ABSTRACT Chronic pancreatitis is a chronic, progressive inflammatory disease that results in irreversible scarring and a reduction in pancreatic function. This disease has multifactorial origins, involving both environmental risks like diet, alcohol, and smoking, as well as genetic predispositions. Genome-wide association studies (GWAS) identified polymorphisms at the X-linked claudin-2 locus as risk factors for both sporadic and alcohol-related chronic pancreatitis. CLDN2 encodes claudin-2, a paracellular cation-selective channel localized at tight junctions and expressed in the pancreas and other secretory organs. However, if and how claudin-2 may modify pancreatitis susceptibility remain poorly understood. We aimed to clarify the potential role of claudin-2 in the onset and progression of pancreatitis. We employed multiple methodologies, including examining human pancreatic tissue, using the caerulein-induced experimental pancreatitis mouse model, along with normal pancreatic ductal epithelial cell based organoid transport studies. In both human chronic pancreatitis tissues and in a caerulein-induced experimental pancreatitis model, claudin-2 protein is significantly upregulated in pancreatic ductal epithelial cells. Genetically modified mice that lack claudin-2 expression develop more severe experimental pancreatitis, indicating claudin-2 plays a protective role in pancreatitis development. Our organoid based studies further demonstrate claudin-2 is critical for both sodium-dependent water transport and cAMP-dependent fluid secretion in pancreatic ductal epithelium. These findings suggest that intact claudin-2 function is essential for homeostatic and induced fluid transport, which may protect against severe pancreatitis by adjusting pancreatic ductal secretion to prevent worsening autodigestion and inflammation. In conclusion, our studies suggest claudin-2 upregulation during pancreatitis may play a protective role for disease development, and decreased claudin-2 function may increase pancreatitis severity. These results point to the possibility of modulating pancreatic ductal claudin-2 function as an approach for pancreatitis therapy.

The Claudin-15 (CLDN15) channel is important for nutrient, electrolyte, and water transport in the gastrointestinal tract. We used cell culture studies and molecular dynamics simulations to elucidate its structure and permeability mechanisms. We provide a model that underscores the crucial role of the D55 residue in the CLDN15 selectivity filter, which interacts with permeating cations. Our studies demonstrated the mechanisms whereby the size and charge of the D55 residue influence paracellular permeability. By altering D55 to larger, negatively charged glutamic acid (E) or similarly sized neutral asparagine (N), we observed changes in pore size and selectivity, respectively. D55E mutation decreased pore size, favoring small ion permeability without affecting charge selectivity, while D55N mutation led to reduced charge selectivity without markedly altering size selectivity. These findings shed light on the complex interplay of size and charge selectivity of CLDN15 channels. This knowledge can inform the development of strategies to modulate the function of CLDN15 and similar channels, which has implications for tight junction modulation in health and disease.