大家好,今天跟大家分享一篇题为:Multi-omics analysis of human tendon adhesion reveals that ACKR1-regulated macrophage migration is involved in regeneration(人肌腱粘附的多组学分析表明,ACKR1调节的巨噬细胞迁移参与了再生)肌腱粘连是肌腱损伤后的常见并发症,若没有有效的抗纤维化疗法,则会形成积聚的纤维化组织,从而导致严重残疾。巨噬细胞是肌腱粘连形成过程中的纤维化触发因素。
01
研究背景
肌腱粘连是肌腱损伤后的常见并发症,在没有有效的抗纤维化治疗的情况下,随着积累的纤维化组织的发展,导致严重残疾。巨噬细胞被广泛认为是肌腱周围粘连形成过程中的纤维化触发因素。然而,不同的巨噬细胞簇具有不同的功能并接受多重调节,这两者都仍然是未知的。在我们目前的研究中,对肌腱损伤后不同阶段的人和小鼠肌腱粘附组织进行了包括单细胞 RNA 测序和蛋白质组学在内的多组学分析。对超过 74 000 个人类单细胞的转录组进行了分析。
结果,我们发现 SPP1 巨噬细胞、 RGCC 内皮细胞、 ACKR1 内皮细胞和 ADAM12 成纤维细胞参与了肌腱粘连的形成。有趣的是,尽管肌腱粘附中存在特定的纤维化簇,但通过使用人类细胞的体外实验,FOLR2 巨噬细胞被鉴定为抗纤维化簇。此外,通过 Lysm-Cre 骨髓移植证实 ACKR1 可调节 FOLR2 巨噬细胞在受伤肌腱周围部位的迁移;R26R 系列td番茄小鼠对致命照射的 Ackr1−/−小鼠 (Ackr1−/−嵌 合体;缺乏 ACKR1)和对照小鼠 (WT 嵌合体)。
与 WT 嵌合体相比,还观察到 FOLR2 巨噬细胞的下降,表明 ACKR1 特异性参与 FOLR2 巨噬细胞迁移。综上所述,我们的研究不仅通过多组学分析表征了肌腱粘附的纤维化微环境景观,还揭示了一种新的巨噬细胞抗纤维化簇及其起源。这些结果为对抗人体肌腱粘附提供了潜在的治疗靶点。
见图一
人类正常肌腱周围组织和肌腱粘附组织的单细胞图谱。
图一
a 本研究设计概述。从肌腱损伤患者收集正常的肌腱周围组织和肌腱粘附组织,并使用 10× Genomics 平台进行 3′ 末端 scRNA-seq 处理。
b 来自总共 12 名肌腱损伤患者的 74 350 个细胞的 UMAP 图。来自 3 名患者的正常肌腱周围组织的 10 081 个细胞。来自 3 名 3 dpi(受伤后 dI)患者的肌腱粘附组织的 18 866 个细胞。来自 3 名 10 dpi 患者的肌腱粘附组织的 14 953 个细胞。来自 3 名 12 WPI(受伤后一周)患者的肌腱粘附组织的 30 450 个细胞。
c 点图:通过已知标记物显示人类肌腱粘附组织的细胞簇。点大小表示每个簇中的基因表达百分比。颜色表示平均基因表达(红色,高)。
d 每个时间点人肌腱粘附组织中八种主要细胞类型比例的条形图。
e 每位患者人肌腱粘附组织中八种主要细胞类型比例的条形图。
见图二
存在于人体肌腱粘附组织中的不同 EC 簇。
图二
a 聚集来自总共 10 名患者的 10 175 个内皮细胞。ECs,内皮细胞。
b 点图:通过已知标记显示内皮细胞的细胞簇。点大小表示每个簇中的基因表达百分比。颜色表示平均基因表达(红色,高)。
c EC 中每个簇的选定基因表达的小提琴图。
d 每个 EC 簇中标记基因的热图。顶部,集群。左图,标记基因。
e 来自 10 名患者的 EC 中每个簇比例的条形图。
f 每个时间点 ECs 的 UMAP 图:正常、3 dpi、10 dpi 和 12 wpi。
g 肌腱损伤后 3 个阶段信号通路上调的通路分析。
见图三
识别促纤维化 EC。
图三
a ENDO0、ENDO1 和 ENDO2 的伪时间轨迹分析。箭头表示伪颞轨迹的方向。
b 跨 ENDO1 到 ENDO2(右箭头)和 ENDO1 到 ENDO0(左箭头)伪颞轨迹的差异基因模块的热图。按分层聚类 (n = 3) 分组。模块 1 的基因在左侧标记。
c 模块 1 中所有基因的前 15 个基因本体富集,沿 ENDO0 到 ENDO2 伪颞轨迹。
d ENDO1(左)和 ENDO2(右)的基因本体富集分析。
e 每个 ECs 集群的丰富通路的 Qusage 分析。颜色表示平均通路强度(红色、高。蓝色,低)。是的,途径。底部为群集。
f 每簇 ECs 的富集途径的 KEGG 分析。颜色表示平均通路强度(红色、高。蓝色,低)。底部为群集。是的,途径。

g 用来自 ENDO2 (ACKR1 EC) 的条件培养基 (n = 3) 或 ACKR1 EC (n = 3) 处理的原代人成纤维细胞,所述基因的 qPCR,相对于对照原代人成纤维细胞 (n = 3) 的相对于 COL1A1 的平均表达,平均 ± SEM。h CD31(EC 标志物)、ACKR1、RGCC 和 COL1A1 的多色免疫荧光显示 10 dpi 时胶原蛋白周围存在RGCCACKR1 EC (白色箭头)。RGCC 和 ACKR1 具有部分共定位。白色箭头CD31RGCCACKR1单元格。
见图四
人肌腱粘附组织中存在不同的 MP 簇。
图四
a 聚集来自总共 12 名患者的 16 299 个单核吞噬细胞 (MP)。DC,树突状细胞。
b 点图:通过已知标记显示 MP 的细胞簇。点大小表示每个簇中的基因表达百分比。颜色表示平均基因表达(红色,高)。
c MP 中每个簇的选定基因表达的小提琴图。
d 来自 12 名患者的 MP 中每个簇比例的条形图。
e 每个 MP 簇中标记基因的热图。顶部,集群。左图,标记基因。
f 每个时间点的 MP 的 UMAP 图:正常、3 dpi、10 dpi 和 12 wpi。
g MP 中促炎和抗炎细胞因子表达水平的小提琴图,包括促炎细胞因子如 IL1、IL8、MIF、TNF 和抗炎细胞因子如 IL1RN、IL4、IL10。
h 肌腱损伤后所有三个阶段上调基因的 GO 分析。
i 肌腱损伤后所有三个阶段信号通路上调的通路分析。
j 肌腱损伤后 3 个阶段信号通路下调的通路分析。
见图五
鉴定促纤维化巨噬细胞和抗纤维化巨噬细胞。
图五
a MP0、MP1、MP2 和 MP3 的伪时间轨迹分析。箭头表示伪颞轨迹的方向。
b MP1、MP2 和 MP3 的基因本体富集分析。
c 每簇 MP 的富集通路的 Qusage 分析。颜色表示平均通路强度(红色,高。蓝色,低)。是的,途径。底部为群集。
d 每簇 MP 的富集通路的 KEGG 分析。颜色表示平均通路强度(红色,高。蓝色,低)。底部为群集。是的,途径。
e 用 MP2 (SPP1 噬菌体) (n = 3) 或 SPP1 巨噬细胞 (n = 3) 的条件培养基处理的原代人成纤维细胞,所述基因的 qPCR,相对于对照原代人成纤维细胞 (n = 3) 的 COL1A1 平均表达,SEM ±平均值。
f 用 TGFβ1 和来自 MP3(FOLR2 巨噬细胞)(n = 3)或 FOLR2 巨噬细胞 (n = 3) 的条件培养基处理的原代人成纤维细胞= 3)、所述基因的 qPCR、对照原代人成纤维细胞相对于 COL1A1 的平均表达 (n = 3)、平均 ± SEM。
见图六
SPP1 巨噬细胞和 FOLR2 巨噬细胞的蛋白质组学和免疫荧光。
图六
a 人 FOLR2 巨噬细胞和 SPP1 巨噬细胞之间差异表达蛋白的热图。颜色表示差异蛋白表达水平(红色、高。蓝色,低)。左图为蛋白质的名称。底部,样品 ID。
b 人 SPP1 巨噬细胞中上调蛋白质的前 20 个基因本体富集(生物过程)。
c 人 SPP1 巨噬细胞中上调蛋白的 Top20 富集通路的 KEGG 分析。气泡的大小表示蛋白质的数量(大、多。很少)。气泡的颜色表示通路的 P 值(红色,低。蓝色,高)。底部是扩充分数。左图为路径。
d 人 FOLR2 巨噬细胞中上调蛋白的 Top20 富集途径的 KEGG 分析。气泡的大小表示蛋白质的数量(大、多。很少)。气泡的颜色表示通路的 P 值(红色,低。蓝色,高)。底部是扩充分数。左图为路径。
e 10 dpi 人体肌腱粘附组织的代表性多色免疫荧光图像:SPP1(绿色)、FOLR2(橙色)、COL1A1(胶原蛋白的标志物,黄色)、DAPI(蓝色)、比例尺 25 μm。
02
研究结论
总之,我们的研究提出了包括单细胞转录组图谱在内的多组学研究,并基于人类肌腱粘附组织的 scRNA-seq 在四个不同阶段描述了人类肌腱粘附的纤维化微环境景观。ACKR1 ECs 和 FOLR2 巨噬细胞分别被鉴定为抗纤维化和促纤维化表型。有趣的是,ACKR1 ECs 参与了 FOLR2 巨噬细胞在肌腱粘附中的迁移。
总体而言,我们的研究主要通过识别由 ACKR1 迁移的 FOLR2 巨噬细胞作为肌腱周围抗纤维化巨噬细胞,揭示了人类肌腱粘附的清晰集群和新机制。它们可以作为人类肌腱粘连治疗的潜在治疗靶点。
好了,今天的文献解读就到这儿来,我们下期再见!如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。