TNFAIP3 Maintains Intestinal Barrier Function and Supports Epithelial Cell Tight Junctions./Kolodziej LE, Lodolce JP, Chang JE, Schneider JR, Grimm WA, Bartulis SJ, Zhu X, Messer JS, Murphy SF, Reddy N, Turner JR, Boone DL./PLoS One. 2011;6(10):e26352. Ep

Tight junctions between intestinal epithelial cells mediate the permeability of the intestinal barrier, and loss of intestinal barrier function mediated by TNF signaling is associated with the inflammatory pathophysiology observed in Crohn's disease and celiac disease. Thus, factors that modulate intestinal epithelial cell response to TNF may be critical for the maintenance of barrier function. TNF alpha-induced protein 3 (TNFAIP3) is a cytosolic protein that acts in a negative feedback loop to regulate cell signaling induced by Toll-like receptor ligands and TNF, suggesting that TNFAIP3 may play a role in regulating the intestinal barrier. To investigate the specific role of TNFAIP3 in intestinal barrier function we assessed barrier permeability in TNFAIP3(-/-) mice and LPS-treated villin-TNFAIP3 transgenic mice. TNFAIP3(-/-) mice had greater intestinal permeability compared to wild-type littermates, while villin-TNFAIP3 transgenic mice were protected from increases in permeability seen within LPS-treated wild-type littermates, indicating that barrier permeability is controlled by TNFAIP3. In cultured human intestinal epithelial cell lines, TNFAIP3 expression regulated both TNF-induced and myosin light chain kinase-regulated tight junction dynamics but did not affect myosin light chain kinase activity. Immunohistochemistry of mouse intestine revealed that TNFAIP3 expression inhibits LPS-induced loss of the tight junction protein occludin from the apical border of the intestinal epithelium. We also found that TNFAIP3 deubiquitinates polyubiquitinated occludin. These in vivo and in vitro studies support the role of TNFAIP3 in promoting intestinal epithelial barrier integrity and demonstrate its novel ability to maintain intestinal homeostasis through tight junction protein regulation.

腸内の上皮細胞間の密着結合は、腸管バリアの透過性を仲介しており、TNFシグナルを介した腸管バリア結合の欠損は、クローン病や腹腔の疾患で観察される炎症性の病態生理学に関係している。したがって、TNFに反応する腸内上皮細胞を調節する因子は、バリア機能の維持に決定的なものであろう。TNFα誘導タンパク質3 (TNFAIP3) はサイトゾルタンパク質であり、Toll様受容体リガンドやTNFによる細胞シグナルを調節するためのネガティブフィードバックループの作用があるが、これはTNFAIP3は腸内バリアの調節の役割を果たしているかもしれないことを示している。腸管バリア機能におけるTNFAIP3の特別な作用を研究するために、筆者らは、TNFAIP3(-/-)マウスやLPS処置のビリン-TNFAIP3トランスジェニックマウスのバリア透過性を評価した。TNFAIP3(-/-)マウスではワイルドタイプと比較して腸内透過性が増加した一方で、ビリン-TNFAIP3トランスジェニックマウスはLPS処置ワイルドタイプで見られる透過性の増加から保護された。培養ヒト腸内上皮細胞系では、TNFAIP3の発現はTNF誘導型及びミオシン軽鎖キナーゼ誘導型の密着接合の動態の両方を制御するが、ミオシン軽鎖キナーゼの活性には影響しなかった。マウス腸内の免疫組織化学で、TNFAIP3の発現によって、腸内上皮のapical borderからの密着接合タンパク質のオクルディンのLPSによる欠損が阻害されたことが明らかになった。筆者らはまた、TNFAIP3のポリユビキチン化されたオクルディンの脱ユビキチンをおこなうことを発見した。in vivo 及び in vitroのこれらの研究によって、TNFAIP3の腸管上皮バリア整合性を促進することが支持され、また密着接合タンパク質制御による腸管の恒常性の維持の新規の能力を示した。