大家好呀,今天分享的文章题为单细胞数据分析稳定和易损的动脉粥样硬化斑块之间不同的免疫环境,文章思路清晰,于今年一月发表在《Front Immunol》(IF = 8.786)上,让我们来一起学习一下吧!
一、摘要
无论狭窄的程度如何,易损斑块都是缺血性卒中和血栓性并发症的重要原因。斑块内免疫微环境的变化似乎是影响斑块特征的一个重要因素。然而,稳定斑和易损斑之间的免疫微环境差异尚不清楚。在本研究中,对5例创伤患者的颞浅动脉和3例动脉粥样硬化患者的斑块进行了RNA测序,以初步确定斑块中的关键免疫反应过程。采用流式细胞术(CyTOF)技术来探索9个易损斑块和12个稳定斑块之间的免疫组成的差异。
二、结果
1、分析斑块和正常颞浅动脉的RNA-seq数据,初步探索斑块内的免疫微环境
本文通过对3例动脉粥样硬化患者斑块和5例颅脑外伤手术患者颞浅动脉进行差异分析,得到16036个差异基因,其中,动脉粥样硬化斑块中有3656个基因表达上调。对上调的基因进行GO和KEGG注释,主要富集在T淋巴细胞和B淋巴细胞的免疫反应以及与TNF信号通路相关的生物学过程中,这表明TNF-a在斑块内介导免疫反应。随后,作者通过xcell推断RNA-seq数据的细胞类型和比例,结果显示,颞浅动脉包含大量内皮细胞、平滑肌细胞和纤维细胞;动脉粥样硬化斑块除了这些细胞外,还包含大量的巨噬细胞、树突状细胞、T和B淋巴细胞。免疫浸润分析的结果为后续选择CyTOF抗体谱提供了指导。(图1)
2、动脉粥样硬化斑块中免疫细胞的组成
根据影像学结果,作者将标本分为12个稳定斑块和9个易损斑块。在RNA-seq分析的基础上筛选出特异性金属抗体。使用无监督聚类方法Flowsom分析了21例患者动脉粥样硬化斑块的细胞组成(图2),发现了15个簇,且巨噬细胞和淋巴细胞是斑块的主要组成部分。巨噬细胞由6个细胞簇组成,占63.9%。淋巴细胞由T淋巴细胞和B淋巴细胞组成。而T淋巴细胞有7个簇,占31.9%。B淋巴细胞由两个簇组成,占4.2%。T-SNE用于转换高维CyTOF数据,并用于绘制所有样本的免疫分区。(图3)
3、T细胞在稳定斑块中占优势,巨噬细胞在易损斑块中占优势
比较这两种斑块的组成,每个细胞亚群都分布在两种类型的斑块中。T细胞以稳定斑块为主,占57.2%。巨噬细胞占39.1%。而巨噬细胞是易损斑块中最丰富的细胞群占56.4%。T细胞仅占36.7%。这表明了这两个斑块之间的免疫环境的差异。(图4C)
4、CD4+T记忆细胞在稳定斑块中更丰富,而CD11c+CD4c+T细胞在易损斑块中分泌更高的IFN-r
斑块中的T细胞类型是多种多样的,有5个CD4+T淋巴细胞簇,包括记忆细胞和效应细胞。比较两个斑块中细胞亚群的比例差异,第10簇的CD4+T细胞是稳定斑块中唯一更丰富的细胞组。CD45RO+和CD127是记忆细胞的表面标记物,共存于该簇的细胞表面。两种斑块的其他亚群含量无差异。然而,易损斑块中的簇2(CD11c+CD4+T细胞)比稳定斑块中分泌更高水平的IFN-r。(图4B-I)
5、易损斑块中的CD19+CD20-B细胞分泌更多的TNF-a和IL-6,而CD19-CD20+B细胞表达更多的PD-1分子
样本中存在两种类型的B细胞,这些B细胞表面有不同的分子模式。簇9表达CD19+,而簇8表达CD20,但不表达CD19。簇9还表达了参与细胞活化和迁移的表面标记物HLA_DR和CCR7,这表明该簇可能是一组活化的B亚群细胞。功能分析显示,簇8在易损斑块中表达了更高水平的PD-1分子。簇9显示出较高水平的TNF-a和IL-6(图4E-3和4E-4)。
6、易损斑块含有更多的CD86+CD68+ M1促炎巨噬细胞
巨噬细胞是斑块中最丰富的簇,包含多个细胞亚群(图4C)。然而,与稳定的斑块相比,第14簇是唯一一个在易损斑块中更丰富的簇(图4B-D)。这些簇表达CD68和HLA_DR。此外,与M1样巨噬细胞对应的CD86存在于簇14的表面。多色免疫荧光检测显示,在易损斑块中有更多的M1巨噬细胞(图5A,B)。功能分析显示,该簇也表达了IL-6和IFN-r(促炎细胞因子),功能分析未显示出显著性差异(图4E-4)。
三、小结
本文对5例创伤患者的颞浅动脉和3例动脉粥样硬化患者的斑块进行了RNA测序,分析两种斑块的差异基因、使用上调基因分析两种斑块在功能层面的不同、使用xcell比较了两种斑块中免疫细胞比例的差异。并通过单细胞数据分析每类细胞浸润的比例,在易损斑块中发现了更多的CD86+CD68+ M1促炎巨噬细胞,而CD4+T记忆细胞主要出现在稳定斑块中。此外,在易损斑块中发现了一个IFN-r分泌的CD4+T细胞的CD11c+亚群。在B细胞的两个亚群中,易损斑块中的CD19+CD20-B细胞分泌更多的TNF-a和IL-6,而CD19-CD20+B细胞表达更多的PD-1分子。本文逻辑清晰,作者对两种斑块做了清晰地对比。
参考文献:Ge P, Li H, Ya X, Xu Y, Ma L, He Q, Wang R, Liu Z, Zhang Q, Zhang Y, Wang W, Zhang D, Zhao J. Single-cell atlas reveals different immune environments between stable and vulnerable atherosclerotic plaques. Front Immunol. 2023 Jan 18;13:1085468. doi: 10.3389/fimmu.2022.1085468 . PMID: 36741406; PMCID: PMC9889979.