近年来,炎症在动脉粥样硬化疾病发生发展中的作用得到了越来越多的探索和印证。但其在慢性缺血性心衰中的地位仍需进一步探究。免疫细胞在适应性心脏重构及恶性心脏重构中协调着心肌细胞与非心肌细胞的反应。许多基础研究证明,心肌损伤后免疫细胞既能加重损伤也促进组织再生和修复。具体来看,梗死心脏中单核细胞和巨噬细胞驱动恶性炎症反应,促进左室重构,最终导致心衰,但与此同时,单核细胞也促进心梗后炎症消退,参与诸如血管新生等修复过程。既往临床研究结果表明,急性心衰患者中间态及非经典单核细胞水平升高,而这种中间态细胞也与不良预后相关。但慢性心衰患者循环中单核细胞的特点尚不明晰。
对此,德国法兰克福歌德大学心血管再生研究所的StefanieDimmele教授团队分选了缺血性心衰患者与健康对照受试者外周血CD31阳性细胞,运用单细胞测序手段解读细胞异质性,进一步深化了对心衰过程中循环免疫细胞特征的理解。该研究的结果发表于心血管领域高水平期刊《CardiovascularResearch》(ImpactFactor8.)上,题目为“Single-cellRNA-sequencingrevealsprofoundchangesincirculatingimmunecellsinpatientswithheartfailure”
研究者收集了自8个缺血性心衰和8个健康受试者的外周血,分选出CD31+阳性细胞,运用10XGenomics平台ChromiumSingleCell30v2ReagentKit构建文库,运用IlluminaHiSeq平台进行测序。最终,分析了个细胞,降维后得到16个特征类群。大部分细胞属于单核细胞(60%),小部分为T淋巴细胞(32%)其余为杀伤性细胞,B淋巴细胞,巨核细胞和微量中性粒细胞。研究者发现,心衰患者单核细胞与T细胞比例显著升高,也运用流式细胞术技术在外部队列里进一步验证了这一结论。心衰患者与正常患者相比大部分差异基因在单核细胞和T细胞中,其中约20-40%的基因的差异性调控展现出细胞类群特异性。
Figure1:心衰患者及健康者外周血CD31+细胞类群、比例及基因表达
接下来研究者进一步解读了心衰患者单核细胞的特点,对单个核细胞进行再分群,发现心衰患者单核细胞上调基因与炎症反应相关,主要涉及IL-1β通路,细胞因子生成,巨噬细胞分化及组织修复等过程。根据CD14与CD16比例将单核细胞分为经典型,中间态和非经典型单核细胞,通过流式细胞术根据CD14和CD16表达分布也可将单核细胞进行同样的分群。
Figure2:心衰对CD31+细胞和单核细胞的影响
然而,健康组与心衰组在不同类型的单核细胞数量上并无显著差别,但基因表达特征却明显不同。心衰组中三个类群的细胞差异基因均与炎症反应,组织修复和血管新生相关。为明确是否其他合并症也会影响单核细胞的基因差异,研究者分别研究了年龄及疾病和基因差异的关联,发现糖尿病与12个变化最显著基因中的5个基因显著相关,除此之外,未见其他因素与差异基因的关联。
Figure3心衰对单核细胞分群及基因表达调控的影响
最后,作者