摘要
先天性巨结肠(Hirschsprung's disease, HSCR)是一种复杂的先天性消化道畸形,其致病机制中肠神经嵴细胞的作用已较为明确,但越来越多的证据表明非神经元成分,特别是肌层内的间质细胞和免疫细胞,在疾病发生发展中起着重要作用。本研究旨在探究HSCR患者无神经节肠段中的细胞异质性和分子相互作用机制,特别关注成纤维细胞-巨噬细胞交互及其在铁死亡调控中的作用。
研究对象包括6例HSCR患者和2例对照患者。获得96,185个高质量细胞进行生物信息学分析。实验验证包括免疫荧光、Western blot、RT-qPCR、透射电镜,以及THP-1来源M2巨噬细胞的体外实验,分别用PROS1蛋白、AXL抑制剂R428和铁死亡抑制剂ferrostatin-1处理。
单细胞测序分析发现新型PIEZO2⁺KCNN3⁺PDGFRα⁺成纤维细胞亚群,其运动调控相关基因在无神经节肠段中的表达水平显著低于对照组。同时鉴定出两个肌层巨噬细胞亚群:M_LYVE1⁺和M_TREM2⁺巨噬细胞,这些巨噬细胞的基因表达改变显示铁死亡激活证据。透射电镜证实铁死亡相关超微结构改变。细胞通讯分析发现PIEZO2⁺成纤维细胞通过PROS1-AXL信号与巨噬细胞相互作用,该通路在无神经节肠段显著增强。体外实验表明PROS1处理诱导M2巨噬细胞铁死亡,表现为细胞活力降低、GPX4和SLC7A11表达下降及脂质过氧化增加,这些效应可被ferrostatin-1挽救。
本研究证明PIEZO2⁺KCNN3⁺PDGFRα⁺成纤维细胞通过PROS1-AXL信号轴促进肌层巨噬细胞铁死亡。铁死亡通过两种机制发生:M_LYVE1⁺的铁代谢紊乱和M_TREM2⁺的脂质代谢异常。这些发现阐明了非神经元细胞通过新型细胞死亡机制导致结肠动力功能障碍的机制,为HSCR治疗提供了新的潜在靶点。
