系統(tǒng)性硬化癥相關(guān)間質(zhì)性肺?。⊿Sc-ILD）進展迅猛、致死率高，卻長期缺乏精準療法！《轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)雜志》（IF=6.1）最新研究，整合兩大單細胞數(shù)據(jù)集（GSE159354+GSE212109），通過跨樣本批次校正與深度注釋，首次鎖定SPP1+巨噬細胞亞群為SSc-ILD“纖維化元兇”，其通過p38-MAPK/JUN級聯(lián)，驅(qū)動肺損傷，且機制與特發(fā)性肺纖維化(IPF)截然不同！
研究設(shè)計高光：
（1）SCENIC+DrugBank雙策略：從單細胞互作網(wǎng)絡(luò)（UGPR1/補體信號→SPP1/BAFF級聯(lián)）到轉(zhuǎn)錄因子靶點（NFE2L2/BCLAF1），精準定位MAPK通路關(guān)鍵節(jié)點；
（2）老藥逆襲：篩選發(fā)現(xiàn)經(jīng)典降糖藥二甲雙胍可顯著下調(diào)NFE2L2！
題目：巨噬細胞作為系統(tǒng)性硬化癥相關(guān)間質(zhì)性肺病的決定因素和調(diào)節(jié)因素
雜志：J Transl Med
影響因子：IF=6.1
發(fā)表時間：2024.06.27
間質(zhì)性肺病(ILD)是系統(tǒng)性硬化癥(SSc)的主要死亡原因，SSc是一種以組織纖維化為特征的自身免疫性疾病。SSc-ILD在30-55歲女性中更常見，而特發(fā)性肺纖維化(IPF)在60-75歲的男性中更常見。SSc-ILD比IPF發(fā)生得早且進展迅速。FCN1、FABP4和SPP1巨噬細胞參與肺纖維化的發(fā)病機制；SPP1巨噬細胞在SSc-ILD和IPF中均表現(xiàn)出上調(diào)表達。使用單細胞分析確定SSc-ILD和IPF之間的差異，闡明其不同的發(fā)病機制，并提出預(yù)防和治療的方向。
1、GSE159354數(shù)據(jù)集包括四個IPF、三個SSc-ILD患者和三個健康對照(HC)，
2、GSE212109數(shù)據(jù)集包括五個SSc-ILD患者和六個HC。
對NCBI基因表達綜合(GEO)數(shù)據(jù)庫GSE159354和GSE212109進行了單細胞RNA測序，并分析了健康對照、IPF和SSc-ILD的肺組織樣本。主要指標是與批次校正和注釋細胞類型相結(jié)合的過濾基因，以區(qū)分SSc-ILD患者和健康對照。作者使用細胞間相互作用推斷了SSc-ILD發(fā)病機制，并使用SCENIC預(yù)測了調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄因子。使用DrugBank Online對TF基因進行藥物靶標預(yù)測。
作者在伴有HC的SSc-ILD（圖1C和圖S1B、C）和伴有HC的IPF組（圖1D）中分別共鑒定出19個和23個簇。根據(jù)用于注釋和識別簇的標記基因，兩組中的細胞簇相似（圖1C和D）。
肺巨噬細胞執(zhí)行針對SSc-ILD的MAPK信號通路
在GO富集中，作者觀察到與IPF相關(guān)的兩個簇：炎癥過程和補體級聯(lián)，以及傷口愈合過程（圖1E），在SSc-ILD中鑒定了MAPK信號通路，且巨噬細胞執(zhí)行MAPK（圖S1G-J、圖1F）；相反，IPF中的同一組巨噬細胞經(jīng)歷了Th17細胞分化（圖1F）。
根據(jù)CellMarker2.0數(shù)據(jù)庫，將2、4和7簇分別注釋為單核細胞、肺泡巨噬細胞和巨噬細胞（圖2B）。作者通過彈弓法發(fā)現(xiàn)，從單核細胞開始，要發(fā)育成肺泡巨噬細胞，必須先經(jīng)過巨噬細胞。
在GSE212109數(shù)據(jù)集中，作者分析了來自五名SSc-ILD患者和六名HC的肺樣本（圖1A）。根據(jù)細胞注釋的結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)與已發(fā)表的數(shù)據(jù)集GSE159354一致，因此確定了兩組簇4-肺泡巨噬細胞，一組具有關(guān)鍵基因FABP4和MARCO，另一組具有MARCO和SPP1（圖2A）。
鑒于基因表達的差異，作者還進行了細胞間相互作用的分析。通過候選信號通路的細胞簇相互作用之間的功能差異，作者最初觀察到II型肺泡細胞、上皮細胞、分泌細胞和杯狀細胞在損傷時傾向于產(chǎn)生UGPR1、SAA和補體信號通路(圖3A、B、圖S2A、B)。UGPR1激活帶有MARCO的肺泡巨噬細胞(圖3C)，而補體信號通路影響肺泡巨噬細胞驅(qū)動額外的免疫和修復(fù)反應(yīng)(圖3D)。相反，SAA作用于單核細胞并引發(fā)后續(xù)的炎癥反應(yīng)(圖3E)。
隨后，肺泡巨噬細胞產(chǎn)生SPP1（圖3F、圖S2C）和BAFF（圖3G）。SPP1不僅作用于成纖維細胞和上皮細胞進行立即修復(fù)（圖3F），還靶向單核細胞，進一步通過VEGF（圖3H）和VISFATIN信號通路（圖3I）啟動替代修復(fù)途徑。在單核細胞內(nèi)，一類獨特的巨噬細胞通過與內(nèi)皮細胞特異性相互作用來執(zhí)行該信號通路（圖S2D、E）。BAFF與B細胞相互作用產(chǎn)生自身抗體，這些抗體被認為與自身免疫反應(yīng)有關(guān)。
SSc-ILD的生物學(xué)途徑和發(fā)病機制
SSc-ILD的生物學(xué)途徑如圖3L所示。當肺組織中的前線細胞受到外部或內(nèi)部損傷時，它們首先向肺泡巨噬細胞發(fā)送UGPR1信號，激活成纖維細胞和其他細胞。內(nèi)皮細胞可通過內(nèi)皮細胞-肌成纖維細胞轉(zhuǎn)變和伴隨的微血管稀疏充當肌成纖維細胞的來源。隨后，通過IL6、ERK和pI3k-Akt通路，它們驅(qū)動上皮細胞和成纖維細胞等細胞繼續(xù)修復(fù)受損組織，這個修復(fù)過程導(dǎo)致肺纖維化。
肺巨噬細胞中MAPK信號通路的p38-MAPK和JUN
此外，作者通過SCENIC發(fā)現(xiàn)了兩個調(diào)節(jié)子組：第一組包括BCLAF1、IRF1和NFE2L2，第二組包括JUN、FOS和FOSB（圖4A）。從這兩個調(diào)節(jié)子組中，確定了屬于MAPK信號通路的每個TF的靶基因（圖4B）。在TF和靶基因網(wǎng)絡(luò)中，BCLAF1調(diào)節(jié)IRF1、NFE2L2和JUN。此外，JUN受FOS和FOSB調(diào)節(jié)，后者影響下游基因（圖4C）。
作者通過DrugBank數(shù)據(jù)庫選擇了對TF有下調(diào)作用的藥物，排除了結(jié)果有爭議的或?qū)ζ渌鸗F造成上調(diào)作用的藥物，并將選擇范圍縮小到調(diào)整后的p值<0.05（表1）。最后，作者發(fā)現(xiàn)二甲雙胍下調(diào)了NFE2L2。
在SSc-ILD的初始肺損傷期間，成纖維細胞在SPP1肺泡巨噬細胞的影響下開始激活I(lǐng)L6通路；然而，IL6似乎與其他炎癥和免疫細胞無關(guān)。因此，作者建議在SSc-ILD早期使用托珠單抗（一種抗IL6受體抗體）以保持肺功能。另外，激活MAPK信號通路的特定巨噬細胞亞群，可能導(dǎo)致SSc-ILD與IPF相比發(fā)病更早且纖維化持續(xù)。最后，作者確定了兩種TF，BCLAF1和NFE2L2，以及它們與MAPK相關(guān)的下游靶基因，它們可能是早期預(yù)防和治療的潛在治療靶點。且二甲雙胍下調(diào)NFE2L2，可以作為重新利用的候選藥物。
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