单细胞测序与空间转录组联合分析狼疮肾炎的免疫学机制

作     者：张颖 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：庄权

授予年度：2023年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：狼疮肾炎 单细胞测序 空间转录组学 免疫图谱 APOE 

摘      要：背景:狼疮肾炎(Lupus nephritis,LN)是系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus,SLE)最常见的并发症之一,具有极高的发病率和死亡率。LN晚期会进展为终末期肾病(End stage kidney disease,ESKD),此时LN患者最好的治疗方法就是进行肾移植,但是由于LN本身是一种自身免疫性疾病,发病机制复杂,且移植后有复发风险,因此需要充分了解LN的免疫学机制,为LN肾移植患者提供更优的治疗方案。方法:对LN患者肾脏和正常肾脏进行单细胞转录组测序,利用R语言中的多种算法对肾脏组织中的肾实质细胞及免疫细胞进行分析。在确定了LN特异性免疫细胞后,对LN患者肾脏组织进行空间转录组测序,并对LN特异性细胞进行投射。在分析完高通量测序数据后,通过免疫荧光验证并确定了LN患者中特定的免疫细胞类型,还通过流式细胞术和酶联免疫吸附法进行了功能实验。结果:(1)通过单细胞转录组测序,本研究发现髓系细胞在LN的自身免疫过程中起到了重要作用,并且鉴定出了LN特异性单核/巨噬细胞(Monocyte/Macrophage,Mono/MΦ)亚群,这些Mono/MΦ亚群时序性高表达TIMP1、IL1B、SPP1和APOE。(2)通过空间转录组测序,本研究发现LN肾脏肾小球附近炎性反应升高,在对LN特异性Mono/MΦ进行了空间投射后发现,这些细胞广泛分布在肾小球周围和肾间质中。并且,本研究还发现新生淋巴管相关标志物PDPN和VEGFC在LN肾脏内呈线性表达。(3)通过免疫荧光,本研究发现LN肾内存在Mono/MΦ标志物CD14和干扰素-α(Interferon-α,IFN-α)的共表达。并且验证了APOE+、IL1B+、SPP1+、LYZ+Mono在LN肾脏内和正常肾脏内的差异。通过PDPN、VEGFC的双重免疫荧光染色,验证了相比正常肾组织LN肾内新生淋巴管的存在。(4)通过细胞功能实验,本研究发现APOE+Mono的数量在LN中代偿性增加。并且随着APOE的过表达,单核细胞的抗原提呈能力和分泌IFN-α和IFN-γ的能力明显下降。结论:LN中,髓系细胞在IFN反应和自身免疫激活方面发挥了重要作用。LN特异性Mono/MΦ浸润在肾小球及肾间质中,时序性表达TIMP1、IL1B、SPP1和APOE。最终,APOE+Mono代偿性升高,其抗原提呈能力降低,IFN-α和IFN-γ分泌能力下降。同时,LN中存在新生淋巴管,可能促进了LN特异性Mono/MΦ在肾内的迁移。图15幅,表3个,参考文献108篇