小鼠肠上皮细胞的主要类型与功能机制及研究应用！

 

一、知识概述

 

小鼠肠上皮细胞是肠道黏膜的主要构成部分，形成物理和免疫屏障，同时负责营养吸收、分泌及信号传导。作为研究人类肠道生理与疾病的模型，小鼠肠上皮细胞被广泛应用于生物医学研究。

 

二、结构特征

 

1、极性结构：顶膜面向肠腔，富含微绒毛（刷状缘），显著增加吸收面积；基底膜连接基质。

 

2、紧密连接：细胞间通过紧密连接蛋白（如claudins、occludin）形成屏障，防止病原体入侵。

 

三、主要细胞类型及功能

 

1、吸收细胞（Enterocytes）：

 

功能：主司营养吸收（如葡萄糖、氨基酸），表达消化酶（如蔗糖酶-异麦芽糖酶）。

 

标记物：碱性磷酸酶（ALP）、脂肪酸结合蛋白（FABP）。

 

2、杯状细胞（Goblet Cells）：

 

功能：分泌黏液层（主要成分为Muc2蛋白），润滑并保护上皮。

 

标记物：Muc2、TFF3。

 

3、潘氏细胞（Paneth Cells）：

 

分布：位于小肠隐窝基部。

 

功能：分泌抗菌肽（如溶菌酶、防御素）、支持干细胞微环境。

 

标记物：Lysozyme、Defensinα5。

 

4、肠内分泌细胞（Enteroendocrine Cells）：

 

功能：分泌激素（如5-羟色胺、GLP-1），调控代谢与肠蠕动。

 

标记物：Chromogranin A、特定激素（如Ghrelin）。

 

5、干细胞（Intestinal Stem Cells, ISCs）：

 

位置：隐窝底部（+4位置及Lgr5+基底柱状细胞）。

 

功能：自我更新并分化为各类上皮细胞。

 

标记物：Lgr5、Bmi1。

 

四、生命周期与更新

 

1、更新周期：约3-5天，由隐窝干细胞分裂后向上迁移至绒毛顶端脱落。

 

2、调控机制：Wnt/β-catenin通路维持干细胞增殖；Notch信号决定细胞分化方向。

 

五、分子机制

 

1、Wnt信号：驱动干细胞增殖，缺失导致隐窝消失。

 

2、BMP信号：抑制隐窝过度增殖，与Wnt拮抗。

 

3、Hippo-YAP通路：参与损伤修复与再生。

 

六、研究应用

 

1、疾病模型：炎症性肠病（IBD）、结直肠癌（如APC突变模型）、感染（如沙门氏菌）。

 

2、类器官培养：利用Lgr5+干细胞在含EGF、Noggin、R-spondin的基质中形成3D结构，模拟肠道功能。

 

3、药物开发：评估药物吸收效率及毒性（如Caco-2细胞替代模型）。

 

七、技术进展

 

1、谱系追踪：通过Cre-Lox系统标记干细胞后代，研究分化轨迹。

 

2、单细胞测序：解析细胞异质性及分化动态。

 

八、注意事项

 

1、区域差异：小肠侧重营养吸收，大肠主司水分吸收与黏液分泌。

 

2、免疫互作：上皮细胞与肠道菌群及免疫细胞（如巨噬细胞）协同维持稳态。

 

总结：小鼠肠上皮细胞是高度动态且异质化的群体，其研究为理解肠道生理、疾病机制及治疗策略提供了关键模型。技术方法的进步持续推动该领域的深入探索。

 

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