文獻解讀：人類賁門失弛緩癥中T細胞和巨噬細胞群體的疾病特異性變化

期刊：Nature Communications
影響因子：16.6

導(dǎo)語
賁門失弛緩癥（AC）是由腸梗膜神經(jīng)元逐漸變性引起的食道運動障礙。免疫介導(dǎo)的神經(jīng)節(jié)炎被認為是腸脊髓神經(jīng)元丟失的基礎(chǔ)。使用scRNA-seq測量賁門失弛緩癥中成對食管下括約�。↙ES）組織和血液樣本的免疫細胞轉(zhuǎn)錄譜。鑒定了擴增的免疫細胞模式和特定的轉(zhuǎn)錄表型，特別是在LES組織中。展示了C1QC+巨噬細胞和組織駐留記憶T細胞（TRM），特別是ZNF683 + CD8 + TRM和XCL1 + CD4 + TRM，在賁門失弛緩癥LES組織中的肌叢周圍顯著擴增和定位。C1QC+巨噬細胞在轉(zhuǎn)錄上與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細胞相似，并且在賁門失弛緩癥中具有神經(jīng)退行性功能障礙表型。TRM還表達賁門失弛緩癥中免疫反應(yīng)失調(diào)的轉(zhuǎn)錄本。此外，炎癥隨著疾病進展而增加，因為與II型賁門失弛緩癥相比，免疫細胞在I型中更活躍。因此本文分析了免疫細胞轉(zhuǎn)錄景觀，并將C1QC +巨噬細胞和TRM鑒定為賁門失弛緩癥中與疾病相關(guān)的免疫細胞亞群。

研究重點
Sc-RNAseq，scBCR，scTCR

技術(shù)路線

研究內(nèi)容
1.賁門失弛緩癥患者和對照組組織和血液中免疫細胞的單細胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)
對9例賁門失弛緩癥患者和4名組織和血液樣本配對的對照組，以及2名僅具有外周血樣本的賁門失弛緩癥患者進行了scRNA-seq和TCR，BCR測序，獲得了137,346個細胞的原始數(shù)據(jù)以進行進一步分析，包括71,450個外周血單核細胞（PBMC）和65,896個組織單細胞轉(zhuǎn)錄組。這些細胞每個細胞的中位數(shù)為1500個基因。通過scRNA-seq繪制了每個人的主要免疫細胞的景觀。
 

2. 髓系細胞亞群的單細胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)
通過對髓系細胞進行無監(jiān)督的亞聚類，鑒定出11個簇，包括7個單核/巨噬細胞簇和3個樹突狀細胞( DCs )簇，以及1個肥大細胞(圖2a , b)簇�；�于經(jīng)典標記，單核/巨噬細胞被鑒定為Macro1 ( C1QC + )，Macro2 ( CXCL3 + )，Macro3 ( FOShigh )，Macro4 ( CCL20 + )，Mono1 ( CD14 + S100A8高表達,為經(jīng)典單核細胞)，Mono2 ( CD14 + ITGA4高、中單核細胞)和Mono3 ( FCGR3A [ CD16 ] + ,非經(jīng)典單核細胞) (圖2c , d )
 

圖2

3. 在賁門失弛緩癥中，C1QC +巨噬細胞顯著擴大并與多種神經(jīng)退行性和行為障礙通路相關(guān)
與對照組相比，賁門失弛緩癥中C1QC +巨噬細胞顯著擴增。此外，多色IHC還證實C1QC +巨噬細胞在賁門失弛緩癥中擴張并位于LES的肌間神經(jīng)叢(以PGP9.5表示)周圍或可能浸潤(圖3e )，提示其與腸神經(jīng)系統(tǒng)( ENS )具有潛在的相關(guān)性。進一步的CyTOF分析顯示，賁門失弛緩癥患者LES中C1QC +巨噬細胞的比例有增加的趨勢。C1QC +巨噬細胞中富集了多種代謝通路，尤其是氧化磷酸化，在c DC2中也高表達。此外，對LES整體組織質(zhì)譜檢測到的差異表達蛋白進行KEGG富集分析，證實了C1QC +巨噬細胞(圖3h)的KEGG通路。C1QC +巨噬細胞在轉(zhuǎn)錄水平上與小膠質(zhì)細胞相似，并在賁門失弛緩癥中表現(xiàn)出神經(jīng)退行性功能失調(diào)的表型。總的來說C1QC +巨噬細胞在賁門失弛緩癥中顯著擴增，并與多種神經(jīng)退行性和行為障礙通路相關(guān)。
 

圖3

4. 賁門失弛緩癥中克隆性擴增，但TCR組庫的多樣性降低
由于TRM在賁門失弛緩癥中表現(xiàn)出失調(diào)的免疫反應(yīng)，接下來探索了T細胞的TCR組庫。發(fā)現(xiàn)組織中克隆擴增的TCR組庫比血液中克隆擴增的TCR組庫多，賁門失弛緩癥中克隆擴增的TCR組庫比對照(圖4a)多。與TCR克隆性43呈正相關(guān)的Gini指數(shù)在賁門失弛緩癥中顯著高于對照組(圖4b )。與TCR多樣性43呈正相關(guān)的Shannon ' s熵指數(shù)在賁門失弛緩癥中顯著低于對照組(圖4b )。這些結(jié)果表明賁門失弛緩癥中T細胞的克隆性增殖明顯，但TCR組庫的多樣性降低，與先前的研究一致

圖4

5. 賁門失弛緩癥中B細胞無明顯克隆性增殖，其特征是C1QC +巨噬細胞與TRM之間的相互作用發(fā)生改變
91 %的B細胞無明顯克隆性增殖。具有3個以上BCR克隆的B細胞僅存在于賁門失弛緩癥的血液中。表明B細胞在賁門失弛緩癥中沒有明顯的克隆性增殖。此外，許多共抑制分子，包括PDCD1，HAVCR2，LAG3，ICOS，PRDM1和MAF，在TRM中顯著下調(diào)(圖5d )，支持了賁門失弛緩癥中的活化細胞狀態(tài)。GO和KEGG分析顯示，TRM、GZMK + CD8 + T細胞和GNLY + CD8 + T細胞在多個功能類別中相互富集，包括T細胞活化、對干擾素- γ的反應(yīng)、對腫瘤壞死因子的反應(yīng)( GO分析)，以及Th1和Th2細胞分化、細胞粘附分子、多種免疫性疾病( KEGG分析) (圖5e )。吞噬體和抗原加工遞呈通路的高度富集可能是HLAs (圖5d , e)高表達的結(jié)果，提示特異性T細胞活化。
 

圖5

研究重點
在這項研究中，繪制了賁門失弛緩癥和對照組外周血和配對LES組織中免疫細胞的單細胞圖譜。鑒定了賁門失弛緩癥中的免疫細胞和轉(zhuǎn)錄組。賁門失弛緩癥的LES組織中富集C1QC +巨噬細胞和TRM，尤其在LES的肌間叢周圍甚至浸潤。通過多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)賁門失弛緩癥患者和對照組單個免疫細胞的轉(zhuǎn)錄圖譜顯示了疾病特異性的免疫細胞組成和轉(zhuǎn)錄表型，尤其是LES組織中的免疫細胞，可能參與了賁門失弛緩癥的炎癥過程。C1QC +巨噬細胞和TRM在賁門失弛緩癥的LES組織中顯著擴張并定位于肌間神經(jīng)叢周圍。C1QC +巨噬細胞在轉(zhuǎn)錄水平上與CNS的小膠質(zhì)細胞相似，并表現(xiàn)出神經(jīng)退行性功能障礙的表型。TRM還表達了賁門失弛緩癥中失調(diào)的免疫反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄本。通過潛在的相互作用，C1QC +巨噬細胞和TRM可能會導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)炎和肌間神經(jīng)元的丟失。肌間神經(jīng)元的丟失可導(dǎo)致食管蠕動異常，食管擴張，LES松弛功能受損，最終導(dǎo)致賁門失弛緩癥的發(fā)生。

參考文獻：
Liu ZQ, Dai H, Yao L, Chen WF, Wang Y, Ma LY, Li XQ, Lin SL, He MJ, Gao PT, Liu XY, Xu JX, Xu XY, Wang KH, Wang L, Chen L, Zhou PH, Li QL. A single-cell transcriptional landscape of immune cells shows disease-specific changes of T cell and macrophage populations in human achalasia. Nat Commun. 2023 Aug 4;14(1):4685. doi: 10.1038/s41467-023-39750-5. PMID: 37542039; PMCID: PMC10403544.