鼻腔粘膜是呼吸道的重要屏障，但其细胞反应尚未被充分解析。鼻腔粘膜作为进入下呼吸道的主要通道，承担着复杂的嗅觉、过滤和调节空气以及防御的多重角色。为了完成这些功能，鼻腔包含不同的解剖结构和多种细胞亚群，这些细胞分泌专门的蛋白质以应对病原体。当面对病原体时，鼻腔粘膜会启动各种防御机制以防止感染并限制其向下呼吸道传播。然而许多呼吸道病原体能够绕过鼻腔并扩散到肺部，导致严重疾病、住院和死亡。

　　来自波士顿儿童医院的Jose Ordovas-Montanes 团队在Immunity上发表题为Primary nasal influenza infection rewires tissue-scale memory response dynamics的文章。本研究通过生成一个包含有多个实验时间点的单细胞转录图谱，分析了初次和二次流感感染期间的鼻腔粘膜，以揭示不同细胞类型和状态的动态变化，发现了对局部免疫反应关键的细胞类型和相互作用。

　　作者使用IAV H1N1 PR8病毒株通过鼻内感染小鼠，以限制感染在上呼吸道。在不同时间点对样本进行分析。在感染后的不同时间点，鼻腔粘膜组织显示出显著的病毒存在和变化的感染模式，病毒感染主要局限于鼻腔呼吸粘膜区域。鼻腔粘膜解剖为三部分：呼吸粘膜，包括鼻腔和上颌涡、隔膜、犁鼻器;嗅觉粘膜，包括筛板涡;侧鼻腺，位于上颌窦。作者对所有急性感染时间点进行单细胞转录组分析。不同鼻腔区域展示了特异的细胞组成和对感染的响应。

　　作者共收集了156572个单细胞进行转录组分析，并对结果进行聚类分析，捕获了属于神经、上皮、免疫和基质细胞谱系的42个细胞簇。进一步对每种细胞类型进行重新聚类，生成127个细胞簇。通过细胞捕获的比例，计算每个样本中每个簇的丰度，进行样本间细胞组成空间的主成分分析。单细胞转录组揭示了鼻腔粘膜中多种细胞类型的动态变化。主成分分析显示，不同时间点的样本在细胞组成空间中呈现出明显的分离，表明感染过程中的细胞成分发生了显著变化。通过免疫荧光观察和PCR验证，发现感染主要局限于呼吸道黏膜区域的上皮细胞。qPCR和批量RNA测序显示了感染期间IFN反应的动态变化。免疫荧光和PCR结果证实，流感病毒感染主要局限于呼吸道黏膜区域的上皮细胞。qPCR和RNA测序数据表明，感染期间存在显著的IFN反应，特别是在感染的早期阶段。作者在分析中识别了独特的上皮细胞亚群，包括在鼻腔上表达Cxcl16的Krt13+上皮细胞，这些细胞在初次感染后显著增加。

　　接下来作者使用NICHES方法，识别已知相互作用的单细胞对。重点研究了在感染8天时IFN刺激的巨噬细胞、Gzmk+ CD8+ T细胞和Ifng+Cd200+ CD4+ T细胞簇之间的相互作用。分析显示，IFN刺激的巨噬细胞、Gzmk+ CD8+ T细胞和Ifng+Cd200+ CD4+ T细胞之间存在显著的相互作用。通过荧光成像和RNA原位杂交显示在病毒清除后鼻腔Krt13+上皮细胞表达的PD-L1和Cxcl16与表达Cxcr6的记忆T细胞显著的空间接近性。这暗示了在病毒清除后这些细胞在局部免疫反应中的重要性。

　　在病毒二次感染时，观察到髓系和T细胞的快速协调响应，表明二次感染引发的记忆反应比初次感染更为迅速和有效。这些记忆反应包括加速的中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞反应，而上皮细胞的IFN反应负担则有所减少。

　　本研究利用单细胞图谱分析不同鼻腔区域，展示了特异的细胞组成和对感染的响应。它为未来的上呼吸道病毒感染研究提供了参考，并有助于开发更有效的粘膜疫苗和治疗方法。

　　(来源：BioArt)

　　原文出处：Kazer SW, Match CM, Langan EM, Messou MA, LaSalle TJ, O'Leary E, Marbourg J, Naughton K, von Andrian UH, Ordovas-Montanes J. Primary nasal influenza infection rewires tissue-scale memory response dynamics. Immunity. 2024 Jun 28:S1074-7613(24)00311-X. doi: 10.1016/j.immuni.2024.06.005. Epub ahead of print. PMID: 38964332.

　　链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38964332/