一百多年前，德国科学家用碱性染料染色，首次在结缔组织中发现肥大细胞，其中存在于肠上皮细胞之间的一个亚群，现在被称为上皮内肥大细胞（IEMCs）。其主要作用是保护组织不受损伤和刺激，同时也参与一些重要的病理过程。但具体的生理功能，仍然有待深入挖掘。
近日，清华大学免疫研究所胡小玉团队在《Immunity》上在线发布的一篇研究论文，名为《Intraepithelial mast cells drive gasdermin C-mediated type 2 immunity》。文章表述了IEMCs在实验过程中被探索出的独特特征，以及这类细胞在Ⅱ型免疫阶段起到的的关键作用。（图1）
Ⅱ型免疫反应是一种复杂的免疫反应，又称细胞溶解型或细胞毒型超敏反应。它的作用主要是对抗蠕虫和原生生物所引起的一系列感染。肠上皮细胞（IECs）作为体内抵御入侵蠕虫的第一道防线，可以感知到这些寄生虫的代谢物和成分，通过提升或激活警报细胞因子(包括白细胞介素(IL)-25、胸腺基质生成素(TSLP)和（IL-33.2），从而引发Ⅱ型免疫反应。在提升或激活的警报因子中，IL-25和TSLP含有促进细胞因子分泌的功能性信号序列，IL-33却缺乏明显的信号序列。而Ⅱ型免疫反应的关键和限速步骤就在于，通过一系列不明确的机制，IL-33从IECs中释放，以响应蠕虫感染。有研究表明，IL-33的分泌是多细胞寄生虫对上皮屏障造成机械损伤的结果，GSDM蛋白家族参与了细胞分泌IL-33的过程。要想解开Ⅱ型免疫限速步骤的谜团，其关键在于研究GSDMC在Ⅱ型免疫应答中的裂解和激活机制。
研究者使用天然小鼠肠道寄生虫多形螺旋线虫感染来模拟Ⅱ型免疫反应期间肠肥大细胞群的空间分布和动态变化。在多回螺杆菌感染的肠道中高度上调的基因中，编码肥大细胞特异性乳糜酶肥大细胞蛋白酶1 (Mcpt1)的基因表达水平最高。mcpt1标记的肥大细胞位于上皮内，与邻近的内皮细胞密切接触，但在上皮内层下的固有层中没有它们。因此，这种特定的肥大细胞群被称为IEMCs。相比之下，在未感染和蠕虫感染的动物的固有层中检测到存在另一种肥大细胞亚群(称为固有层肥大细胞或LPMCs。组织学分析显示，寄生虫感染后IEMC细胞群显著增加，而LPMCs保持相对不变。除了典型的肥大细胞特征外，IEMCs还富含与细胞相互作用相关的转录本，包括Itgae，它编码能够与b7亚基配对的aE整合素。通过ATAC-seq分析，与LPMCs相比，IEMCs中转录组高度活跃。总的来说，在2型免疫应答期间被表征为嵌入上皮内的整合素依赖性肥大细胞群，具有独特的转录组特征。（图2）
研究者的目的是探索IEMCs的生理功能，为了促进机制研究，研究人员在体外模拟IEMC表型，同时与体内模型比较观察。共聚焦显微镜记录显示，可以证明IEMCs在体外和体内都与上皮细胞建立了串扰，可能是通过细胞蛋白的转移。（图3）
为了证实上皮细胞中的GSDMC的激活需要IEMCs，研究人员继续研究IEMCs和上皮细胞之间通信的生物学效果，推测上皮细胞表达的某些蛋白质的激活是否需要IEMCs的酶。先进行了体外肥大细胞上皮共培养实验，兼并遗传学角度评估，表明肥大细胞参与介导GSDMC激活，并证实IEMCs足以切割GSDMC。又进一步证实了整合素也对GSDMC激活至关重要。综上所述，这些发现提供了证据，证明肠上皮细胞中GSDMC的激活依赖于IEMCs。（图4）
在具体分子机制的研究中，研究人员纯化了IEMC中特异性高表达的酶，与GSDMC蛋白共孵育后发现，Mcpt1可以切割GSDMC。他们同时使用了Mcpt1敲除小鼠模型，同样也发现Mcpt1缺失部分抑制了GSDMC的切割。在免疫学功能方面，IEMC介导的GSDMC激活促使上皮细胞内Ⅱ型免疫关键细胞因子IL-33释放到胞外，促进ILC2激活，最终加强肠道内的Ⅱ型免疫反应。这些结果发现了至少一个在体内具有切割GSDMC活性的蛋白酶，阐述了一种GSDMC在生理过程中的激活机制。这些结果提供了生化和遗传学证据，表明IEMC衍生的酶参与了Ⅱ型免疫的生理背景中Gsdmc的切割。（图5）
综上所述，这些免疫机制与生化手段相结合的研究揭示了肥大细胞的全新作用方式，即IEMC与上皮细胞相互作用构成肠道Ⅱ型免疫反应中不可或缺的一步（图6）。
此项工作为肥大细胞及其相关的Ⅱ型免疫反应机制研究打开了新思路。作者还提到，展望未来，探索肥大细胞在GSDM蛋白相关过程中的作用，可能会为癌症等疾病开辟额外的治疗途径。
