《Mucosal Immunology》：Dysregulated MUC5B and MUC5AC impair epithelial barrier function and alter granulocyte frequency and activation in the lung and distal sites
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背景：黏液在呼吸道疾病中阻塞气道，其中MUC5B是慢性阻塞性肺疾病（COPD）中的主要凝胶形成黏蛋白，而富含MUC5AC的黏液在哮喘中占主导。黏蛋白产生对炎症信号有反应，但黏蛋白失调是否驱动炎症研究较少。目的：研究人员旨在确定MUC5B和MUC5AC在稳态和炎
背景：黏液在呼吸道疾病中阻塞气道，其中MUC5B是慢性阻塞性肺疾病（COPD）中的主要凝胶形成黏蛋白，而富含MUC5AC的黏液在哮喘中占主导。黏蛋白产生对炎症信号有反应，但黏蛋白失调是否驱动炎症研究较少。目的：研究人员旨在确定MUC5B和MUC5AC在稳态和炎症期间是否影响免疫细胞组成。方法：通过流式细胞术和形态学检查评估野生型（WT）、Muc5ac?/?和Muc5b?/?小鼠气道和远隔隔室中的免疫细胞。通过鼻内葡聚糖给药评估上皮通透性，并通过IL-33诱导炎症。分别通过qPCR和酶联免疫吸附测定（ELISA）分析基因表达和炎症介质。结果：在WT小鼠中，黏蛋白表达随年龄增长而增加，其中Muc5b仍比Muc5ac丰富40倍，然而，单黏蛋白缺失导致另一种黏蛋白的代偿性增加。MUC5B保护小鼠免受细菌负荷增加伴随气道中性粒细胞浸润的影响，但MUC5B和MUC5AC在预防肺部和远隔隔室嗜酸性粒细胞增多方面同样重要。气道炎症与上皮脱落、上皮完整性基因的异常表达、上皮通透性增加以及警报素（alarmins）改变和黏蛋白破坏后先天性淋巴细胞活化相关。最后，IL-33气道激发增加了Muc5b和Muc5ac，这两种黏蛋白对正常粒细胞招募到肺部都是必需的。结论：MUC5B和MUC5AC在维持气道免疫稳态和调节炎症中发挥非冗余但互补的作用。任一黏蛋白的缺失或失衡都会破坏正常的上皮反应并损害屏障完整性，可能驱动局部和全身免疫细胞组成的下游变化。这突出了气道黏液未被充分认识的免疫调节功能，为其在哮喘和COPD中的作用提供了新见解。
**论文解读：MUC5B与MUC5AC失调对肺部和远隔部位上皮屏障功能及粒细胞频率与激活的影响**
**研究背景**
在呼吸系统疾病中，气道黏液堵塞是常见病理特征，其中凝胶形成黏蛋白MUC5B在慢性阻塞性肺疾病（COPD）中占主导，而MUC5AC在哮喘中含量更高。已有研究表明，黏蛋白产生受炎症信号调控，但黏蛋白失调是否作为炎症的上游驱动因素尚不明确。传统观点认为哮喘中黏液功能障碍是炎症（如IL-13）的后果，但MUC5B和MUC5AC各自对免疫细胞组成及激活的独特贡献，尤其是在气道和全身隔室中的作用，仍不清楚。这项研究旨在通过全面免疫表型分析Muc5b
?/?和Muc5ac
?/?小鼠，揭示黏蛋白表达变化如何影响气道免疫稳态，并阐明其在哮喘和COPD病理中的潜在免疫调节功能。论文发表在《Mucosal Immunology》。
**主要技术方法**
研究人员采用基因敲除小鼠模型（Muc5ac
?/?和Muc5b
?/?，背景为C57BL/6），所有动物饲养于哥德堡大学无特定病原体（SPF）屏障设施。关键方法包括：流式细胞术分析支气管肺泡灌洗液（BALF）、肺组织、血液、脾脏和骨髓中免疫细胞；鼻内FITC-葡聚糖（3000 MW，MW）示踪法评估上皮通透性；重组鼠IL-33（PeproTech）鼻内激发诱导2型（T2）炎症；qPCR检测黏蛋白及上皮完整性基因表达；ELISA检测炎症介质（如髓过氧化物酶（MPO）、CXCL1、CCL24/Eotaxin-2）。样本队列来源：每组3-16只小鼠，年龄12或20周，性别匹配，数据来自2-6次独立实验。
**研究结果**
**MUC5B而非MUC5AC保护气道腔免受免疫细胞激活**
通过形态学检查和流式细胞术分析20周龄小鼠BALF，发现Muc5b
?/?小鼠总细胞数和中性粒细胞显著高于野生型（WT）小鼠，且MPO水平升高，表明中性粒细胞活性增强。Muc5ac
?/?小鼠则与WT相似。tSNE分析显示Muc5b
?/?小鼠BALF中多种免疫细胞亚群增加，包括单核细胞、2型经典树突状细胞（cDC2），以及嗜酸性粒细胞和B细胞的趋势性增加。此外，Muc5b
?/?小鼠中死亡中性粒细胞比例升高。
**单黏蛋白缺失触发另一种黏蛋白的代偿性表达**
qPCR分析显示，12周龄时单黏蛋白缺失小鼠肺组织中Muc5b和Muc5ac表达与WT无差异，但20周龄时Muc5ac
?/?和Muc5b
?/?小鼠分别出现另一种黏蛋白的代偿性上调。WT小鼠随年龄增长，Muc5b和Muc5ac转录本增加，但Muc5b/Muc5ac比值保持稳定（约40倍优势）。Muc5b
?/?小鼠BALF中细菌负荷（CFU）显著升高，而Muc5ac
?/?小鼠无变化，表明MUC5B在稳态气道清洁中不可或缺。
**黏蛋白失调改变肺组织粒细胞数量和激活状态**
流式细胞术分析肺组织发现，Muc5ac
?/?小鼠中性粒细胞减少，而Muc5ac
?/?和Muc5b
?/?小鼠嗜酸性粒细胞均增加。CXCL1（中性粒细胞趋化因子）在两种基因敲除小鼠中均降低，但CCL24/Eotaxin-2和CCL11/Eotaxin-1水平无差异，提示嗜酸性粒细胞增多非因趋化因子上调。脾脏中，Muc5b
?/?小鼠中性粒细胞增多，两种基因敲除小鼠嗜酸性粒细胞均增多，表明全身性嗜酸性粒细胞增多。Muc5b
?/?小鼠肺组织中死亡中性粒细胞增加，且中性粒细胞CD45表达升高、细胞体积增大（FSC-A升高），提示激活状态。死亡嗜酸性粒细胞中CD101（嗜酸性粒细胞激活标志物）表达接近100%。
**MUC5B和MUC5AC影响局部和全身的嗜酸性粒细胞异质性**
基于形态学（染色质形状：带状vs.分叶状）和CD101表达，研究人员区分了常驻嗜酸性粒细胞（rEos，CD101
?）和诱导嗜酸性粒细胞（iEos，CD101
+）。Muc5b
?/?小鼠BALF中嗜酸性粒细胞出现，且带状和分叶状比例相当；肺组织中两种基因敲除小鼠的带状和分叶状嗜酸性粒细胞均增加。血液中，Muc5ac
?/?和Muc5b
?/?小鼠嗜酸性粒细胞总数显著增加，以带状为主。Muc5b
?/?小鼠肺中rEos的CD11b表达升高，提示激活。总rEos在肺中增加，而iEos在脾脏中增加，表明黏蛋白失调导致局部和全身嗜酸性粒细胞向激活表型偏移。
**MUC5B和MUC5AC对维持上皮屏障至关重要**
Muc5b
?/?小鼠BALF中EpCAM
+上皮细胞数量显著增加，且与CD45
+白细胞数量呈正相关，提示上皮脱落与炎症相关。qPCR分析显示，Muc5ac
?/?和Muc5b
?/?小鼠肺组织中紧密连接（Tjp1、Ocln、Cldn1、Cldn3）和黏附连接（Cdh1、Ctnnb1）基因表达上调，但E-cadherin与β-catenin表达呈正相关。鼻内FITC-葡聚糖示踪实验显示，Muc5b
?/?小鼠血浆中荧光强度显著升高，Muc5ac
?/?小鼠轻度升高，表明上皮通透性增加。
**黏蛋白失调导致先天性淋巴细胞激活**
流式细胞术检测肺组织中先天性淋巴细胞（ILC）亚群，发现Muc5b
?/?小鼠ILC1显著增加，Muc5ac
?/?小鼠NK细胞增加。qPCR显示警报素（alarmins）表达异常：Muc5ac
?/?小鼠Il12和Il33上调，Tslp在两种基因敲除小鼠中均上调。Il5在Muc5ac
?/?小鼠中显著上调，而Csf2（GM-CSF）无变化。这表明黏蛋白缺失促使免疫环境向1型（T1）和2型（T2）倾向状态转变。
**黏蛋白调控破坏影响炎症肺中粒细胞招募**
在IL-33鼻内激发模型中，WT小鼠肺中Muc5ac表达增加41倍，Muc5b增加20倍。BALF分析显示，Muc5b
?/?小鼠嗜酸性粒细胞减少，且CCL24/Eotaxin-2水平降低；Muc5ac
?/?和Muc5b
?/?小鼠中性粒细胞均减少，且CXCL1水平降低。Muc5b
?/?小鼠中嗜酸性粒细胞与CCL24呈正相关，而中性粒细胞与CXCL1在Muc5b
?/?小鼠中呈正相关，但在Muc5ac
?/?小鼠中无相关性，提示招募机制差异。尽管中性粒细胞减少，但MPO水平在两种基因敲除小鼠中均升高，表明中性粒细胞活性增强。
**讨论与结论**
讨论部分指出，MUC5B上的唾液酸化糖链通过Siglec-F诱导嗜酸性粒细胞凋亡和巨噬细胞静止。本研究中，Muc5b
?/?小鼠气腔出现嗜酸性粒细胞，但Muc5ac
?/?小鼠（MUC5B代偿性增加）同样出现肺组织嗜酸性粒细胞增多，提示MUC5B并非唯一调控因素。IL-33激发后，Muc5b
?/?小鼠CCL24/Eotaxin-2诱导减少，导致嗜酸性粒细胞招募缺陷，表明黏蛋白成分影响细胞招募。此外，Muc5b
?/?小鼠上皮通透性增加、细胞脱落，可能与中性粒细胞来源的MPO破坏连接蛋白有关。两种基因敲除小鼠均出现上皮完整性基因上调，可能是代偿性修复反应。Muc5b
?/?小鼠呈现混合T1/T2免疫特征（中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、ILC1增加），而Muc5ac
?/?小鼠呈T2主导特征（嗜酸性粒细胞、IL-5、TSLP、IL-33升高）。CXCL1在两种小鼠中均降低，但Muc5b
?/?小鼠中中性粒细胞与CXCL1呈正相关，而Muc5ac
?/?小鼠中无相关，提示MUC5AC可能通过Claudin-1调控CXCL1。
**研究结论翻译**：MUC5B和MUC5AC在维持气道免疫稳态和调节炎症中发挥非冗余但互补的作用。任一黏蛋白的缺失或失衡都会破坏正常的上皮反应并损害屏障完整性，可能驱动局部和全身免疫细胞组成的下游变化。这突出了气道黏液未被充分认识的免疫调节功能，为其在哮喘和COPD中的作用提供了新见解。
