单细胞 RNA 测序揭示大鼠胃黏膜肠化生时舌背黏膜细胞景观及其意义

为探究舌象与胃黏膜病变关联机制，南京中医药大学的研究人员开展了一项极具意义的研究,用单细胞 RNA 测序研究大鼠胃黏膜肠化生（GIM）舌背黏膜，揭示细胞景观变化，他们的研究成果发表在《Cell Death Discovery》上，为我们深入了解舌象与胃部疾病的关系带来了新的曙光。

　　

在医学研究的广阔领域中，胃黏膜肠化生（Gastric Intestinal Metaplasia，GIM）一直备受关注。它作为胃癌（Gastric Cancer，GC）的典型癌前病变，严重威胁着人类的健康。目前，胃镜和病理检查虽为诊断 GIM 的金标准，但很多人因害怕胃镜检查，使得 GIM 的早期诊断和治疗困难重重，这也是胃癌相关死亡率居高不下的重要原因之一。

与此同时，越来越多的研究发现，口腔与胃部疾病之间存在着千丝万缕的联系。舌头作为口腔中的重要器官，不仅承担着食物搅拌、辅助发音和味觉感知等功能，在中医理论里，观察舌苔还能推测脾胃（大致指消化系统）的功能状态。大量证据表明，舌苔微生物群在系统疾病尤其是上消化道疾病的诊断中具有潜在价值。然而，舌苔变化反映胃黏膜病变的详细生物学机制却始终像一层迷雾，笼罩在研究者们的心头。此前虽有研究发现慢性萎缩性胃炎大鼠的舌背黏膜会发生明显改变，但舌背黏膜的详细细胞景观依旧不为人知。在这样的背景下，为了揭开这层神秘的面纱，南京中医药大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Cell Death Discovery》上，为我们深入了解舌象与胃部疾病的关系带来了新的曙光。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们构建了 GIM 大鼠模型，选用 5 - 6 周龄的 SPF 级雄性 SD 大鼠，随机分为对照组和模型组，通过特定的处理诱导大鼠发生 GIM。然后，制备舌背黏膜单细胞悬液，经过一系列处理后进行单细胞转录组测序，以此获取细胞的基因表达信息。之后，利用生物信息学方法对数据进行分析，包括细胞过滤、质量控制、聚类分析、细胞周期分析、差异基因分析、伪时间分析、基因功能富集分析以及细胞通讯分析等，全面深入地探究舌背黏膜细胞的特征和变化。

研究人员首先对 GIM 大鼠舌背黏膜的细胞景观进行了研究。结果发现，GIM 大鼠的嘴唇、鼻子变得苍白暗淡，舌黏膜也失去了原本的色泽，呈现出明显的改变。组织学结果显示，其舌背黏膜乳头分布不均，基底膜有炎症细胞浸润。血清学分析表明，GIM 大鼠胃黏膜萎缩的金标准指标 —— 胃蛋白酶原（Pepsinogen，PG）I 和 PG I/II 比值显著低于对照组。通过单细胞 RNA 测序，研究人员从舌背黏膜中获得了 17,044 个细胞，并将其聚类为 13 个细胞簇，明确了不同细胞类型的分布和特征，同时发现 GIM 大鼠舌背黏膜中免疫细胞增多，且细胞周期分布发生了显著变化。

接着，研究人员分析了 GIM 大鼠舌背黏膜中角蛋白和味觉受体的基因表达。角蛋白在维持上皮细胞的结构和功能方面起着关键作用，而味觉受体则与味觉感知密切相关。研究结果显示，与对照组相比，GIM 大鼠舌背黏膜中多个角蛋白基因（Krt7、Krt8、Krt13、Krt16 和 Krt76）的表达水平显著下降，这表明 GIM 大鼠舌背黏膜的角化过程受到抑制，组织屏障的完整性和稳定性受损。同时，苦味受体基因 Rtp4 和甜味受体基因 Tas1r2 的表达也明显下调，这意味着 GIM 发生时，大鼠感知苦味和甜味的功能减弱。

随后，研究人员对 GIM 大鼠舌背黏膜的细胞死亡特征进行了深入探究。上皮细胞的正常更替对于维持舌背黏膜的稳态平衡至关重要，而细胞死亡在这一过程中发挥着关键作用。研究人员聚焦于坏死性凋亡（necroptosis）、焦亡（pyroptosis）、凋亡（apoptosis）、自噬（autophagy）、铁死亡（ferroptosis）和铜死亡（cuproptosis）这六种细胞死亡途径。研究发现，GIM 大鼠舌背黏膜中凋亡相关基因 Bcl - 2 和 Bax 的表达下降，Bcl - 2/Bax 比值降低，表明凋亡在 GIM 大鼠舌背细胞中被促进，但主要在免疫细胞中凋亡减弱；焦亡相关基因 Caspase - 1、Caspase - 4 和 Gsdmd 的表达显著降低，而 IL - 1β 的表达增加，说明焦亡在 GIM 大鼠舌背黏膜中受到阻碍；自噬相关基因 Map1lc3a 和 Map1lc3b 的表达明显减少，证实自噬在 GIM 大鼠舌背黏膜细胞中受到抑制，尤其是在 T 细胞和单核细胞等免疫细胞中；铁死亡相关基因 Gpx4 的表达显著降低，提示 GIM 大鼠舌背黏膜存在铁代谢异常，促进了少突胶质细胞和 NK 细胞发生铁死亡；坏死性凋亡相关基因 Ripk3 的表达下降，Mlkl 的表达增加，表明 GIM 大鼠舌背黏膜中免疫细胞和上皮细胞的坏死性凋亡同时受到阻碍；铜死亡相关基因 Dld 和 Dlst 的表达显著降低，而 Gls 的表达增加，这意味着 GIM 大鼠舌背黏膜的铜死亡受到抑制。总体而言，GIM 发生时，免疫细胞的死亡受到抑制，而非免疫细胞的死亡则被促进。

研究人员还进行了伪时间轨迹分析和基于差异基因的通路富集分析。伪时间分析揭示了细胞分化的轨迹，发现间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells，MSCs）在分化发育的初始阶段占主导地位，而平滑肌细胞（Smooth Muscle Cells，SMCs）、少突胶质细胞、施万细胞、成纤维细胞、内皮细胞和上皮细胞主要聚集在分化的最后阶段。通路富集分析表明，GIM 大鼠舌背黏膜组织细胞中的差异基因主要富集在冠状病毒 - COVID - 19 通路、核糖体通路、脂质和动脉粥样硬化通路、IL - 17 通路以及军团菌病通路等。其中，IL - 17 通路在 GIM 大鼠舌背黏膜的发育中起着关键作用，IL - 17 主要表达于舌乳头和舌乳头间隙，在 GIM 大鼠中显著增加。

最后，研究人员对 GIM 大鼠舌背黏膜进行了细胞通讯分析。细胞通讯在细胞的发育、分化和疾病过程中起着至关重要的协调作用。结果显示，在对照组和 GIM 组中，不同细胞的信号传递功能有所不同。在 GIM 大鼠舌背黏膜中，上皮细胞与其他细胞簇之间的细胞通讯显著减少，而内皮细胞与其他细胞之间的通讯则明显增加，MSCs 与其他细胞的通讯强度减弱。

综上所述，本研究全面描绘了 GIM 大鼠舌背黏膜的细胞景观。研究发现，GIM 大鼠舌背黏膜的炎症活动可能与 Krt76 的下调有关；免疫细胞的程序性死亡受到抑制，而非免疫细胞的程序性死亡则被促进；舌黏膜的炎症活动可能导致 GIM 大鼠对苦味和甜味的感知减弱。这些发现为舌诊与胃肠道疾病之间的联系提供了新的视角，部分解释了胃癌前病变患者味觉异常和舌背黏膜（舌苔）异常的现象。不过，本研究也存在一定的局限性，例如单细胞 RNA 测序方法的测序深度相对较低，后续还需要进一步的行为实验和体外细胞实验来深入揭示其中的潜在机制。但无论如何，这项研究为我们理解舌象与胃部疾病的关系奠定了重要基础，为未来的研究指明了方向，有望推动相关领域的进一步发展。