CKMT1：炎症性肠病治疗的新希望 —— 调控线粒体功能与细胞凋亡的关键角色

为探究 CKMT1 在肠道炎症中的作用，研究人员构建相关小鼠模型，发现其缺失会加重结肠炎，该成果为 IBD 治疗提供新靶点。

　　

炎症性肠病研究新突破：CKMT1 的关键作用

在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，肠道就像一个繁忙的 “加工厂”，不断进行着消化吸收等重要工作。然而，有一种疾病却常常来捣乱，那就是炎症性肠病（IBD），它主要包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）。这两种疾病会让肠道陷入慢性炎症的 “泥沼”，给患者带来极大的痛苦。

近年来，越来越多的研究发现，线粒体在炎症的调控中起着至关重要的作用，它就像是细胞的 “能量工厂”，一旦出现功能障碍，就可能引发一系列问题。在 IBD 的研究中，科学家们也注意到，线粒体功能异常与疾病的发生发展密切相关。比如，约 5% 的 IBD 相关基因位点都和线粒体功能有关，而且在 UC 和 CD 患者的结肠组织活检中，都能观察到线粒体形态的异常。

同时，肌酸激酶（CKs）作为能量代谢的 “调控员”，在细胞的能量缓冲和调节中发挥着重要作用。其中，线粒体肌酸激酶 1（CKMT1）是 CKs 在线粒体中的同工酶，在肠道中高度表达。可奇怪的是，尽管它看起来很重要，但在 IBD 发病机制中的具体作用却一直是个谜。为了揭开这个谜团，来自海军军医大学附属长海医院等多家机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。

研究人员在研究过程中，运用了多种关键技术方法。他们收集了 UC 患者和健康志愿者的结肠组织样本（这些样本来自上海长海医院消化内科招募的人员），并构建了小鼠模型，其中包括通过基因工程技术获得的肠道上皮特异性 Ckmt1 基因敲除（Ckmt1^KOIEC）小鼠。此外，还使用了 Western blotting 技术来检测蛋白质表达水平，通过定量实时聚合酶链反应（qPCR）分析基因表达情况，利用这些技术从分子层面深入探究 CKMT1 的作用机制。

CKMT1 蛋白表达在 UC 中下降

研究人员首先借助人类蛋白质图谱项目数据，发现 CKMT1 在胃肠道中广泛且高度表达，这暗示了它对肠道生理功能的重要性。接着，他们对 UC 患者结肠组织进行分析，通过免疫组化和 Western blotting 检测发现，UC 患者结肠组织中 CKMT1 蛋白表达明显低于健康对照组。在 DSS 诱导的小鼠结肠炎模型中，也得到了类似的结果，并且发现 CKMT1 主要在肠道上皮细胞（IECs）中表达。这一系列结果表明，CKMT1 蛋白表达在 UC 中确实是下降的。

上皮 CKMT1 缺失对小鼠影响不大

研究人员构建了肠道上皮特异性 Ckmt1 基因敲除小鼠，本以为 CKMT1 缺失会带来明显变化，可结果却出乎意料。这些基因敲除小鼠在生长、肠道黏膜结构、肠道屏障功能等方面，与正常小鼠并没有显著差异，也没有出现其他明显的疾病症状。这说明在正常情况下，上皮 CKMT1 缺失不会引起明显的表型变化。

CKMT1 缺乏使小鼠更易患 DSS 诱导的结肠炎

当研究人员用 DSS 处理基因敲除小鼠和正常小鼠后，情况发生了变化。低浓度的 DSS 就能让基因敲除小鼠出现明显的体重下降、结肠炎症状加重，比如结肠长度缩短、疾病活动指数（DAI）评分升高、组织病理损伤更严重等。同时，基因敲除小鼠肠道屏障功能受损更严重，促炎因子水平升高，结肠中浸润的免疫细胞增多。这表明上皮 CKMT1 缺乏会加重 DSS 诱导的小鼠结肠炎。

CKMT1 缺失导致结肠炎时线粒体功能障碍

线粒体功能障碍在 IBD 发病中起着重要作用，研究人员推测 CKMT1 缺失可能会加重这种障碍。通过透射电子显微镜观察发现，DSS 处理后，基因敲除小鼠的线粒体出现肿胀、基质斑驳、膜破裂等损伤。qPCR 分析显示，CKMT1 敲除影响了线粒体生物发生、动力学相关基因的表达，并且导致抗氧化功能缺陷，使基因敲除小鼠结肠组织中活性氧（ROS）水平明显升高。此外，研究还发现，过表达 CKMT1 能保护细胞线粒体膜电位（MMP），维持线粒体的正常形态。这一系列结果表明，CKMT1 缺失会导致结肠炎时线粒体功能障碍。

CKMT1 表达保护 IECs 免受凋亡

线粒体功能障碍常常会引发细胞凋亡，而 IECs 凋亡又是肠道炎症的重要驱动因素。研究人员发现，基因敲除小鼠结肠组织中的凋亡细胞明显增多，相关凋亡蛋白表达也增加。在体外实验中，通过对 IECs 细胞系的研究发现，CKMT1 能够限制细胞内源性和外源性凋亡途径的激活。无论是抑制 CKMT1 表达还是过表达 CKMT1，都能相应地增加或减少细胞凋亡，这表明 CKMT1 表达对保护 IECs 免受凋亡起着关键作用。

CKMT1 缺失通过 RET 增加线粒体 ROS

既然 CKMT1 与细胞凋亡有关，研究人员进一步探究其内在机制。他们发现，CKMT1 缺失会导致细胞内 ROS 增多，而且这些增多的 ROS 主要来源于线粒体电子传递链（ETC）中的反向电子传递（RET）途径。通过使用各种抑制剂和探针进行实验，发现阻断 RET 途径能够减少 ROS 的产生。此外，CKMT1 缺失还会导致辅酶 Q（CoQ）池过度还原、质子动力势（Δp）升高，这些都为 RET - ROS 的产生创造了条件。这说明 CKMT1 缺失会通过 RET 增加线粒体 ROS 的产生。

ROS 诱导的线粒体通透性转换孔（mPTP）开放促进 CKMT1 介导的细胞凋亡

ROS 的增多会诱导 mPTP 开放，而 mPTP 开放又与细胞凋亡密切相关。研究人员发现，TNF - α 刺激后，CKMT1 表达缺失的细胞中 mPTP 开放更明显，而清除 ROS 或抑制 mPTP 开放，都能减少细胞凋亡。同时，他们还发现，mPTP 开放会导致细胞色素 c 等促凋亡蛋白释放，进而激活 caspase，引发细胞凋亡。这表明 RET - ROS 和 ROS 诱导的 mPTP 开放在 CKMT1 缺失导致的 IECs 凋亡中起着重要作用。

在讨论部分，研究人员指出，虽然目前已经明确了 CKMT1 在维持肠道内稳态和线粒体功能方面的关键作用，但对于 CKMT1 介导的 RET - ROS 产生的分子机制，还需要进一步深入研究。不过，这项研究为 IBD 的治疗提供了新的方向，比如可以针对线粒体功能、mtROS 等进行治疗干预。

总的来说，这项研究揭示了 CKMT1 在结肠炎发病机制中的重要作用，它就像一把 “钥匙”，打开了理解 IBD 发病机制的新大门，为未来 IBD 的治疗提供了潜在的新靶点，有望为广大 IBD 患者带来新的希望。