撰文 | 雪月
責編 | 兮
腸道不斷暴露於食物以及共生菌群，因此腸道屏障的維持至關重要。腸道屏障還需要控制營養物質、電解質和水的吸收，限制有毒物質攝取。因此，腸道屏障破壞會導致多種疾病發生。遠端結腸對於液體吸收尤為重要，以使糞便脫水固化，而且遠端結腸會面對更多的微生物，包括細菌、真菌和病毒等。真菌在遠端結腸中豐度更高，其代謝產物可以觸發腸道上皮細胞凋亡。因此結腸黏膜組織需嚴格調控微生物代謝產物吸收。但是調節機制還有待研究。
遠端結腸液體吸收是通過調節腸道單層上皮細胞選擇性滲透實現的。腸滲透性受到腸道黏液層和緊密連接複合物的調控，並與離子通道、轉運蛋白和水通道蛋白一道控制物質的選擇性吸收。然而免疫細胞在參與腸通透性調節這一過程中的作用尚不清楚。
在腸道穩態條件下，腸道駐留型巨噬細胞會促進微生物降解，凋亡細胞清除，組織修復以及腸道蠕動。駐留的巨噬細胞還可以通過調節Treg細胞存活以及食物耐受限制炎症反應。破壞腸道上皮下巨噬細胞的功能會損壞腸道屏障完整性，導致炎性腸病發生。
近日，法國PSL research大學居裡研究所的Ana-Maria Lennon-Duménil和Danijela Matic Vignjevic團隊合作在Cell 上發表了題為Macrophages Maintain Epithelium Integrity by Limiting Fungal Product Absorption的文章。該研究發現上皮下巨噬細胞通過對遠端結腸上皮細胞所吸收的液體進行快速質檢，限制真菌代謝物的吸收，維持腸道屏障完整。
曾有報導發現去除了腸道巨噬細胞會促進腸道炎症的發生，但機制並不清楚。為了闡明清楚這個問題，作者利用CD64DTR小鼠進行實驗，並用流式細胞術驗證了此品系小鼠中結腸巨噬細胞的刪除。分析發現在結腸遠端的腸道上皮細胞存在大量凋亡的現象，而在近端結腸沒有出現這種現象。作者接下來用含有螢光的醯肼分子組成的低滲溶液檢測小鼠結腸通透性發現，CD64DTR小鼠的腸道通透性高於對照組小鼠。
於是作者想進一步分析在遠端和近端結腸位置中，巨噬細胞和腸道上皮細胞的相互作用。作者對CD11c-Cre/R26mTmG 小鼠的整個遠端和近端結腸進行成像。所有表達CD11c的細胞（包括腸道中的巨噬細胞和DC）細胞膜表面的tomato螢光轉換為GFP，以便更好的檢測細胞吞噬功能。作者觀察到在遠端結腸存在一群吞噬細胞，可以形成氣球樣的突起結構，與上皮細胞物理性的相互作用，作者將這一結構稱為「氣球狀突起」（『『balloon-like』』protrusions ，BLPs）。
這些BLP的細胞胞體定位在隱窩的周圍平均每個細胞有三個BLP結構。BLP不是對應於在小腸中報導過的經上皮的樹突狀結構，因為BLP沒有延伸到結腸腔中。染色顯示BLP+細胞表達腸道巨噬細胞的標誌物CD11b+ MHCII+ F4/80+CX3CR1+ CD64+ CD103- CX3CR1-GFP+。在近端結腸BLP結構明顯減少，但是近端結腸的巨噬細胞數量與遠端結腸處的巨噬細胞數量相當。
BLP結構成像
進一步探究BLP內部結構，作者發現BLP內部囊泡為Tomato+，說明並不是來源於巨噬細胞。利用Villin: Cre-ERT2/R26mTmG小鼠驗證發現，BLP的內部囊泡結構來自於上皮細胞。大部分的BLP為LAMP1 LAMP2和Rab7A晚期內體/溶酶體標記物陽性以及MHC II和CD74。
這也表明BLP包含有內體/溶酶體結構以及從上皮細胞內化而來的細胞膜。因為上皮細胞不表達後面兩個分子，推測BLP的內體/溶酶體結構來自於巨噬細胞。利用單細胞轉錄組分析發現，BLP+的腸道巨噬細胞為CD11c高表達，屬於巨噬細胞的亞群，富集於遠端結腸，可以與上皮細胞形成緊密連接，很可能受到菌群調控。
接下來作者發現兩種抗真菌藥氟康唑和兩性黴素B可以降低BLP數量，導致細胞形態與近端結腸處巨噬細胞相似，但不影響巨噬細胞數量，而抗細菌藥物處理沒有這種現象。在無菌小鼠中接種八種菌群或者胃腸道真菌Candida albicans驗證發現真菌能夠促進BLP的形成，同時會導致上皮細胞死亡，細菌的定植不會導致這一現象。如若在巨噬細胞刪除之前給予小鼠抗真菌藥物，則能夠抑制因刪除巨噬細胞導致的上皮細胞凋亡。
在排除了巨噬細胞中抗真菌相關通路對於BLP無明顯影響後，作者提出假設，BLP通過與其緊鄰的上皮細胞所吸收的液體，間接對真菌代謝產物和毒素進行取樣，而不直接接觸腸道微生物。
當用低滲溶液處理小鼠時，最快10分鐘可以增加BLP數量，到30分鐘恢復穩定狀態。當使用瀉藥Bisacodyl抑制上皮細胞水分吸收時，BLP數量會降低。用Alexa-633標記的醯肼追蹤上皮細胞吸收的液體發現，最快5分鐘就可以發現染料在BLP的累積。當吸收的液體中含有真菌時，BLP的形成會增加。
遠端結腸巨噬細胞形成BLP，BLP結構中累積醯肼（hydrazide）
為了探究巨噬細胞能否識別被上皮細胞吸收的真菌代謝產物，作者在低滲溶液中加入了膠黴毒素。含有膠黴毒素的液體能夠最快5分鐘刺激BLP的形成，20分鐘基本停止吸收液體。而不含毒素的溶液沒有停止被吸收。利用另外兩種真菌毒素也得到了一致的結果。
這表明上皮細胞可以識別真菌毒素並能夠停止吸收相關液體。作者接下來想了解上皮細胞的這種能力是內在的還是需要BLP的參與。作者發現CD64DTR小鼠的上皮細胞無法停止吸收含有真菌毒素的液體，上皮細胞出現大量凋亡。這些結果表明在遠端結腸，巨噬細胞賦予上皮細胞識別毒素液體的能力，使其停止吸收，維持屏障作用。
鑑於CD74具有調控溶酶體擴容以及通過巨胞飲作用增加細胞外液體內化的作用，作者假設CD74參與了BLP+巨噬細胞對上皮細胞釋放物質內化的過程。檢測CD74KO小鼠發現，含毒素的低滲液體不能誘導BLP的增加，醯肼累積也明顯減少，20分鐘後上皮細胞吸收含有毒素液體的過程也沒有停止，上皮細胞出現大量凋亡。
本研究表明BLP+的巨噬細胞阻止上皮細胞吸收真菌相關毒物富集的液體至關重要，充當上皮細胞的「守門人」。但是BLP+巨噬細胞如何指導上皮細胞吸收液體，這種過程的改變能否導致IBD或者腫瘤等相關問題還需要深入研究。