终末导管小叶单位（Terminal ductal lobular unit，TDLU）是人类乳腺的功能单位，负责乳汁的生产和分泌。它们在乳腺的发育、功能和疾病（如乳腺癌）中起着关键作用，但其三维（3D）结构仍然不明确。本研究通过组织透明化技术和体积成像技术（如光片显微镜）评估人类乳腺TDLU的分支形态和细胞表型，探索不同年龄、分娩状况和激素避孕对TDLU结构的影响，并建立TDLU分支形态发生的数学模型。

图1 光片显微镜成像的人类乳腺组织显示高度分支的TDLU在捐赠者的年龄或生育状况下都很少见

本研究从接受乳房整形手术的健康女性中收集乳房组织样本，包括不同年龄和生育状况的女性。使用FUnGI和iFLASH协议对组织样本进行透明化处理，提高透明度，使其适合成像。对透明化后的组织样本进行免疫荧光标记，主要使用针对细胞角蛋白8（KRT8）的抗体。使用光片荧光显微镜进行体积成像，获取TDLU的三维图像。

图2 TDLUs包含一个在分叉事件中占主导地位的主子树，并表现出更像导管的KRT14表达模式

研究发现，无论捐赠者的年龄或生育状况如何，高度分支化的TDLU都很罕见。TDLU的分支数量在不同个体间存在异质性，但整体上它们具有一致的形状和分支参数。TDLU具有一个主导的子树，该子树在分叉事件中占主导地位，并表现出更像导管的角蛋白表达模式。这表明TDLU内部存在一个明确的组织层次结构。

图3 对连续切片的TDLUs进行多重免疫组化分析表明，高度分支化的TDLUs中细胞增殖更高

高度分支化的TDLU显示出比普通大小的TDLU更高的细胞增殖率，这表明它在高度分支化的TDLU中观察到更多的S100A4+基质细胞。通过数学建模和模拟TDLU分支形态发生，研究发现人类和小鼠乳腺腺体分支可能受到相同原则的调控，尽管它们在解剖学上存在差异。

图4 光片显微镜成像的透明化人类乳腺组织揭示了不同TDLUs和个体捐赠者之间一致的分支参数

通过组织透明化和光片成像技术，研究确定了人类TDLU的三维形态和尺寸，包括分支长度、直径和角度的规律性。TDLU的总分支数或末端分支（腺泡）与TDLU直径不成比例，表明分支密度可能存在变化。使用体积限制的分支和湮灭随机行走（BARW）模型进行模拟，发现该模型能够很好地复现实验观察到的TDLU结构。

图5 模拟人类TDLU分支形态发生，体积限制的BARW模型更准确地模拟了实验数据

本研究提供了人类乳腺三维解剖结构和分支的新见解，展示了光片显微镜成像在深入理解乳腺生物学方面的潜力，为未来的乳腺生物学研究和乳腺疾病治疗提供了重要的基础数据和方法，对理解乳腺结构和功能的关系，以及乳腺疾病（包括癌症）的研究具有重要意义。

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文献链接：Volumetric analysis of the terminal ductal lobular unit architecture and cell phenotypes in the human breast

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