Salivary gland ionocyte organization and function during homeostasis, repair, and disease

稳态、修复和疾病期间唾液腺离子细胞的组织和功能

基本信息

  • 批准号:
    10471333
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 58.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-18 至 2026-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The salivary glands are exocrine glands that produce saliva. An adequate supply of saliva is critical to the maintenance of oral tissue. Saliva is composed of a variety of electrolytes and also contains immunoglobulins, proteins, enzymes and mucins, suggesting that saliva has a complex function. An important function of salivary gland ducts is to regulate ion homeostasis[1]. Dysfunction of epithelial ion homeostasis can lead to several human diseases[2, 3]. Our lineage tracing experiments using a tamoxifen inducible FGF10CreERT2:R26- Tomato mouse identified new epithelial populations of the Fgf10 expressing cells in the striated (SD), granular (GCT) and excretory ducts (ED) of submandibular (SMG) and parotid (PG) glands. Importantly Fgf10 lineage tracing shows that until postnatal day 7 (P7) only mesenchymal Fgf10 expressing cells are present, however after P10, Fgf10 expression in the mesenchyme shuts down, while a subset of ductal epithelial cells starts to express Fgf10. Using Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) we isolated both mesenchymal and epithelial populations of Fgf10+ cells and performed RNA sequencing (RNA-seq). Analysis of this RNA- seq data combined with analysis of single cell RNA-Seq (scRNAseq) data from P1 and adult SMGs showed that epithelial Fgf10+ populations overlap with the known duct population marked by Ascl3. Moreover, these epithelial Fgf10+ cells expressed many gene characteristics for an ancient type of ionocyte cell: Bsnd, Foxi1, Foxi2, Asgr1, Stap1, several subunits of the H+- ATPase (V-ATPase) and markers of SLC12A1/2 and Slc9a4 transporters. Most importantly Fgf10+ cells expressed cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (Cftr) that plays a key role in exocrine secretion, including in salivary glands. We propose that these epithelial Fgf10+/Ascl3+/Cftr+ cells are specialized duct salivary gland ionocytes. Moreover, using two models of Sjogrens syndrome: the NOD.B10Sn-H2b/J and the thrombospondin-1 null (TSP1-/-) mice, we showed a significant decrease in Fgf10+ expression and the number of ionocytes with disease progression. We also showed that epithelial Fgf10+ cells isolated from the SMG are able to maintain proliferation and growth of progenitor and myoepithelial cells, suggesting an additional role for ionocytes in ductal maintenance. In this application we will determine the role of Fgf10 signaling in SMG regeneration and ionocyte function, define factors that control ionocyte differentiation and determine how chronic inflammation affects ionocyte function. In addition, in collaboration with Dr. Hoffman's group using bulk RNA-seq and scRNA-seq data we will investigate whether salivary glands have one type or several types of ionocytes. Our proposed study will provide a starting platform for future studies of ionocytes in basic biology and clinical research.
唾液腺是产生唾液的外分泌腺。供应充足 唾液对于口腔组织的维护至关重要。唾液由多种电解质组成 还含有免疫球蛋白、蛋白质、酶和粘蛋白,这表明唾液具有 复杂的功能。唾液腺管的一个重要功能是调节离子 体内平衡[1]。上皮离子稳态功能障碍可导致多种人类疾病 疾病[2, 3]。我们使用他莫昔芬诱导型 FGF10CreERT2:R26- 进行谱系追踪实验 番茄小鼠在横纹肌中鉴定出表达 Fgf10 的新上皮细胞群 颌下管 (SMG) 和腮腺 (PG) 的 (SD)、颗粒管 (GCT) 和排泄管 (ED) 腺体。重要的是,Fgf10 谱系追踪显示,直到出生后第 7 天(P7)为止 间充质 Fgf10 表达细胞存在,但是在 P10 后,Fgf10 表达在 间充质关闭,而导管上皮细胞的一部分开始表达 Fgf10。使用 荧光激活细胞分选 (FACS) 我们分离了间充质和上皮细胞 Fgf10+ 细胞群并进行 RNA 测序 (RNA-seq)。对该 RNA 的分析- seq 数据与 P1 和成体的单细胞 RNA-Seq (scRNAseq) 数据分析相结合 SMG 显示上皮 Fgf10+ 群体与标记的已知导管群体重叠 通过 Ascl3。此外,这些上皮 Fgf10+ 细胞表达了许多基因特征 古老类型的离子细胞:Bsnd、Foxi1、Foxi2、Asgr1、Stap1、H+- 的几个亚基 ATP 酶 (V-ATP 酶) 以及 SLC12A1/2 和 Slc9a4 转运蛋白的标记。最重要的是 Fgf10+ 细胞表达囊性纤维化跨膜电导调节因子 (Cftr) 在外分泌分泌中发挥关键作用,包括在唾液腺中。我们建议这些上皮 Fgf10+/Ascl3+/Cftr+ 细胞是专门的导管唾液腺离子细胞。此外,使用两个 干燥综合征模型:NOD.B10Sn-H2b/J 和血小板反应蛋白-1 无效 (TSP1-/-) 小鼠中,我们发现 Fgf10+ 表达和离子细胞数量显着减少 疾病进展。我们还表明,从 SMG 中分离出的上皮 Fgf10+ 细胞是 能够维持祖细胞和肌上皮细胞的增殖和生长,这表明 离子细胞在导管维护中的额外作用。在此应用程序中,我们将确定角色 Fgf10 信号在 SMG 再生和离子细胞功能中的作用,定义控制因素 离子细胞分化并确定慢性炎症如何影响离子细胞功能。在 此外,我们与 Hoffman 博士的团队合作,利用 Bulk RNA-seq 和 scRNA-seq 数据 将研究唾液腺是否具有一种或多种类型的离子细胞。我们的 拟议的研究将为基础生物学中离子细胞的未来研究提供一个起始平台 和临床研究。

项目成果

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    $ 58.15万
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