrity）的研究論文，闡釋了細胞内膜運輸效能在衰老相關的生理學變化中如何影響腸道屏障完整性。

腸道在生物體與外部威脅（如微生物和毒素）相互作用中扮演着關鍵的屏障角色。然而，随着年齡的增長，動物和人類的腸道功能逐漸減弱，腸道屏障功能障礙可導緻多種疾病的發生，包括炎症性腸病、慢性心力衰竭和哮喘。研究顯示，延長壽命的幹預措施，如降低環境溫度或限制飲食，可以延緩動物腸道屏障功能的下降。近期，通過對模式生物秀麗線蟲的研究，科學家們發現，随着年齡的增長，線蟲中的熱休克轉錄因子HSF-1喪失，導緻ACT-5肌動蛋白磷酸化水平上升，加速了腸道頂膜端微絲骨架網絡的衰退，損害了腸道屏障功能。

腸上皮屏障功能障礙的一個關鍵特征是其無法維持選擇性通透性，這在衰老過程中較為普遍。比如，老齡大鼠腸絨毛微血管的通透性明顯增加；老年人群小腸屏障的滲透性增加，導緻與年齡相關的免疫紊亂。通過在模式系統中開展的研究，學界認識到腸上皮屏障的通透性與細胞間連接的結構和功能完整性密切相關。

脊椎動物腸細胞間連接包括緊密連接和粘附連接，參與維持腸道屏障的完整性和細胞間通訊。秀麗線蟲和脊椎動物的腸上皮細胞間連接在組成和功能上相似。線蟲腸上皮具有單一的頂膜端連接，其功能兼顧緊密連接和粘附連接，是闡明細胞連接組裝和功能的理想研究模型。線蟲頂膜端連接包含三個主要的組成域（圖1）：頂膜端區、粘附連接域和DLG-AJM域。其中，粘附連接域的cadherin-catenin複合物由HMR-1/cadherin、HMP-2/β-catenin、HMP-1/α-catenin和JAC-1/p120組成，DLG-AJM域位于粘附連接域的基膜側，可能參與調節屏障通透性。2018年，史岸冰課題組針對HMP-1/α-catenin分布調控的研究發現，為了将HMP-1精确定位到頂膜端連接區，必須精确地調節内吞循環調控因子RAB-10/Rab10的活性。當幹擾RAB-10的活化時，會導緻HMP-1在側膜上異常分布，引發側膜紊亂和過度延伸。

SDPN-1是哺乳動物PACSINs和果蠅Syndapin的線蟲同源物，已知促進内吞體上肌動蛋白聚合。在成年小鼠中，PACSIN2位于腸細胞的頂膜，調節内吞作用和微絨毛形态。

研究表明，SDPN-1和RAB-10之間存在潛在功能關系。SDPN-1缺失會導緻RAB-10在細胞質中累積，而RAB-10的缺失會導緻SDPN-1在細胞質中擴散，提示SDPN-1是RAB-10功能的潛在負調控因子，而RAB-10是SDPN-1的潛在膜招募因子。然而，本研究發現SDPN-1的膜定位實際上并不是由RAB-10決定，RAB-10缺失細胞中的SDPN-1彌散結構是内吞體形成之前的簇狀前體膜結構，SDPN-1仍附着于這些膜結構，并非是蛋白的細胞質彌散。RAB-10缺失後SDPN-1的膜質比并沒有發生變化，無論有無RAB-10存在SDPN-1始終與膜标記物PI(4,5)P2有很好的共定位。上述證據表明，SDPN-1的内吞體膜定位主要由磷酸肌醇PI(4,5)P2決定，RAB-10與SDPN-1膜募集無關。

進一步，研究人員發現衰老動物腸道通透性的增加主要是由于粘附連接的結構與功能障礙所緻，這與RAB-10缺失造成腸道通透性增加表型一緻，提示RAB-10效能在衰老線蟲中降低，導緻腸道粘附連接完整性受損，且RAB-10功能下降很可能與SDPN-1有關。與此推論一緻，SDPN-1的表達在衰老動物中出現大幅度上調，SDPN-1缺失可導緻RAB-10及其GEF蛋白DENN-4在内吞體上積累，而SDPN-1過表達會造成RAB-10和DENN-4内吞體标記水平降低。綜合這些證據，表明SDPN-1确實是RAB-10功能的負調控因子。進一步的實驗發現，SDPN-1僅與無活性形式的RAB-10(GDP)相互作用，且與RAB-10存在弱共定位，SDPN-1與DENN-4的DENN結構域有相互作用，與DENN-4有非常好的共定位。

為了解RAB-10、SDPN-1和DENN-4/GEF三者之間的功能關系，研究人員通過蛋白體外競争和熒光共振能量轉移(Förster resonance energy transfer, FRET)等多類型實驗表明SDPN-1與DENN-4/GEF競争結合RAB-10，進而抑制RAB-10的激活。進一步，研究人員通過AlphaFold2-Multimer預測并驗證了SDPN-1與DENN-4競争RAB-10(GDP)上的結合界面，降低了DENN-4的GEF效能。

研究提示，SDPN-1/PACSINs可以通過其F-BAR結構域介導的自我互作形成寡聚物。為此，研究人員通過粒徑排除色譜法(size exclusion chromatography, SEC)和多角度光散射(multi-angle light scattering, MALS)聯用，發現SDPN-1存在二聚和六聚兩種寡聚态。蛋白互作實驗表明，SDPN-1主要利用其二聚體形式與DENN-4競争結合RAB-10(GDP)，而六聚體可能是細胞内儲藏庫或自我約束形式。與上述生化、生物物理研究結論一緻，SDPN-1敲低可緩解衰老相關的粘附連接完整性及腸屏障通透性異常。

最後，研究人員發現SDPN-1對RAB-10的抑制作用需要KGB-1/JUN激酶，年齡相關的KGB-1/JUN活性抑制解除是SDPN-1行使RAB-10抑制效能的必要條件，KGB-1可能通過改變SDPN-1的寡聚态來增強其抑制效能。

綜上所述，這項研究在分子水平揭示了衰老相關的内吞循環運輸效能變化對粘附連接組裝的影響，從細胞内膜動态調控的角度揭示了衰老影響腸屏障選擇性通透性的分子過程，為衰老如何影響腸屏障完整性提供了獨特的見解。

華中科技大學博士後研究員張靜是這項研究的第一作者，課題組劉行博士與史岸冰教授為本研究的通訊作者。