《Cell Proliferation》：Olfactory Tuft Cells Are Critical to Basal Inflammation, Innate Immune Response to Viral Infection, and Modulation of Quiescent Stem Cell Activation, Proliferation and Differentiation
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专业术语翻译
嗅黏膜既是感觉器官，也是抵御细菌和病毒入侵及其他损伤的免疫屏障。不同类型的嗅黏膜细胞如何协调并贡献于这两种功能尚不清楚。本研究旨在揭示嗅黏膜中一类微绒毛细胞亚群——嗅刷细胞（olfactory tuft cells）——在保护和重建这一重要嗅觉感
专业术语翻译
嗅黏膜既是感觉器官，也是抵御细菌和病毒入侵及其他损伤的免疫屏障。不同类型的嗅黏膜细胞如何协调并贡献于这两种功能尚不清楚。本研究旨在揭示嗅黏膜中一类微绒毛细胞亚群——嗅刷细胞（olfactory tuft cells）——在保护和重建这一重要嗅觉感觉器官中的关键作用。研究人员首先验证了嗅刷细胞中经典味觉信号蛋白及其他分子标志物的表达。对编码两种味觉信号蛋白——G蛋白亚基Gγ13和瞬时受体电位离子通道Trpm5——的基因Gng13和Trpm5进行遗传敲除，导致黏膜基础炎症水平升高以及静息干细胞——水平基底细胞（horizontal basal cells, HBCs）——的活化增强。鼻腔感染H1N1流感病毒进一步加剧了突变小鼠黏膜中的炎症反应，并延缓了炎症的消退，包括更多的免疫细胞浸润、细胞因子产生和细胞死亡增加、HBC增殖增多及其向刷细胞的直接分化，以及嗅刷细胞增生的延长。对培养的嗅上皮类器官进行细胞因子处理表明，在突变小鼠黏膜中升高的细胞因子，包括白细胞介素-4（interleukin-4, IL-4）、IL-13和干扰素-γ（interferon-γ, INF-γ），能够刺激HBC的活化。综上所述，研究结果表明，嗅刷细胞在维持稳态条件下的基础炎症中发挥重要作用，并在病毒感染后调节炎症强度以及调控嗅黏膜中HBC的活化和分化。这些发现揭示了嗅刷细胞在先天免疫应答、静息干细胞激活及神经免疫相互作用中的新角色，并为预防和治疗与干细胞相关的嗅觉障碍（如慢性鼻窦炎和长新冠）提供了新的治疗靶点。
论文解读文章
研究背景与目的
嗅黏膜作为嗅觉的外周感觉器官和抵御病原体入侵的前线免疫屏障，其功能整合机制尚不明确。尽管已知嗅黏膜中存在多种细胞类型，但不同细胞如何协同维持免疫稳态、应对病毒感染并进行组织修复仍是未解之谜。特别是，一种罕见的微绒毛细胞——嗅刷细胞，虽然在肠道等组织中已被证实参与病原体感知和2型免疫应答，但其在嗅黏膜中的具体免疫功能，尤其是在病毒感染后的炎症调控和干细胞激活中的作用，仍知之甚少。因此，本研究旨在阐明嗅刷细胞在维持基础炎症、调控对H1N1流感病毒的先天免疫应答以及影响静息干细胞——水平基底细胞（HBCs）——激活、增殖与分化中的关键作用。
研究方法概述
研究人员利用遗传学手段，通过将ChAT-Cre小鼠与Gng13flox/flox小鼠杂交构建了Gng13条件性敲除（Gng13-cKO）小鼠，并使用Trpm5-lacZ敲入小鼠（Trpm5-KO）来特异性破坏嗅刷细胞中的味觉信号通路。研究采用了H1N1流感病毒A/Puerto Rico/8/1934的小鼠鼻腔感染模型，结合免疫组化、定量逆转录PCR（qRT-PCR）、X-gal染色、细胞谱系示踪（Krt5-CreER:Ai14小鼠）以及单细胞RNA测序数据再分析等技术，系统评估了野生型（WT）与突变小鼠在不同时间点（0、5、10、15天感染后）的免疫细胞浸润、细胞因子表达、细胞死亡及干细胞活化情况。此外，还建立了来源于ChAT-Cre:Ai9小鼠的嗅上皮类器官培养体系，用于体外验证特定细胞因子对HBC活化的直接影响。
主要研究结果
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嗅刷细胞表达味觉信号蛋白及其他标志物：通过共定位分析确认，嗅刷细胞（MV1细胞）表达Gα-gustducin、Gγ13、Trpm5、COX-1、Lrmp、neurogranin及Pou2f3等标志蛋白，但不表达Dclk1。单细胞RNA测序数据也证实了这些基因的表达。
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Gγ13和Trpm5缺失加重基础炎症并放大H1N1感染后的免疫细胞浸润：在稳态下，Gng13-cKO和Trpm5-KO小鼠嗅黏膜中CD45+免疫细胞和GATA3+2型固有淋巴细胞（ILC2s）数量显著高于WT。H1N1感染后，突变小鼠的CD45+细胞、F4/80+巨噬细胞和CD3+T细胞浸润更早、更强烈，且促炎细胞因子（Il6、Ifng、Tnfa）表达水平更高，动力学也不同。值得注意的是，Gng13-cKO小鼠完全抑制了H1N1诱导的Il4上调。
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味觉信号缺陷加剧H1N1感染诱导的凋亡和焦亡：通过检测cleaved caspase-3、gasdermin D（Gsdmd）和caspase-1，发现突变小鼠在H1N1感染后表现出更多凋亡细胞和延迟但更强的焦亡反应，尤其是Trpm5-KO小鼠的焦亡标志物和Il1b表达更为显著。
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Gγ13或Trpm5缺失导致嗅刷细胞增生，并被H1N1感染进一步增强：在稳态下，Gng13-cKO和Trpm5-KO小鼠的嗅刷细胞数量已多于WT。H1N1感染后，WT小鼠出现一过性刷细胞扩增，而Gng13-cKO小鼠的扩增反应迟缓，Trpm5-KO小鼠则未见进一步增加。
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刷细胞增生源于HBC增殖与分化的增强：通过Ki67与HBC标志物ICAM1或SOX2共染，发现突变小鼠在稳态下即有更多增殖的HBCs。H1N1感染后，所有基因型的HBC增殖均增加，但突变小鼠的增殖持续时间更长。重要的是，通过谱系示踪和COX-1与ICAM1共染，证实部分嗅刷细胞可直接由HBCs分化而来，且在突变小鼠中这种直接分化更为显著。
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细胞因子驱动嗅上皮类器官中HBC的增殖和刷细胞分化：在离体类器官模型中，IL-4和IL-13处理显著增加了tdTomato+刷细胞的数量，并促进了ICAM1+Ki67+HBC的增殖。同时，IL-4、IL-13和IFN-γ处理下调了维持HBC静息状态的转录因子Trp63的表达。
讨论与结论总结
讨论部分指出，嗅刷细胞通过Gγ13和Trpm5依赖的信号通路释放包括乙酰胆碱、IL-25和前列腺素在内的混合信号分子，从而维持嗅黏膜的基础免疫状态和HBC的静息。敲除这些信号蛋白会打破平衡，导致免疫细胞过度浸润，进而产生IL-4、IL-6等细胞因子，激活HBC并促使其向支持细胞和刷细胞分化。H1N1感染会进一步加剧这种失衡，引发更强的免疫反应和细胞死亡，并加速非神经元上皮细胞的补充，但这可能以牺牲嗅觉神经元为代价。
研究结论翻译如下：
研究数据支持一个模型：嗅刷细胞利用Gγ13和Trpm5依赖性信号通路来调控包括乙酰胆碱、IL-25和前列腺素在内的混合输出信号分子的释放，这些分子进而作用于其他黏膜细胞（如离子细胞、嗅觉感觉神经元和免疫细胞），以维持上皮的基础免疫状态以及HBC的静息状态。这些通路的破坏改变了混合输出信号分子的组成，导致免疫细胞浸润加剧，后者产生的额外IL-4、IL-6、IL-13和其他生物活性分子直接作用于HBC或改变其微环境，从而导致HBC活化增强并分化为支持细胞和刷细胞。在H1N1感染后，来自Gng13-cKO和Trpm5-KO嗅刷细胞的失衡输出信号混合物加剧了免疫应答，包括免疫细胞募集增加、细胞因子产生升高、细胞死亡增强、炎症强度改变以及支持细胞、刷细胞和其他可能的非神经元上皮细胞的补充加速。这些结果揭示了嗅刷细胞在调控和消退炎症、调节HBC活化和分化中此前未被认识的作用，为开发针对慢性鼻窦炎或长新冠等嗅觉障碍的新型治疗干预措施提供了新思路。
