近期，CIMR国际免疫学会议邀请知名学者苏冰教授作专题报告。苏冰教授长期关注MAPK信号通路在免疫调控、组织稳态及疾病发生中的作用，尤其强调组织损伤后的修复过程并非仅由上皮细胞自主完成，而是依赖局部基质细胞、免疫细胞与干细胞之间形成的动态微环境。本次报告围绕“MAP3K2调控的肠道基质细胞如何构建损伤应答型干细胞生态位”展开，重点介绍了其团队在DSS诱导结肠损伤模型中的研究进展。研究鉴定出一类位于结肠隐窝底部、具有CD81⁺CD34⁺CD138⁻表型的MAP3K2-regulated intestinal stromal cells（MRISCs），并发现这些细胞能够感知损伤相关活性氧信号，通过ROS–MAP3K2–ERK5–KLF2通路增强R-spondin 1表达，进而放大WNT信号、维持LGR5⁺肠道干细胞并促进受损肠上皮再生。该研究揭示了肠道基质细胞并非被动的结构支持成分，而是能够主动感知组织损伤并调控干细胞修复反应的重要功能性细胞群。

一、研究背景

肠上皮具有极强的更新和损伤修复能力，这一过程依赖位于肠隐窝底部的肠道干细胞，尤其是LGR5⁺ intestinal stem cells（ISCs）。ISC的维持不仅取决于细胞自身状态，还高度依赖周围基质细胞提供的WNT、R-spondin、BMP拮抗因子等旁分泌信号。

此前研究已经证明，肠道间充质基质细胞具有明显的异质性，包括肌成纤维细胞、端细胞、CD34⁺基质细胞、trophocytes等不同亚群。然而，仍有两个关键问题尚未解决：在急性肠损伤发生后，究竟是哪一类基质细胞负责增强干细胞再生信号？损伤信号如何被基质细胞感知，并进一步转化为支持ISC存活和扩增的分子信号？

MAP3K2又称MEKK2，是MAP3K家族中的丝氨酸/苏氨酸激酶。该研究从Map3k2缺失小鼠在DSS结肠炎中的严重表型出发，逐步定位MAP3K2发挥作用的细胞类型，并解析其下游信号机制。

二、精彩回顾

DSS处理后，Map3k2⁻/⁻小鼠表现出更加严重的体重下降、结肠缩短和黏膜损伤，同时杯状细胞相关基因以及Lgr5、Ascl2和Hopx等肠道干细胞标志物明显下降。

LGR5–EGFP报告和谱系示踪实验进一步显示，Map3k2缺失导致功能性LGR5⁺隐窝干细胞及其再生后代显著减少。骨髓嵌合实验表明，该保护作用主要来源于非造血组织驻留细胞；Vil1-cre介导的上皮细胞特异性Map3k2敲除并未明显加重DSS结肠炎，而Col1a2-creERT2介导的基质细胞特异性敲除则导致更严重的肠道损伤、Lgr5下降和Il6升高。

结论：MAP3K2主要通过肠道间充质基质细胞，而非免疫细胞或肠上皮细胞，维持损伤后的LGR5⁺肠道干细胞和组织再生。

结肠转录组分析显示，DSS处理后Map3k2⁻/⁻小鼠的WNT信号通路显著下调，包括Axin2、Fzd8等WNT靶基因降低，而Notch和EGF通路未出现相同程度的改变。在WNT调节因子中，Rspo1表现出明显的MAP3K2依赖性，而Rspo3基本不受影响。RNAscope结果显示，DSS能够特异性诱导野生型小鼠结肠隐窝底部区域表达Rspo1，但这一局部诱导在Map3k2⁻/⁻小鼠中明显受损。进一步补充重组R-spondin 1能够：缓解Map3k2⁻/⁻小鼠的体重下降和结肠炎，恢复Lgr5表达并且局部增强Axin2等WNT信号靶基因。

结论：R-spondin 1是MAP3K2保护肠道干细胞和促进组织修复的关键下游效应分子。

细胞分选显示，Rspo1和Map3k2主要富集于GP38⁺CD90^med肠道基质细胞。作者进一步对11,495个GP38⁺CD90^med基质细胞进行单细胞RNA测序，鉴定出10个不同的基质细胞簇。其中cluster 5细胞具有以下表型：CD45⁻CD31⁻CD326⁻GP38⁺CD90med CD81⁺CD34⁺CD138⁻。该细胞群高表达Rspo1、Penk、Sfrp4、Ebf1和Pcolce2等基因。DSS处理后，野生型cluster 5细胞中的Rspo1显著上调，而Map3k2缺失后这一诱导基本消失。因此将该细胞群命名：MAP3K2-regulated intestinal stromal cells，MRISCs。

空间成像及Rspo1报告小鼠显示，MRISCs位于结肠隐窝基底部，与LGR5⁺肠道干细胞相邻。功能实验进一步证明：（1）MRISCs比非MRISCs和cluster 2细胞更有效地促进结肠类器官生长；（2）R-spondin 1中和抗体可抑制MRISCs的促类器官作用；（3）野生型MRISCs在DSS刺激后支持类器官生长的能力增强；（4）Map3k2⁻/⁻ MRISCs不能获得这种损伤诱导性增强作用；（5）原位移植野生型MRISCs可恢复受损结肠中的Rspo1、Axin2和Lgr5表达。

结论：MRISCs是一类位于结肠隐窝底部、通过产生R-spondin 1直接支持肠道干细胞的损伤应答型基质细胞。

ATAC-seq分析显示，MRISCs具有区别于CD34单阳性基质细胞、CD138⁺基质细胞和肌成纤维细胞的独特染色质开放特征。Cd81和Rspo1启动子在MRISCs中具有特异性可及性，说明MRISCs不仅是暂时的激活状态，而是一个转录组和表观遗传组均相对独立的基质细胞亚群。

转录因子分析发现，Rspo1启动子中存在KLF结合位点，且Klf2是DSS处理后受到MAP3K2调控的关键KLF家族成员。进一步实验表明：KLF2可直接结合Rspo1启动子；Klf2过表达促进Rspo1表达；Klf2敲低抑制Rspo1表达；H₂O₂能够诱导Klf2和Rspo1表达；该诱导依赖MAP3K2；Map3k2缺失削弱H₂O₂诱导的ERK5和JNK活化；只有ERK5抑制剂能够显著抑制Klf2和Rspo1；体内使用ROS清除剂NAC可抑制DSS诱导的Rspo1表达。

结论：肠道损伤产生ROS → 激活MRISCs中的MAP3K2 → 激活ERK5 → 上调KLF2 → KLF2结合Rspo1启动子 → 增加R-spondin 1 → 放大WNT信号 → 维持LGR5⁺干细胞和肠道再生。

三、结论与启示

本文发现了一类位于结肠隐窝底部、具有独特转录组和表观遗传特征的基质细胞，即MRISCs。该细胞群在稳态下具有一定的干细胞支持功能，而在肠道损伤后，通过ROS感知系统激活MAP3K2–ERK5–KLF2信号轴，显著增强R-spondin 1表达。R-spondin 1进一步放大WNT信号，维持LGR5⁺肠道干细胞并促进受损结肠修复。Map3k2缺失不会显著消除MRISCs，却使其失去损伤后的功能性激活能力。

因此，本文最重要的认识是：干细胞生态位并非静态结构，而是一种能够感知组织损伤、启动应激信号并增强再生因子输出的动态调控系统。从研究设计角度看，这篇文章的突出价值在于，将动物疾病表型、细胞特异性遗传学、单细胞测序、空间定位、表观遗传分析、类器官功能实验、细胞移植和分子补救实验整合在同一条因果链中，为研究MAP3K家族成员在特定细胞和压力环境中的功能提供了较完整的范式。

Reference

Ningbo Wu , Hongxiang Sun. MAP3K2-regulated intestinal stromal cells define a distinct stem cell niche. Nature. 2021 Apr; 592(7855): 606-610. doi: 10.1038/s41586-021-03283-y. Epub 2021 Mar 3.