《Cells》：Highlights of Tuft Cells in Mouse and Human Salivary Glands
Michael E. Rusiniak,
Lara Shimagami,
Victor Zanetti Drumond,
Mariana Silveira Souza,
Fernanda Luiza Araujo Lima de Castro,
Chao Xue,
Ming Zhang,
Jun Qu,
George Edward Chlipala and
Harim Tavares dos Santos
+ 3 authors
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本研究旨在阐明既往研究中认知甚少的簇状细胞（Tuft cells, TCs）在唾液腺生理与病理中的作用。为解决此问题，研究人员综合运用了超微结构观察、转录组学、组织学及唾液蛋白组学等技术，在小鼠模型和人类患者中系统评估了TCs。研究结果表明，TCs的缺失会导致小鼠唾液腺发生性别特异性的转录重组、组织结构破坏及唾液成分改变；在人类干燥综合征（SjD）患者中，TCs数量与疾病特征密切相关。这些发现提示TCs是维持唾液腺上皮完整性与分泌稳态的关键调控细胞，其数量有望成为评估唾液腺功能障碍的新型组织生物标志物，为未来开展SjD的机制研究与临床转化奠定了基础。
在人体复杂的黏膜屏障系统中，存在一类数量稀少但功能重要的“哨兵”细胞——簇状细胞（Tuft cells, TCs）。自大约六十年前在人和小鼠上皮组织中被首次发现以来，这些拥有独特“瓶状”形态、顶端有丰富微绒毛束的细胞，在很长一段时间内都像是生物学家眼前的“隐形守护者”，其生理与病理作用一直笼罩在迷雾之中。直到2016年，科学家们揭示了TCs在肠道上皮中调节炎症反应的关键作用，才正式开启了其作为“化学感受器”细胞调控黏膜稳态的新篇章。此后，研究逐步发现TCs不仅参与炎症调节，还与发育、再生乃至癌症发生等过程紧密相连，其核心调控转录因子POU2F3也被确定为TC谱系发育所必需。然而，尽管TCs在肠道、呼吸道等多个器官中的角色日渐清晰，但在唾液腺（Salivary Glands, SGs）这个负责分泌唾液、维持口腔健康的关键腺体中，它们的作用仍是一个巨大的知识空白。唾液腺功能紊乱，尤其是干燥综合征（Sj?gren’s disease, SjD）等自身免疫性疾病导致的腺体损伤，严重影响患者的生活质量。了解TCs是否也存在于唾液腺，以及它们在腺体稳态维持和疾病发生中扮演何种角色，成为了一个亟待解答的科学问题。正是为了填补这一空白，一项题为“Highlights of Tuft Cells in Mouse and Human Salivary Glands”的研究在《Cells》期刊上发表，旨在系统揭示TCs在鼠与人类唾液腺中的结构、功能及临床意义。
为了回答上述问题，研究人员采用了多层次、多物种的研究策略。在方法学上，研究综合运用了多项关键技术：首先，利用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）和免疫荧光/免疫组化技术，对小鼠和人类样本中的TCs进行超微结构观察和定位分析。其次，通过批量RNA测序（Bulk RNA-Sequencing, RNA-seq）比较了TC缺陷型（C57BL/6J-Pou2f3-/-）小鼠与野生型小鼠下颌下腺（Submandibular Glands, SMGs）的转录组差异。第三，通过组织学染色（H&E染色）评估了腺体形态结构的变化。第四，收集并分析了小鼠的唾液流速和唾液蛋白质组（通过液相色谱-串联质谱，LC-MS/MS）。最后，在人类研究部分，研究纳入了符合2016年ACR/EULAR分类标准的SjD患者和不符合该标准的非干燥综合征口干症（non-Sj?gren sicca, nSjD）患者，对其小唾液腺活检样本进行TCs计数，并利用泊松回归模型分析TC数量与各种临床、血清学及组织病理学特征之间的关联。
3.1. Tuft Cell Ultrastructure and Distribution Are Similar in Female and Male Mouse Submandibular Glands
通过透射电镜，研究人员首次清晰描绘了小鼠下颌下腺中TCs的超微结构特征。在雌性和雄性小鼠中，TCs均定位于腺管，具有保守的形态特征，包括顶端丰富的指状微绒毛、大量电子透明的顶端囊泡和管状结构，以及细胞膜侧面的突起（胞质棘）。结合免疫荧光共定位（标记POU2F3和导管标志物KRT8），证实了TCs在小鼠下颌下腺导管中的存在和分布，且无明显的性别差异。
3.2. Tuft Cell Loss Is Associated with Sex-Specific Transcriptomic Alterations in Female and Male Submandibular Glands
为了探究TCs的功能，研究使用了Pou2f3基因敲除（TC缺陷）小鼠模型。RNA测序分析发现，TCs的缺失导致了下颌下腺发生显著的性别特异性转录重组。在雌性敲除鼠中，有超过1700个基因的表达发生显著改变，通路富集分析显示，与蛋白质翻译/分泌、代谢以及细胞应激（如EIF2信号）相关的通路受到抑制。而在雄性敲除鼠中，虽然改变的基因数量较少（约175个），但上调的通路主要涉及炎症反应、凝血、O-连接糖基化和细胞外基质重塑。这表明TCs的缺失以性别特异性的方式深刻影响了唾液腺的基因表达程序。
3.3. Tuft Cell Absence Impairs Submandibular Morphology
转录组的改变伴随着组织结构的破坏。组织学检查发现，与野生型小鼠相比，无论是雌性还是雄性Pou2f3-/-小鼠，其下颌下腺均出现了显著的形态异常，包括腺泡和导管的组织结构紊乱、退行性变（细胞空泡化、核异型性），以及间质中炎症细胞聚集物的出现。这直接证明了TCs对于维持唾液腺正常的组织结构至关重要。
3.4. Tuft Cell Loss Alters Saliva Quantity and Quality
功能学研究进一步揭示了TCs在唾液分泌调控中的作用。出乎意料的是，Pou2f3-/-小鼠表现出了唾液分泌过度（Hypersecretion）的表型。更重要的是，唾液蛋白质组学分析显示，TCs的缺失导致了唾液蛋白组成的性别差异性重塑。在雌性敲除鼠唾液中，更多蛋白质表达下调（如与蛋白酶、上皮结构相关的蛋白），而在雄性敲除鼠唾液中，更多蛋白质表达上调（如与分泌、黏膜、脂质处理相关的蛋白）。蛋白质相互作用网络分析也揭示了这些差异蛋白形成了性别特异性的功能模块。这表明TCs不仅影响唾液分泌量，还精细调控着唾液的“质”（蛋白质组成）。
3.5. Tuft Cell Numbers Are Altered and Associate with Disease Features in Sj?gren’s
研究最后将目光投向人类疾病。通过对SjD和nSjD患者的小唾液腺活检样本进行POU2F3免疫组化染色和定量分析，发现TCs的数量存在显著的个体异质性和组间差异。总体而言，nSjD组的TC数量高于SjD组。进一步的统计学模型分析揭示了TC数量与一系列疾病关键特征显著相关：较低的未刺激唾液流速、抗SSA/Ro抗体阳性、抗SSB/La抗体阳性、抗核抗体（ANA）阳性、较高的淋巴细胞灶性评分（Focus score）以及生发中心的存在，均与较少的TCs相关。相反，腺泡扩张、纤维化和脂肪组织替代等组织病理学改变则与较多的TCs相关。这些强有力的关联性提示，TCs的数量变化可能是反映唾液腺损伤和自身免疫状态的一个敏感指标。
综上所述，这项研究通过整合小鼠模型和人类临床样本，多维度、系统地阐明了簇状细胞在唾液腺生物学中的重要作用。研究得出的核心结论是：TCs是唾液腺导管中保守存在的上皮细胞，对维持腺体的上皮完整性、转录稳态和正常分泌功能至关重要。在小鼠中，TCs的缺失会引发性别特异性的深刻变化，包括转录重组、组织结构破坏以及唾液分泌量与质的异常。在人类中，TCs的数量与干燥综合征的关键临床、血清学和组织病理学特征密切相关，使其成为一个极具潜力的组织生物标志物候选者。
这项研究的意义重大。首先，它首次将TCs明确置于唾液腺生理与病理学的中心舞台，填补了该领域的重要知识空白。其次，研究揭示了TCs功能具有显著的性别差异性，这为理解唾液腺疾病的性别偏倚提供了新的视角。最重要的是，在人类疾病中的发现具有直接的转化医学价值：TCs的丰度可能作为一种新型的组织生物标志物，用于评估唾液腺功能障碍的程度、区分不同类型的口干症（如SjD与nSjD），甚至可能为疾病的活动度和预后判断提供参考。研究在讨论部分也提出了未来需要解答的关键科学问题：TCs究竟通过何种信号机制（如乙酰胆碱、IL-25等）调控唾液分泌？TCs数量的变化是驱动还是仅仅反映了自身免疫性损伤？能否靶向TCs相关的信号通路来恢复腺体功能或减轻炎症？对这些问题的深入探索，将为开发针对唾液腺功能障碍（尤其是干燥综合征）的新一代诊断和治疗方法奠定坚实的理论基础。
