高表达TREM2的驻留巨噬细胞通过维持心肌细胞稳态来保护败血症状态下的心脏
高表达TREM2的驻留巨噬细胞通过维持心肌细胞稳态来保护败血症状态下的心脏
文章概述
文章标题：《TREM2hi resident macrophages protect the septic heart by maintaining cardiomyocyte homeostasis》
发表日期和杂志：2023年发表在nature metabolism上
在线阅读链接：https://doi.org/10.1038%2Fs42255-022-00715-5
实验设计与疾病简介
使用scRNA-seq对参与SICM的免疫细胞的类型和状态进行了表征。用荧光激活细胞分选法(FACS)从14只不同时间点的小鼠体内分离出具有代谢活性的有核CD45+细胞。
总共选择了29,537个质量控制阳性细胞进行进一步分析，每个细胞平均产生约9,362个图谱读取和2,718个基因
单细胞转录组数据情况
单细胞转录数据来自10个样本。每个样本包含来自3到4只小鼠的心肌细胞的混合物。取WT小鼠稳态和CLP后3、7、21d的标本4只。其余6个样本分别来自稳定期和CLP后3、7天的TREM2-/-小鼠和WT仔鼠对照。
数据链接是：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE190856
GSM5733020 H001
GSM5733021 H002
GSM5733022 H003
GSM5733023 H004
GSM5733024 H005
GSM5733025 H006
GSM5733026 H007
GSM5733027 H008
GSM5733028 H009
GSM5733029 H011
提供了tar.gz的压缩文件，直接下载后解压开来，然后按照数据集整理对应的文件，使用read10X()函数读取即可。
GSM5733020_H001.tar.gz 76.2 Mb
GSM5733021_H002.tar.gz 59.0 Mb
GSM5733022_H003.tar.gz 42.1 Mb
GSM5733023_H004.tar.gz 100.7 Mb
GSM5733024_H005.tar.gz 57.2 Mb
GSM5733025_H006.tar.gz 74.3 Mb
GSM5733026_H007.tar.gz 88.7 Mb
GSM5733027_H008.tar.gz 99.3 Mb
GSM5733028_H009.tar.gz 80.3 Mb
GSM5733029_H011.tar.gz 79.7 Mb
读取数据，再创建seurat结构进行后续的分析。
V5版本的seurat软件在读取数据中有些许区别，对于多个样品的10X标准文件读取方式可见：使用Seurat的v5来读取多个10x的单细胞转录组矩阵
###### step1:导入数据 ######
samples = list.dirs('GSE190856_RAW/')[-1]
samples
#创建Seurat对象
counts <- Read10X(samples)
sce.all = CreateSeuratObject(counts,
min.cells = 5,
min.features = 300 )
dim(sce.all) #查看基因数和细胞总数
as.data.frame(sce.all@assays$RNA$counts[1:10, 1:2])
table(sce.all@meta.data$orig.ident) #查看每个样本的细胞数
head(sce.all@meta.data)
# 分组信息，通常是隐含在文件名，样品名字里面
sce.all$group = sce.all$orig.ident
table(sce.all@meta.data$group)
table(sce.all@meta.data$orig.ident)
后面就是标准分析啦,对读取进来的数据进行质控、harmony整合以及单细胞细分亚群定义等。
第一层次降维聚类分群
使用UMAP无偏聚类分析揭示了心脏免疫细胞的多个集群，其中巨噬细胞是心脏中最丰富的细胞，具有丰富的亚群。
- 巨噬细胞(Adgre1和Fcgrt)
- 单核细胞(PLAC8和CHI3)
- 中性粒细胞(S100A8/A9)
- 自然杀伤(NK)/T细胞(CD3e，Klrk1和Il7r)
- B细胞(Igkc和CD79a)
- 循环细胞(Mki67和STMN1)
通过比较各时间点免疫细胞的变化，发现CLP后巨噬细胞百分率略有下降，而巨噬细胞亚群的异质性更为明显。
与此同时，脓毒症后大量中性粒细胞和单核细胞被招募到心肌中。
流式细胞术分析证实了脓毒症进展过程中心脏免疫细胞的平行变化
其它加分项
使用无监督的聚类分析心脏单核-巨噬细胞的异质性和作用
鉴定出5个巨噬细胞亚群(MAC1-5)，2个单核细胞亚群(Mon1和Mon2)和1个树突状细胞(DC)亚群
分析了各个亚群的标记基因，并且对亚群进行了概述
通过Monocle算法检测了单核-巨噬细胞室的动态免疫状态和细胞转移
Mac1亚群在脓毒症诱导的心肌病SICM中的功能特征
通过GO富集分析显示，在Mac1中上调的156个差异表达基因(DEGs)在生物学上与吞噬和内吞作用有关
与其他巨噬细胞相比，吞噬相关基因Trem2在Mac1细胞中表达上调。
检测了Trem2在所有细胞簇中的表达，并观察到Trem2在Mac1亚群中特别丰富
文章小结
- 确定了一种独特的心脏驻留巨噬细胞亚群，称为CD163+RETNLA+(MAC1)，它在脓毒症期间经历自我更新，可以作为预防SICM的靶点。
- 通过结合单细胞RNA测序和命运图谱在脓毒症小鼠模型中，证明了MAC1亚群具有明显的转录特征，富含内吞作用，并显示TREM2(TREM2hi)的高表达。TREM2hi MAC1细胞主动清除心肌细胞排出的功能障碍的线粒体。
- 巨噬细胞缺乏TREM2会损害MAC1亚群的自我更新能力，从而导致受损线粒体的清除缺陷，心脏组织过度炎症反应，加重心功能障碍，降低存活率。
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