研究结果

1.膀胱组织中免疫细胞的单细胞转录图谱

为了探究间质性膀胱炎（IC）的免疫环境，作者对15名IC患者和9名对照的膀胱组织进行CD45+免疫单细胞分离并测序。质控后对92,029个高质量的CD45+免疫细胞进行了进一步分析。通过细胞群鉴定共确定了22个免疫细胞亚群。细胞群占比分析发现，与对照组相比，IC患者组的CD4+Tcm细胞，Tregs细胞、活化B细胞和中性粒细胞等细胞亚群细胞占比显著增加，而CD8+效应T细胞、Th17细胞和巨噬细胞等显著减少。分别对Tregs和Th17细胞的差异基因（DEGs）进行功能富集分析发现，Tregs的DEGs主要集中在mRNA的分解代谢过程、病毒受体和局部黏附，而Th17细胞的DEGs主要集中在经典的炎症信号通路中。

2.探究IC患者的免疫激活网络

作者通过伪时间分析描绘了从CD14+巨噬细胞到M2巨噬细胞的分化轨迹。在分化过程中，促炎症基因(IL-1β、S100A8和NLRP3)在CD14+巨噬细胞中表达上调，但随着时间的推移逐渐下调。同时，吞噬基因和调节受体(CD163、FOLR2、STAB1、C1QA和MSR1)在M2巨噬细胞中逐渐上调。与对照组相比，炎症CD14+巨噬细胞的功能与炎症产生有关，M2巨噬细胞的DEGs主要集中在自身免疫性疾病中。巨噬细胞极化和M1/M2平衡在抗菌防御、哮喘和过敏、纤维化、伤口愈合和自身免疫中发挥重要作用。为了验证两种不同巨噬细胞的存在，作者进行了CD68、S100A8和CD163的免疫荧光染色。细胞间互作分析发现M2巨噬细胞、炎性CD14+巨噬细胞和常规树突状细胞与其他免疫细胞的互作关系最强。此外，新发现的趋化因子CCL5在几乎所有细胞类型中都上调。酶联免疫吸附试验证实了尿中CCL5的高水平，但在血液中没有，表明CCL5是一种潜在的IC的尿液生物标志物。

3.质谱流式检测技术(CyTOF)证实IC膀胱免疫细胞表型异质性

接下来，作者利用CyTOF探究IC患者膀胱内的免疫亚群，并验证scRNA-seq结果。捕获CD45+免疫细胞进行CyTOF分析，根据细胞群典型标志物，鉴定出不同的细胞亚群，包括CD4+T细胞(CD3+CD4+)、CD8+T细胞(CD3+CD8+)、B细胞(CD19)、巨噬细胞(CD68)、DC(CD11c)、肥大细胞(KIT)和活化细胞(HLA-DR)，推测的细胞类型与scRNA-seq结果一致。重要的是，主要细胞比例的变化与scRNA-seq的结果一致。结合scRNA-seq分析结果，这些数据帮助验证和构建了IC膀胱中的免疫细胞图谱。

4.空间转录组（ST）揭示IC尿路上皮内免疫细胞聚集

作者分别对IC患者(n=3)和对照组(n=3)的6例膀胱组织进行空间转录组（ST）分析。经H&E染色和成像后，观察不同的组织学特征。质控后进行降维并通过T-SNE可视化以构建ST图。分析结果检测到平滑肌细胞、尿路上皮细胞、肌成纤维细胞、间质细胞和肥大细胞的标记基因。

由ST图谱可知，纤维化基因（FN1, TGF-β1, COL1A1 and COL3A1）在IC患者膀胱组织的不同类型的细胞中高度表达，而在对照组的细胞中低表达，潜在地表明IC患者膀胱结构可能导致严重的纤维化。为了准确定位免疫细胞在IC膀胱中的位置以及揭示免疫细胞在IC和对照膀胱组织中的分布差异，应用多模式交叉分析(MIA)来注释细胞的跨结构定位。结构发现几乎所有的免疫亚群，如巨噬细胞、Tregs、浆细胞等都在IC膀胱的尿路上皮区或靠近成纤维细胞的位置，而在对照组中，它们主要在膀胱的尿路上皮细胞和平滑肌细胞周围。值得注意的是，在对照膀胱的尿路上皮区只发现了一半的免疫细胞亚群。

研究结论

结合scRNA-seq和空间转录组分析结果，作者构建了间质性膀胱炎（IC）膀胱组织免疫细胞图谱，并发现几乎所有的免疫亚群都集中在IC膀胱的尿路上皮区或靠近成纤维细胞，而在对照膀胱的尿路上皮细胞和平滑肌细胞周围发现了免疫亚群。这些发现描绘了IC的免疫景观，并可能为IC的病理生理学提供有价值的见解。

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