American Journal of Dýchacích cest a Kritické Medicíny

lidský dýchací cesty jsou lemovány s pseudostratified epitel se skládá z několika odlišných populací buněk s specializované efektorové funkce (1, 2). Mezi ně patří ciliated buňky, sekreční buňky (pohár a klub), bazální buňky a neuroendokrinní buňky, i když hojnost a prevalence jednotlivých obyvatel se značně liší v celé proximální–distální osy dýchacích cest a také vykazují významné mezidruhové rozdíly. Patologické remodelaci dýchacích cest je význačný rys mnoha chronických plicních onemocnění, včetně chronické obstrukční plicní nemoci, astmatu a cystické fibrózy, a zahrnuje značné patologické změny v epitelu dýchacích cest. Etiologie těchto patologických změn je však špatně pochopena, částečně kvůli nedostatku základních znalostí o mechanismech, které regulují diferenciaci a opravu těchto epiteliálních populací. Proto objasnění specifické role rezidentní kmenové buňky nebo progenitorových buněk, které jsou zodpovědné za diferenciální postnatální růst, udržování homeostázy a regeneraci epitelu dýchacích cest má zásadní význam (3). Je jasné, že plíce jsou schopny vnitřní opravy, a vzhledem k tomu, správných okolností, to otevírá možnost navrhování a provádění strategie regenerativní medicíny na opravu poškození plic v široké škále onemocnění. představují

Club buňky představují hlavní sekreční buňky malé-v dýchacích cestách epitel u lidí, představuje přibližně 20% těchto buněk, a jsou jasně odlišitelné morfologicky jejich hladké, ve tvaru kopule apikální povrch, který zasahuje do lumen a jejich vyjádření SCG1A1 protein (také známý jako klub buňky 10) (4). Mnoho našich znalostí o ontogenezi a funkci těchto specializovaných epiteliálních buněk pochází ze studií prováděných na myších; nicméně, tam jsou podstatné anatomické rozdíly mezi člověkem a myší airways, které komplikují translatability (5). Důležitější je, bazální buňky, uznávané kmenových buněk populace v obou myší a lidské plíce, jsou přítomny pouze v průdušnici myši plíce, vzhledem k tomu, že u lidí, se postupně mění na víceřadý epitel obsahující bazální buňky sahá hlouběji do dýchacího stromu, tak daleko, jako respiračních bronchiolů; průdušnice myši se tedy více podobá menším dýchacím cestám pozorovaným u lidí. Kromě toho klubové buňky lemují všechny vodivé dýchací cesty myších plic, ale jsou omezeny pouze na malé dýchací cesty u lidí. V pseudostratified epitelu myši průdušnice, bazální buňky fungují jako primární progenitorové buňky schopné sebeobnovy a diferenciace do klubu a řasinkami buněk (6-8). Klubové buňky myší průdušnice existují jako přechodně zesilující populace, ale jejich schopnost sebeobnovy a multilineage diferenciace je po poranění zvýšena (6). Naopak, self-obnovují populace klubu buňky, udržuje bazální buňky–nedostatečné epitel distální bronchiální a bronchiolární dýchacích cest u myší, funguje jako předci řasinkami buněk a hlenotvorný pohárkových buněk (6, 9). Studie na myších dále zdůraznily, že klubové buňky hrají důležitou ochrannou roli tím, že se účastní imunitní modulace, redukce oxidačního stresu a metabolismu xenobiotik (10-13). Nicméně, vzhledem k výrazné rozdíly ve složení buněk sliznice myší a lidských dýchacích cest, je velmi důležité, že jsme se objasnit původ a role lidských dýchacích cest klubu buněk v homeostázy a opravy předtím, než jsme se přesunout dále podél translační dráhy.

i když bazální buňky jsou předci řasinkami a hlen produkující buňky v lidských dýchacích cest (8, 14), ontogeneze a funkce lidského malých dýchacích cest klubu buňky jsou neznámé, a to je předmětem elegantní studie uvádí Zuo a kolegů (s. 1375-1388) v tomto čísle Časopisu (15). Autoři použili hlavní složkou gradientu analýzu, aby prokázal, ontologická souvislost mezi malé dýchacích cest bazálních buněk a klub buněk u zdravých nekuřáků, a následně ukázaly, že izolované bazální buňky diferencované do klubu buněk v air–liquid interface (ALI) kultur. V souladu s nálezy z myší průdušnice se tedy přesvědčivě ukázalo, že bazální buňky jsou progenitorem klubových buněk za ustálených podmínek v lidských malých dýchacích cestách. I když tento závěr je přesvědčivé, je třeba uznat, že in vitro kultury a diferenciace bazální buňky do pseudostratified epitelu na ALI možná nikdy skutečně odrážet komplexní microenvironmental podnětů a interakcí, které regulují dýchacích cestách epiteliální homeostázy v in vivo kontextu lidských plic, jako typickým projevem nepoměrně vysoké bazální buňky je vidět v ALI kultur. Nevylučuje ani potenciál pro sebeobnovení klubových buněk, jak je vidět u myší a podporováno předchozími pozorováními proliferace klubových buněk v lidských malých dýchacích cestách (4). Kromě toho, vzhledem ke studiím na myších, by bylo rozumné se ptát, zda relativní význam bazálních buněk jako progenitorů klubových buněk během postnatálního růstu plic je odlišný od významu pozorovaného po poškození plic. Jsou klubové buňky, které vznikají z bazálních buněk, funkčně stejné jako ty, které vznikají ze stávajících klubových buněk, a je diferenciace aberantní nebo subverted v chronickém plicním onemocnění? Jak bylo uvedeno výše, studie na myších prokázaly, že klub buňky nejen self-obnovit, ale také mají schopnost diferencovat do více zralé epiteliální buněčné typy, včetně řasinkami a hlen produkujících buněk (6, 9). Proto je zajímavé, že transkriptom a Ali kultura analyzuje definované podmnožiny SCGB1A1 + buněk exprimujících marker ciliated buněk β-tubulin IV a marker pohárkových buněk MUC5AC. Mohly by představovat přechodná stádia ve vývoji čistě řasinkových nebo pohárkových buněčných populací, podporující myšlenku, že lidské malé klubové buňky dýchacích cest jsou také multipotentní? Alternativně, jsou tyto odlišné, nové populace buněk v lidských malých dýchacích cestách? Budoucí studie by měly usilovat o další definovat ontogeneze, osud potenciál a funkční význam těchto buněk, a zkoumat, zda tyto populace jsou nadměrně zastoupeny po zranění/stresu nebo v chorobném stavu, spolu s myslitelné patologické důsledky.

Zuo a jeho kolegové také použili jednobuněčnou analýzu k identifikaci potenciálně nových funkčních rolí pro lidské malé klubové buňky dýchacích cest v různých biologických aktivitách. V souladu s předchozí studií na myších (10-13), autoři ukazují, rozšířenou úlohu pro lidskou malých dýchacích cest klubu buněk v hostitelské obrany a cizorodých látek metabolismus, ale také upozornit vzrušující potenciální spoluúčasti na antiprotease obrany, dědičné poruchy plic, a patogen uznání. Důsledky těchto studií jsou potenciálně značné a nepochybně rozšiřují naše ocenění role malých klubových buněk dýchacích cest při definování rovnováhy mezi zdravím a nemocí. Nicméně, relativní funkční význam těchto zjištění jasně musí být vyslýchán a více plně definována, stejně jako relativní význam klubu buňky versus jiné epiteliální linie v regulaci těchto biologických drah v celé proximální–distální osy lidských dýchacích cest. Dále by bylo zajímavé provádět transkriptomické a relevantní funkční analýzy klubových buněk od pacientů s chronickými plicními chorobami, aby se ověřilo, zda jsou tyto cesty aberantní. Nicméně, tato zjištění budou sloužit jako vynikající úložiště a zdroje pro budoucí výslechu, a práce tím, Zuo a kolegové to mohou vnímat jako klíčový obor v definování ontogeneze a biologie lidských klubu buněk.