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补肾活血方调控免疫微环境预防强直性脊柱炎异位骨化的机制研究
作者: 巩仪凡
单位: 中国中医科学院广安门医院

摘要

绘制AS患者外周血免疫细胞图谱,揭示AS外周血免疫微环境的细胞组成、转录组特征及细胞间通讯网络改变,并探究补肾活血方治疗前后外周血免疫细胞转录组变化及其潜在免疫调控机制。


采集AS患者治疗前及补肾活血方干预后的外周血样本,并以健康人外周血作为对照,通过密度梯度离心分离单个核细胞,利用10x Genomics平台进行scRNA-seq。通过生物信息学方法对单细胞数据进行质控、降维、聚类及细胞类型注释,鉴定外周血主要免疫细胞类型。比较AS患者治疗前与健康对照组之间、AS患者治疗前后的细胞比例差异、转录组特征差异及细胞间通讯网络差异,解析AS外周血免疫图谱特征及补肾活血方干预后免疫通路的变化。


AS患者外周血中共鉴定出9种细胞类型,包括T细胞、NK细胞、单核细胞、中性粒细胞、B细胞、树突状细胞、肥大细胞、浆细胞和血小板。与健康对照组相比,AS患者外周血中T细胞和中性粒细胞比例显著升高,NK细胞和树突状细胞比例显著降低。AS患者多种免疫细胞存在显著差异表达基因,富集于T细胞受体信号通路、Th17细胞分化通路、趋化因子信号通路及MAPK信号通路等炎症及免疫调控相关通路,提示AS外周血免疫系统处于炎症激活状态。同时,部分细胞还富集于氧化磷酸化、ATP代谢、电子传递链及核糖体等代谢相关通路,提示AS免疫细胞存在免疫代谢重编程。细胞间通讯分析显示,AS组整体通讯数量和强度显著高于健康对照组,IL-1、MHC-II、趋化因子等多条炎症相关通路的相对信息流在AS组中占主导地位。补肾活血方治疗后,AS患者外周血免疫图谱发生显著改变,T细胞和中性粒细胞比例显著升高,NK细胞和树突状细胞比例降低。转录组分析显示,治疗后T细胞中多个基因下调,主要富集于T细胞受体信号通路和Th17细胞分化通路;树突状细胞中下调基因以HLA-DRB5等抗原呈递相关分子最为显著;单核细胞中上调基因主要富集于氧化磷酸化等能量代谢通路。外周血免疫细胞中多种炎症相关信号通路整体下降,而氧化磷酸化及能量代谢相关通路未见下调。细胞间通讯分析显示,补肾活血方干预后,治疗后整体通讯网络仍处于活跃状态。

本研究在单细胞分辨率下系统揭示了AS患者外周血免疫细胞的组成特征和转录组异常,证实T细胞、单核细胞和树突状细胞在AS免疫病理中发挥核心作用,多条炎症相关信号通路驱动了AS异常的免疫通讯网络,外周血免疫系统呈现炎症信号通路活化及免疫代谢重编程等特征。补肾活血方干预后可在一定程度上抑制炎症相关信号通路并调节免疫细胞功能,同时维持免疫细胞代谢活动,补肾活血方可能通过重塑外周免疫微环境促进免疫稳态恢复。本研究从单细胞水平揭示了AS外周血免疫图谱及补肾活血方干预后的动态变化,为阐明中医药治疗AS的免疫学机制提供了新的研究依据。


关键词: 强直性脊柱炎;补肾活血方;异位骨化;单细胞转录组测序;免疫微环境
来源:中华医学会第二十八次风湿病学学术会议