在靜息狀態(tài)下，人體肺部每分鐘進出的空氣大約有5-8升，其中含有大量的過敏原物質(zhì)。這些信號能夠被肺部表面的細胞ELISA試劑盒識別并傳遞引發(fā)一系列生理反應，包括肺部血壓，免疫反應，呼吸節(jié)律等方面，然而其中的機制并不清楚。肺部神經(jīng)內(nèi)分泌細胞（Pul-monary neuroendocrine cells， PNECs）是存在于肺部的一種細胞類型，占全部表皮細胞的1%。此前的體外研究結果表明PNEC對于感受氧氣、肺部及支氣管組織平滑肌運動以及免疫反應具有重要作用，但一直缺乏體內(nèi)的證據(jù)。一些臨床證據(jù)表明肺部的常見疾病，比如哮喘，氣管發(fā)育不良以及膽囊纖維化等等，都伴隨有PNEC數(shù)量的上升，但其中的因果關系也不清楚。
   在小鼠肺部，PNEC一般以20-30個細胞成簇狀分布，稱作神經(jīng)上皮小體（neuroepithelial bodies， NEB），它們一般形成囊泡狀結構，充斥著有生物活性的神經(jīng)肽。之前的研究表明，這些神經(jīng)肽很可能參與了PNEC的生理活動，對此，來自威斯康星大學-麥迪孫分校的Xin Sun課題組進行了詳細的研究。相關結果發(fā)表在zui近一期的《science》雜志上。
   首先，作者以"先天性橫膈疝氣"小鼠模型作為研究對象進行了生理學研究。該疾病是一類先天性的肺部功能嚴重缺陷的疾病，伴隨有加重的免疫反應以及肺部高血壓癥狀。解剖學結果顯示，該小鼠肺部PNEC簇狀結構消失，同時局部的PNEC神經(jīng)肽含量上升。這導致了免疫細胞ELISA試劑盒的過度浸潤以及肺部的變形。
   由于人類中該疾病的發(fā)生是由于一類叫做Roundabout Receptor（ROBO）的基因缺陷導致的。為了研究其中的分子機制，作者構建了肺部表皮細胞ROBO缺失突變體小鼠。這些小鼠雖然能夠存活，但是它們出生后的第15天時肺部氣體交換面積明顯低于野生型。之后，作者分析了小鼠出生后第7天（此時肺部氣體交換面積還沒有減少的跡象）肺部細胞中基因的表達水平，并且把表達差異zui為明顯的20個基因拿來進行分析。結果顯示，這20個基因中有15個都與免疫系統(tǒng)有關系，包括Ccl3，Cxcl2，Tnfa，Saa3等等。與此相符，肺積液中免疫細胞（包括T細胞，巨噬細胞，中性粒細胞，嗜酸性粒細胞）的數(shù)量都有明顯上升。這些結果表明該基因的缺失能夠引發(fā)免疫反應的增強。
   之后，作者通過分析不同類型細胞中ROBO的表達情況。結果顯示：正常狀態(tài)下PNEC中該基因的表達水平zui高。為了證明ROBO對于PNEC的功能具有重要的作用，作者利用PNEC特異性啟動子連接的CRE條件性地敲除了PNEC細胞中的ROBO基因。結果顯示，該小鼠表現(xiàn)出與整體敲除ROBO后相似的生理學特征。這一結果表明ROBO基因主要是通過PNEC活性起到調(diào)節(jié)肺部功能的作用。
   ROBO蛋白是一類細胞膜表面蛋白受體，它在其配體SILT家族蛋白存在與否的情況下均能發(fā)揮功能。事實上，通過分析silt缺失突變體小鼠的生理特征，表明任何一類SILT蛋白的缺失都不會影響PNEC的成簇形態(tài)。這表明ROBO在維持PNEC功能的這一方面并不依賴于其配體的存在。
   為了研究PNEC成簇與免疫反應之間的關系，作者分析了細胞內(nèi)部9類神經(jīng)肽的表達情況。結果顯示，在ROBO缺失的情況下，有5類神經(jīng)肽發(fā)生了表達量的上調(diào)。這一變化在出生時已經(jīng)發(fā)生，表明該生理反應不依賴于空氣的刺激。之后，作者將其中一類表達量變化zui為顯著的Cgrp神經(jīng)肽進行了突變。結果顯示，突變體肺部巨噬細胞的數(shù)量明顯降低，肺泡變形的癥狀也能得到部分的恢復。zui后，作者利用一類"clodronate"藥物對小鼠肺部進行處理，發(fā)現(xiàn)小鼠的肺泡病變的癥狀得到了改善。
  綜上，作者認為ROBO在肺部的PNEC中的特異性表達維持了其呈簇狀的特性。在該穩(wěn)態(tài)被打破時，肺部免疫細胞ELISA試劑盒將會明顯升高并zui終導致肺泡的病變。