肺泡神经内分泌细胞调节局部免疫反应机制

　　这些信号能够被肺部表面的细胞识别并传递引发一系列生理反应，包括肺部血压，免疫反应，呼吸节律等方面，然而其中的机制并不清楚。肺部神经内分泌细胞（Pul-monary neuroendocrine cells， PNECs）是存在于肺部的一种细胞类型，占全部表皮细胞的1%。此前的体外研究结果表明PNEC对于感受氧气、肺部及支气管组织平滑肌运动以及免疫反应具有重要作用，但一直缺乏体内的证据。一些临床证据表明肺部的常见疾病，比如哮喘，气管发育不良以及胆囊纤维化等等，都伴随有PNEC数量的上升，但其中的因果关系也不清楚。

　　在小鼠肺部，PNEC一般以20-30个细胞成簇状分布，称作神经上皮小体（neuroepithelial bodies， NEB），它们一般形成囊泡状结构，充斥着有生物活性的神经肽。之前的研究表明，这些神经肽很可能参与了PNEC的生理活动，对此，来自威斯康星大学-麦迪孙分校的Xin Sun课题组进行了详细的研究。相关结果发表在最近一期的《science》杂志上。

　　首先，作者以"先天性横膈疝气"小鼠模型作为研究对象进行了生理学研究。该疾病是一类先天性的肺部功能严重缺陷的疾病，伴随有加重的免疫反应以及肺部高血压症状。解剖学结果显示，该小鼠肺部PNEC簇状结构消失，同时局部的PNEC神经肽含量上升。这导致了免疫细胞的过度浸润以及肺部的变形。

　　由于人类中该疾病的发生是由于一类叫做Roundabout Receptor（ROBO）的基因缺陷导致的。为了研究其中的分子机制，作者构建了肺部表皮细胞ROBO缺失突变体小鼠。这些小鼠虽然能够存活，但是它们出生后的第15天时肺部气体交换面积明显低于野生型。之后，作者分析了小鼠出生后第7天（此时肺部气体交换面积还没有减少的迹象）肺部细胞中基因的表达水平，并且把表达差异最为明显的20个基因拿来进行分析。结果显示，这20个基因中有15个都与免疫系统有关系，包括Ccl3，Cxcl2，Tnfa，Saa3等等。与此相符，肺积液中免疫细胞（包括T细胞，巨噬细胞，中性粒细胞，嗜酸性粒细胞）的数量都有明显上升。这些结果表明该基因的缺失能够引发免疫反应的增强。

　　之后，作者通过分析不同类型细胞中ROBO的表达情况。结果显示：正常状态下PNEC中该基因的表达水平最高。为了证明ROBO对于PNEC的功能具有重要的作用，作者利用PNEC特异性启动子连接的CRE条件性地敲除了PNEC细胞中的ROBO基因。结果显示，该小鼠表现出与整体敲除ROBO后相似的生理学特征。这一结果表明ROBO基因主要是通过PNEC活性起到调节肺部功能的作用。

　　ROBO蛋白是一类细胞膜表面蛋白受体，它在其配体SILT家族蛋白存在与否的情况下均能发挥功能。事实上，通过分析silt缺失突变体小鼠的生理特征，表明任何一类SILT蛋白的缺失都不会影响PNEC的成簇形态。这表明ROBO在维持PNEC功能的这一方面并不依赖于其配体的存在。

　　为了研究PNEC成簇与免疫反应之间的关系，作者分析了细胞内部9类神经肽的表达情况。结果显示，在ROBO缺失的情况下，有5类神经肽发生了表达量的上调。这一变化在出生时已经发生，表明该生理反应不依赖于空气的刺激。之后，作者将其中一类表达量变化最为显著的Cgrp神经肽进行了突变。结果显示，突变体肺部巨噬细胞的数量明显降低，肺泡变形的症状也能得到部分的恢复。最后，作者利用一类"clodronate"药物对小鼠肺部进行处理，发现小鼠的肺泡病变的症状得到了改善。

　　综上，作者认为ROBO在肺部的PNEC中的特异性表达维持了其呈簇状的特性。在该稳态被打破时，肺部免疫细胞将会明显升高并最终导致肺泡的病变。