【背景】　以前はブラシ細胞と呼ばれていた気道タフト細胞は、長い間ヒトの気道において形態学的にのみ報告されてきた。より最近のRNAseq研究では、タフト細胞を含む化学感覚細胞集団が、明確な遺伝子転写シグネチャーによって報告されている。しかし、タフト細胞がヒト気道上皮の気管気管支樹のどのレベルに存在し、粘膜繊毛クリアランスを制御するなど自然免疫の制御因子として機能しているのかについては、ほとんど解明されていない。

【方法】　ヒト気管サンプルにおけるタフト細胞の存在を確認するため、様々なタフト細胞マーカーについて免疫組織化学、RT-PCR、免疫ブロッティング解析を行った。ヒトの肺内気道に沿ったタフト細胞の分布を調べるために免疫組織化学を行った。マウスとヒトの気管サンプルにおいて、苦味物質と味覚伝達経路が粘膜繊毛クリアランスに及ぼす影響を、粒子輸送速度を測定することにより評価した。

【結果】　よく知られたマーカーであるPOU class 2 homeobox 3（POU2F3）の発現によって同定されたタフト細胞は、気管から気管支にかけて存在していた。POU2F3発現細胞ではコリンアセチルトランスフェラーゼが同定され、タフト細胞の形態学的外観を有する気管上皮細胞の小集団では一過性受容体電位メラスタチン5（TRPM5）チャネルが同定された。デナトニウムのような苦味物質を適用すると、ヒト気管支準備における粘膜繊毛クリアランスが増加した。これはTRPM5チャネルの活性化に依存しており、コリン作動性シグナルと一酸化窒素シグナルが関与していたことから、粘液毛管クリアランスの制御においてヒトの房状細胞が機能的役割を担っていることが示された。

【結論】　我々は気管支のレベルまでタフト細胞を検出することができた。さらに、味覚伝達とコリン作動性シグナル伝達が同じ細胞で起こり、粘膜繊毛クリアランスを制御している。したがって、タフト細胞はヒトの気道における自然免疫の制御に関与している可能性がある。

以下の文章の要約です：

気道上皮は様々な細胞タイプから構成されており、マウスと人間の気道上皮に関するシークエンシング研究によりそれらの細胞のアイデンティティや機能が明らかにされています。その中でも希少なタフト細胞は、以前は下気道のブラシ細胞、上気道の孤立化学感覚細胞として知られていましたが、その形態的特徴である顕著な微絨毛から長らく記述されてきました。マウスの気道上皮細胞全体の約1%を占める稀な細胞群ですが、気道において化学感覚を持ち、 innate免疫プロセスを引き起こす重要な機能を果たすことが近年明らかになってきました。

タフト細胞の特徴の一つはアセチルコリン（ACh）を合成する酵素であるコリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT）を発現していることです。これらの細胞はマウスにおいて苦味シグナル伝達の一部であると考えられています。苦味物質やバクテリアのコミュニケーション分子によって活性化されると、細胞内カルシウムレベルが増加し、これがTrpm5カチオンチャネルを活性化して、マウスの気管上皮タフト細胞からのアセチルコリン放出などの下流の影響を引き起こします。マウスでは放出されたAChがパラクリン作用を通じて、粘液繊毛クリアランスの刺激や保護的な神経炎症の誘発など、保護的なinnate免疫反応を誘発し、Pseudomonas aeruginosaの感染を克服するのに必要不可欠であることが示されています。

しかし、人間のタフト細胞は、機能に関する研究のほとんどがマウスで行われたため、まだ十分に特徴づけられていません。人間の気道上皮細胞の培養において、苦味物質デノタニウムによる苦味受容体の刺激後に繊毛の打撃頻度が増加することが報告されています。また、人間の気道タフト細胞における特徴的なマーカーは、主にRNAレベルでのRNAseq研究によって記述されており、タンパク質レベルでの説明は少ないです。本研究では、人間のボディドナーの検体を使用して下気道に沿ったタフト細胞の存在を調査し、これらの細胞を特徴づけ、マウスでのタフト細胞機能に関与する分子の遺伝子トランスクリプトの発生を人間で評価しました。さらに、ヒトの気管上皮調製物における粘液繊毛輸送へのタフト細胞の影響を明らかにしました。

要約：

研究では、下気道の異なる部分に存在する感覚細胞として知られる「タフト細胞」の存在と位置を特定するため、ヒトの献体から採取された組織サンプルを免疫蛍光分析に用いました。タフト細胞は気管、主気管支、葉状気管支、区分気管支、細気管支に存在していましたが、肺胞領域では検出されませんでした。これらの細胞は、ヒトとマウスのタフト細胞マーカーであるPOU2F3とDCLK1を用いて同定されました。

さらに、ヒトとマウスの気管上皮でタフト細胞マーカーの遺伝子転写をRT-PCRを使って調査しました。ヒトの気管上皮RNAサンプルでも同様のマーカーが発現していることが確認されましたが、CHAT、SLC18A3、GNAT3は発現が見られないか検出限界以下でした。

タフト細胞シグナリングの文脈で重要な酵素であるコリンアセチルトランスフェラーゼ（CHAT）の存在も、免疫組織化学と免疫ブロッティングによって確認されました。マウスの気管上皮でCHATがタフト細胞マーカーDclk1と共局在すること、そしてヒトの気道断片でタフト細胞として同定される形態を持つ細胞にCHATが存在することが示されました。

タフト細胞がマウスとヒトの気管上皮における粘液繊毛運動の促進に果たす役割も検討されました。マウスの気管上皮において、苦味物質デナトニウム、クロルフェニラミン、ジフェニドールが粘液繊毛運動を促進することが確認され、この効果はタフト細胞のマーカーであるTas2RおよびTrpm5チャンネルによるものでした。同様の効果がヒトの気管上皮でデナトニウムによって誘発され、これはTRPM5チャンネル阻害剤TPPOによって阻害されました。また、AChの阻害剤メカミラミンやアトロピンがデナトニウムによる効果を消失させたことから、ヒトのタフト細胞はコリン性でありAChを放出し、これが粘液繊毛運動の促進に関与していることが示されました。

さらに、NOの合成阻害剤であるL-Nameがデナトニウムによる粘液繊毛運動の促進効果を阻害することから、NOもまたタフト細胞を介した粘液繊毛運動の促進に必要な因子であることが明らかになりました。

全体的に、この研究はタフト細胞がヒトの気管上皮で粘液繊毛運動を刺激する役割を担っており、NOとコリン作動性シグナリングがその機構に関与していることを示しています。これは呼吸器系の防御メカニズムにおけるタフト細胞の重要性を強調しています。

要約:

この研究は、ヒトの気道におけるタフト細胞の検出と、粘液繊毛運動（呼吸器の先天的免疫プロセス）の調節におけるコリン作動性機能の明確化に焦点を当てています。ヒトの気道で長い間形態的に記述されていたタフト細胞は、気管から細気管支まで下気道に存在し、マーカーたんぱく質POU2F3によって同定されましたが、生理的条件下では肺胞領域には存在しないことが明らかになりました。RT-PCRと免疫蛍光分析を通じて、ヒトの気管上皮のRNAおよびたんぱく質レベルでPOU2F3、DCLK1、CHATといったマウスタフト細胞のマーカーが確認され、ヒトの肺におけるコリン作動性特徴を持つタフト細胞の存在が示されました。

RNAseqデータだけでヒトの気道に化学感覚細胞が存在するとする証拠は慎重に解釈する必要があります。研究では、POU2F3を使用してタフト細胞を同定し、CHATがPOU2F3およびDCLK1を共発現する細胞として表示されることを明らかにしました。これらの細胞は神経内分泌細胞とは異なる別の細胞群であり、異なる機能を持つ可能性があります。

ヒトの気道上皮では、苦味物質によるタフト細胞の刺激が粘液繊毛運動を促進する役割を果たし、コリン作動性シグナリングを介しています。また、ヒトの鼻気道上皮では、TAS2R受容体が化学感覚細胞および繊毛細胞に存在し、苦味物質デナトニウムに反応して粘液繊毛運動が刺激されることが確認されました。この効果はTRPM5の存在に依存しており、NOおよびアセチルコリン受容体の阻害によって減少しました。

マウスの気道では、非神経源から放出されるアセチルコリン（ACh）が粘液繊毛運動を刺激し、タフト細胞がこの非神経性コリン作動性調節の源であることが示されています。ヒトでも、タフト細胞由来のAChが繊毛細胞に作用してNOの生成を刺激することで、粘液繊毛運動が促進されることが示唆されています。

全体として、このデータはヒトの気管上皮細胞が先天的免疫プロセスの誘導に関与し、細菌の気道からの排除を支援する粘液繊毛運動の増加に重要な役割を果たしていることを支持しています。