成年雌性小鼠尿道的单细胞图谱揭示具有独特功能特性的上皮和基质巨噬细胞亚群

本研究通过单细胞RNA测序技术，首次绘制了成年雌性小鼠尿道的细胞图谱，重点解析了上皮和基质中两种空间分隔的巨噬细胞亚群：上皮相关巨噬细胞（Mac-A）高表达Cx3cr1和抗原呈递相关基因，而基质巨噬细胞（Mac-E）富集内吞功能和血管发育通路。研究揭示了尿道上皮分泌的趋化因子Cx3cl1/Cxcl17梯度与巨噬细胞分布的关联，为理解尿道黏膜免疫防御机制提供了新视角。

　　

在人体与病原体的漫长博弈中，尿道作为泌尿系统的第一道防线却长期被科学界忽视。相比已被深入研究的膀胱黏膜，女性尿道更短的解剖结构使其更易受尿路感染（UTI），但关于其上皮细胞组成和驻留免疫细胞的认知几乎空白。这项发表在《Mucosal Immunology》的研究，如同揭开了一层神秘面纱，首次通过高分辨率技术揭示了成年雌性小鼠尿道中令人惊叹的免疫细胞"城市规划"——两种功能迥异的巨噬细胞亚群在上皮和基质中形成严密的防御体系。

研究团队采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）结合Xenium空间转录组技术，对6-8只CD-1雌鼠尿道样本进行分析，通过免疫荧光染色、流式细胞术和全组织免疫染色验证发现。关键实验包括上皮-基质机械分离、RNAscope原位杂交和LPS刺激模型。

巨噬细胞在发育过程中浸润尿道上皮

通过追踪E14.5至成年阶段的免疫细胞动态，发现F4/80⁺巨噬细胞从E16.5开始浸润尿道上皮，并在出生后持续增加，P20断奶期达到峰值。值得注意的是，膀胱上皮始终缺乏巨噬细胞浸润，这种器官特异性模式提示尿道存在独特的招募机制。

尿道驻留免疫细胞的单细胞图谱

scRNA-seq鉴定出11个免疫细胞簇，其中髓系群体包含两个巨噬细胞亚群：Mac-A（激活型）高表达Cx3cr1、MHCII和Cd74，富集抗原呈递通路；Mac-E（内吞型）则特异性表达清道夫受体Mrc1（CD206）、Lyve1和促血管生成因子Igf1。

空间分隔的巨噬细胞功能特化

上皮分离实验证实Mac-A仅存在于上皮层，其细胞周长（23.4±1.2 μm）显著大于基质Mac-E（12.1±0.8 μm），并伸出多个树突穿插于上皮细胞间。相反，Mac-E通过CD206⁺/MGL2⁺/LYVE1⁺标记定位于基质，与血管内皮紧密相邻。

上皮细胞的化学趋化梯度

空间转录组发现尿道腔上皮和腺体特异性表达Cx3cl1和Cxcl17，且呈现近端向远端递增的表达梯度，与Mac-A密度分布高度吻合。RNAscope证实膀胱完全缺乏这两种趋化因子表达，而远端尿道腺体呈现强信号。

讨论与意义

这项研究突破了传统认知，揭示尿道并非单纯的排泄管道，而是具有精密分区防御功能的免疫器官。Mac-A通过树突结构可能执行类似朗格汉斯细胞的病原体监测功能，而Mac-E则通过血管旁定位参与组织重塑。特别重要的是，上皮源性趋化因子的区室化表达（如Cx3cl1/Cxcl17）可能决定巨噬细胞的空间定位，这种机制或可解释女性尿道更易发生UTI的免疫学基础。

该发现为理解黏膜屏障的器官特异性免疫策略提供了新范式，未来针对Cx3cr1/Cx3cl1轴的调控可能成为预防尿路感染的新靶点。研究建立的雌性尿道细胞图谱填补了领域空白，为比较膀胱-尿道免疫差异奠定了关键基础。