《International Journal of Molecular Sciences》：Single-Cell Transcriptomic Analysis of Salivary Epithelial Cells Reveals Large-Scale Dysregulation in Bitter Taste Dysfunction
Shveta Jaishankar,
David Schaeper,
Sarath Chandra Janga and
Mythily Srinivasan
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为了揭示长新冠（LC）中苦味觉功能障碍的分子机制，研究人员对唾液上皮细胞（SECs）开展了单细胞RNA测序（scRNA-seq）研究。他们发现，在LC苦味觉障碍（LC-D）患者中，涉及细胞骨架动态、味觉细胞-神经突触组装、II型和III型味觉受体基因（如TAS1R1, TAS1R2, CD36）及免疫防御标志物（如TLR2/TLR4）的基因表达显著下调。这表明持续的舌上皮稳态失调是LC-D苦味觉障碍的潜在原因。此项研究为基于唾液的非侵入性诊断和味觉系统机制研究提供了新见解。
在过去的几年里，新冠病毒感染后长期存在的后遗症——长新冠，已成为全球性的健康挑战。其中，味觉功能障碍，特别是苦味感觉的持续减退或丧失，成为许多患者挥之不去的困扰，严重影响生活质量。尽管味觉问题普遍，其背后的细胞和分子机制却如一团迷雾，长期未被科学之光彻底照亮。COVID-19大流行为研究味觉障碍提供了一个难得的“自然实验”机会。为了拨开迷雾，一支研究团队决定从唾液中寻找答案，因为唾液中富含大量的口腔上皮细胞，它们或许记录着味觉系统病变的“密码”。这项开创性的研究近期发表在《International Journal of Molecular Sciences》上。
为了揭开谜底，研究人员从长新冠伴苦味觉障碍（LC-D）患者和健康对照组中收集了非刺激性全唾液样本，并从中分离出唾液上皮细胞（SECs）。他们采用了一种名为Evercode? Whole Transcriptome的高通量单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，这项技术的优点在于无需微流控，可处理大型、异质性的细胞。通过对来自LC-D和健康个体的数千个SECs进行单细胞转录组分析，并结合Seurat生物信息学流程进行数据处理、归一化、降维和聚类，研究人员成功描绘了这些细胞的转录组图谱。此外，研究还通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）对关键基因表达进行了验证，并利用免疫荧光染色和流式细胞术在蛋白水平上评估了特定标志物的表达情况，从而在转录和蛋白两个层面相互印证了核心发现。
2.1. 长新冠中苦味觉损伤的高患病率
通过客观的味觉测试，研究发现，在长新冠队列中，苦味觉损伤的患病率最高，达30%。这为后续聚焦苦味觉功能障碍的分子机制研究提供了临床依据。
2.2. LC-D患者与健康对照者的唾液上皮细胞单细胞测序
对来自LC-D患者和健康对照者的唾液上皮细胞进行单细胞RNA测序分析，共分析了7321个细胞。UMAP（Uniform Manifold Approximation and Projection）可视化与聚类分析识别出四个转录特征不同的细胞亚群。与健康对照组相比，LC-D组的细胞在部分聚类中分布存在显著差异。重要的是，与上皮细胞分化和干细胞维持相关的关键基因，如TP63（一种上皮发育和基底细胞增殖能力的主调控因子）和整合素α-6（ITGA6，细胞粘附和上皮干细胞维持的关键介质），在LC-D组中表达显著降低，表明LC-D患者的上皮细胞更新过程可能受到干扰。
2.3. II型和III型味觉受体细胞在LC-D中减少
通过查询已知的味觉受体细胞（TRC）标记基因，研究发现，在LC-D队列中，表达任何类型味觉细胞标记的细胞百分比低于健康对照组。其中，对苦味、鲜味感知至关重要的II型味觉受体细胞，以及与酸味感知相关的III型味觉受体细胞，其相关基因的表达显著减少。特别是与苦味感知相关的基因TAS1R1、TAS1R2和CD36，在LC-D组细胞中的表达比例明显更低。这与LC-D患者所表现出的低苦味觉评分相一致。
2.4. SECs单细胞测序数据的验证
通过RT-qPCR对关键味觉细胞标记物进行验证，发现II型味觉受体细胞标记物GNAT3（α-味导素）在LC-D组中表达显著降低。而I型标记物NTPDase2、II型标记物PLCβ2和III型标记物CAR4的表达在LC-D组中则有所升高。免疫荧光和流式细胞术分析进一步在蛋白质水平上确认了III型TRC标记物SNAP25在LC-D组中的表达升高。这些结果共同支持了单细胞测序数据的可靠性，并提示在味觉障碍中可能存在味觉细胞的异常更替。
2.5. 与味觉相关的通路在LC-D中被下调
差异表达基因（DEGs）分析显示，LC-D组中有171个基因显著下调。对这些下调基因的基因本体（GO）富集分析揭示，多个与细胞骨架、突触组装和功能、“刷状缘”和“微绒毛组织”以及GTP酶复合物（对G蛋白偶联受体GPCR信号传导至关重要）相关的通路受到抑制。此外，免疫相关通路，如“肥大细胞活化”、“白细胞介素-6（IL-6）信号通路”以及Toll样受体TLR2和TLR4的表达也发生下调。这些发现表明，在LC-D中，不仅味觉信号传导受损，局部的免疫防御和上皮屏障功能也可能受到影响，共同导致了持续的味觉功能障碍。
结论与讨论
这项研究首次对长新冠（LC）伴苦味觉功能障碍（LC-D）患者的唾液上皮细胞（SECs）进行了单细胞转录组学分析，揭示了其分子层面的深刻变化。核心结论是，LC-D中的味觉功能障碍与唾液上皮细胞的大规模转录失调有关，具体表现为：上皮稳态被破坏（TP63、ITGA6等干细胞/分化基因下调）、味觉感知核心元件减少（II型/III型味觉受体细胞基因表达降低）、信号传导通路受损（与突触组装、微绒毛组织和GPCR信号相关的基因下调）以及局部免疫反应改变（如TLR2/TLR4下调）。这些变化共同指向了一个模型，即持续的、失调的上皮细胞更新是导致长新冠患者苦味觉持续障碍的关键机制。
该研究的意义重大。首先，它成功地将一种临床常见的症状（味觉丧失）与单细胞水平的分子病理变化联系了起来，为理解长新冠的发病机制提供了新的视角。其次，它证实了唾液上皮细胞作为一种非侵入性、易于获取的生物样本，在研究和诊断味觉系统疾病方面具有巨大潜力，为未来的纵向监测和精准诊疗开辟了道路。尽管研究存在样本量有限、横断面设计等局限性，但它通过整合心理物理学、免疫学和转录组学数据，为深入探索味觉障碍的复杂生物学基础建立了一个强有力的框架。这项研究不仅增进了我们对长新冠后遗症的认识，也为基于唾液的生物标志物发现和靶向治疗策略的开发奠定了重要基础。
