《Cytokine》：MUC13 enhances IL-17 signaling pathway activity in nasal epithelial cells
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**摘要**
**背景**：MUC13是一种膜结合黏蛋白，参与上皮保护和屏障维持，但其在鼻上皮炎症中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨MUC13是否调控原代人鼻上皮细胞（primary nasal epithelial cells，NECs）中的炎症信号。
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**摘要**
**背景**：MUC13是一种膜结合黏蛋白，参与上皮保护和屏障维持，但其在鼻上皮炎症中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨MUC13是否调控原代人鼻上皮细胞（primary nasal epithelial cells，NECs）中的炎症信号。
**方法**：研究人员将患者来源的原代NECs转染人MUC13 mRNA，建立剂量依赖性过表达模型，并进行RNA测序以表征MUC13相关的转录组变化。采用差异表达分析、GO/KEGG富集分析和基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）来鉴定改变的生物学通路，随后通过实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qRT-PCR）和酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）对选定的炎症介质进行验证。
**结果**：MUC13过表达诱导了剂量依赖性的全局转录组变化，并显著富集了多个免疫识别和炎症相关通路，其中IL-17信号通路表现出持续的正向富集。功能验证进一步表明，MUC13过表达增加了IL-17相关下游基因（包括CXCL6、CXCL8、CSF3、CCL20、LCN2和MMP9）的表达，并增强了G-CSF、CXCL8和LCN2的分泌。NF-κB的药理学抑制减弱了这些MUC13诱导的炎症反应，提示NF-κB信号可能至少部分介导了MUC13相关的IL-17相关反应。对公共转录组数据和临床鼻黏膜样本的分析进一步支持了鼻黏膜组织中MUC13表达与IL-17信号活性之间的正相关关系。
**结论**：综上所述，这些发现将MUC13鉴定为鼻上皮炎症反应的活性调控因子，并提示MUC13可能通过NF-κB信号促进IL-17相关的下游反应。
**MUC13在鼻上皮细胞炎症调控中的作用：一项基于转录组与功能验证的研究解读**
**一、研究背景与科学问题**
气道上皮是外部环境与宿主之间的关键界面，在维持黏膜稳态中发挥核心作用。除物理屏障功能外，气道上皮还通过感知环境刺激并协调下游炎症反应，积极参与免疫调节。已有证据表明，上皮信号通路失调在变应性鼻炎、慢性鼻窦炎和哮喘等炎症性疾病的发生发展中起重要作用。黏蛋白（mucin，MUC）家族是一类主要由上皮细胞合成的高分子量糖蛋白，参与信号转导和屏障保护等多种生理过程。其中，MUC13是一种定位于上皮组织顶端表面的跨膜糖蛋白，在结肠、气管、肾脏、小肠等组织中表达，既往研究多聚焦于其在肠道屏障保护、抗菌防御和肿瘤进展中的作用，而其在鼻黏膜上皮炎症中的功能尚不清楚。因此，该研究旨在探讨MUC13在鼻上皮细胞中的功能作用及其在炎症信号通路中的潜在参与机制。
**二、研究内容、主要结论与意义**
研究人员利用患者来源的原代鼻上皮细胞（NECs），通过直接转染人MUC13 mRNA建立剂量依赖性过表达模型，结合转录组测序、功能验证及临床样本分析，系统研究了MUC13对鼻上皮炎症信号的影响。研究结果表明，MUC13过表达可诱导显著的炎症性转录组变化，增强IL-17相关下游炎症反应，且该过程可能涉及NF-κB信号通路；公共转录组数据和临床鼻黏膜样本分析进一步证实了MUC13表达与IL-17信号活性之间的正相关关系。该研究首次将MUC13的功能拓展至鼻上皮炎症调控领域，提示MUC13可能作为鼻黏膜炎症状态的潜在指示分子，为鼻部炎症性疾病的机制研究提供了新视角。
**三、关键技术方法**
研究人员从患者下鼻甲黏膜刷取获得原代NECs并培养扩增，通过直接转染人MUC13 mRNA建立剂量依赖性过表达模型（OE10和OE25两个剂量）。提取RNA进行Illumina平台转录组测序，利用fastp质控、HISAT2比对、featureCounts定量，DESeq2进行差异表达分析和主成分分析，clusterProfiler执行GO/KEGG富集分析及GSEA。采用qRT-PCR和ELISA分别验证下游基因mRNA表达和蛋白分泌水平。机制研究使用NF-κB抑制剂BAY 11-7082预处理。临床验证部分分析了公共数据集GSE136825（含鼻息肉下鼻甲样本和对照样本），以及来自研究医院的临床鼻黏膜样本，包括慢性鼻窦炎伴鼻息肉（CRSwNP，n=7）、慢性鼻窦炎不伴鼻息肉（CRSsNP，n=8）和健康对照（n=4）。
**四、研究结果**
**（1）在原代NECs中建立MUC13过表达模型**
研究人员从患者下鼻甲黏膜分离原代NECs，并直接转染人MUC13 mRNA以建立过表达模型。转染24小时后收集RNA和蛋白质进行表达评估，结果证实MUC13 mRNA和蛋白水平均成功表达，且蛋白表达量呈剂量依赖性增加。
**（2）MUC13过表达诱导NECs发生炎症性转录组变化**
研究人员对MUC13过表达模型进行转录组测序与分析。主成分分析显示对照（Ctrl）、OE10和OE25三组沿第一主成分逐渐分离，表明MUC13过表达诱导了剂量依赖性的全局基因表达谱变化。差异表达分析在OE10 vs Ctrl和OE25 vs Ctrl中分别鉴定出63个和764个差异表达基因（DEGs），且OE25 vs Ctrl的DEG数量明显多于OE10 vs Ctrl，进一步支持MUC13的剂量依赖性效应。GO富集分析显示富集术语主要与抗病毒和免疫相关生物学过程有关，如病毒应答、病毒防御应答和I型干扰素信号。KEGG通路分析显示DEGs主要富集于病毒感染和免疫反应相关通路，包括流感A、COVID-19、麻疹和EB病毒感染等，同时NOD样受体、RIG-I样受体和Toll样受体等模式识别受体（PRRs）相关通路在各比较组中持续富集。此外，IL-17信号、NF-κB信号和TNF信号等炎症相关通路也显著富集。GSEA结果与基于DEG的KEGG富集分析基本一致，且IL-17信号通路在所有配对比较中均表现为正向富集，提示其与MUC13过表达相关的持续性上调趋势。
**（3）MUC13增强NECs中IL-17相关炎症反应**
为验证转录组分析提示的IL-17相关炎症反应，研究人员通过qRT-PCR检测通路相关基因的mRNA表达水平。结果显示，MUC13过表达以剂量依赖性方式显著增加IL-17信号通路下游基因CXCL6、CXCL8、CSF3、CCL20、LCN2和MMP9的mRNA水平。ELISA分析细胞培养上清液进一步表明，G-CSF、CXCL8和LCN2的分泌水平也显著升高，呈现相似的剂量依赖性趋势。
**（4）NF-κB抑制减弱MUC13诱导的IL-17相关炎症反应**
鉴于KEGG IL-17信号通路图谱显示IL-17受体激活可触发下游NF-κB和MAPK信号，研究人员探讨了NF-κB信号是否参与MUC13介导的炎症反应。用NF-κB抑制剂预处理NECs后再进行MUC13 mRNA转染，结果显示NF-κB信号抑制显著减弱了MUC13诱导的IL-17下游基因（CXCL6、CXCL8、CSF3、CCL20、LCN2和MMP9）的上调表达，同时CXCL8、G-CSF和LCN2的分泌水平也相应降低。这些结果提示NF-κB信号可能参与MUC13诱导的NECs中IL-17相关炎症反应。
**（5）鼻黏膜组织中MUC13表达与IL-17信号活性相关**
为评估临床情境中MUC13表达与IL-17信号的相关性，研究人员分析了公共转录组数据集GSE136825，该数据集包含鼻息肉组织和健康对照及鼻息肉患者的下鼻甲样本。考虑到鼻息肉组织的细胞和结构异质性可能会混淆上皮聚焦分析，后续分析仅限于下鼻甲样本。样本按MUC13表达分为高、低两组后，单样本GSEA评估的IL-17通路活性在MUC13高表达组中显著升高。GSEA也显示MUC13高表达组中IL-17信号通路显著富集（NES=1.618，FDR=0.00971）。相关性分析显示MUC13表达与IL-17通路活性呈显著正相关（Spearman rho=0.341，P=0.00723）。在基因水平上，MUC13表达与多个IL-17信号通路相关基因（包括CXCL1、CXCL6、CXCL8、CSF3、CCL20、MUC5AC、MMP1和MMP9）呈正相关。研究人员进一步收集了CRSwNP（n=7）、CRSsNP（n=8）和健康对照（n=4）患者的鼻黏膜组织进行qRT-PCR验证，结果与转录组分析一致，MUC13表达与多个IL-17信号通路相关基因（包括CXCL1、CXCL6、CXCL8、CSF3、CCL20和MUC5AC）呈正相关。
**五、讨论总结与结论**
讨论部分指出，MUC13作为膜结合黏蛋白，既往研究已证实其在结肠黏膜中的表达可受IL-6和IL-22等细胞因子调节，提示MUC13对局部炎症微环境具有响应性。研究人员的初步探索实验显示，在NEC气液界面（ALI）分化模型中，Th1细胞因子IFN-γ和Th2细胞因子IL-4可显著上调MUC13表达，而IL-17A在测试条件下未显著改变MUC13表达，且MUC13表达在ALI培养分化过程中逐渐增加，支持其在生理条件下维持鼻上皮稳态的潜在作用。转录组分析显示PRR相关通路显著富集，提示MUC13可能参与NECs的上皮固有免疫反应。NF-κB抑制实验提示NF-κB信号可能参与MUC13相关的IL-17相关炎症反应。临床数据分析显示MUC13在鼻息肉下鼻甲样本中的表达显著高于对照样本，且伴随IL-17信号活性升高。研究局限性包括：缺乏基因敲除或体内模型验证、未直接检测NF-κB活化证据（如p65磷酸化、IκBα降解或p65核转位）、临床验证队列样本量有限。
研究结论为：MUC13在NECs中作为上皮炎症反应的活性调控因子发挥作用，其过表达可诱导炎症性转录组变化，并通过潜在NF-κB信号增强IL-17相关下游反应。这些发现为鼻上皮炎症的分子机制提供了新的见解。
