欢迎来到雪梨的生信套路！今天来给大家介绍一篇关注运动表型的最新文章，发到了柳叶刀著名子刊——eBioMedicine上！
有的同学会马上联想到运动和抑郁症等精神疾病的关联研究，集中在3-6分段，并且发文量不少，越来越难做出新意。这一篇运动表型文章能够发到柳叶刀子刊，创新点之一在于它首次从单细胞水平评估狼疮患者体育锻炼与炎症信号之间的关系。该研究全部代码公开，感兴趣的小伙伴可以去看看哦！
代码可在 Github 上获取：https://github.com/chazlangelier/SLE_PA
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Physical inactivity exacerbates pathologic inflammatory signalling at the single cell level in patients with systemic lupus
缺乏运动会加剧系统性红斑狼疮患者单细胞水平的病理性炎症信号传导
期刊：eBioMedicine
IF：9.7
发布时间：2024/11/11
分析内容
细胞类型识别和注释: 使用10x Genomics Chromium平台进行PBMCs的单细胞RNA测序，并通过k-nearest neighbor图和Louvain算法进行细胞聚类，最后基于已知的细胞类型标记基因进行注释。
细胞频率分析: 计算每个患者每种细胞类型的细胞频率，并使用Mann-Whitney U检验比较活动组和非活动组之间细胞频率的差异。
差异基因表达分析: 使用edgeR软件进行伪 bulk 差异基因表达分析，控制年龄、性别和种族等协变量，并使用Benjamini-Hochberg校正调整P值。
通路富集分析: 使用clusterProfiler软件进行基因集富集分析（GSEA），使用msigdbr软件包获取Hallmark通路相关基因集，并使用cnetplot软件包构建基因概念网络。
上游细胞因子激活状态预测: 使用Ingenuity Pathway Analysis（IPA）软件预测上游细胞因子激活状态，排序差异基因，并比较活动组和非活动组之间细胞因子激活状态的差异。
敏感性分析:
调整皮质类固醇治疗的影响: 将激素使用情况作为协变量纳入差异基因表达分析和通路富集分析模型。
调整身体功能的影响: 将身体功能评分作为协变量纳入差异基因表达分析和通路富集分析模型。
实验结果
Table 1
在疾病活动指数（SLEDAI）、疾病损害（SLICC）、疾病严重程度（狼疮严重程度指数）或合并症方面，体力活动组之间不存在差异。
团队还考虑了免疫抑制药物治疗是否会影响结果，特别是每天至少7.5mg泼尼松的口服类固醇治疗。进行敏感性分析，结果显示类固醇的使用并没有显著改变主要发现。
Figure 2
活动积极/不积极两组的免疫细胞UMAP结果如Figure 2，进一步评估细胞类型频率，发现不同活动组的差异，体力活动患者的 CD4+ T 细胞和 NK 细胞比例更高。评估不同淋巴亚群的丰度，观察到体力活动不足与较少的幼稚 CD4+ T 细胞和较多的 GZMH+ CD8+ T 细胞有关。
Figure 3
Figure 4
在发现差异表达的基因的五种细胞中，CD4+ T细胞（686个基因，假发现率（FDR）< 0.1）和CD8+ T细胞（445个基因）的信号最强，一些与系统性红斑狼疮发病机制有关的促炎基因在体力活动不良患者的 CD4+ 和 CD8+ T 细胞中上调，包括 IRF1、CD69、IL1B。GSEA结果进一步阐明了结果的生物学相关性，表明缺乏运动与直接牵涉到SLE免疫病理的几种炎症通路的上调有关。转录组学数据对上游细胞因子激活状态的计算预测证实了GSEA结果。
总体而言，TNF-α 信号传导和 IL2/STAT5 信号通路在身体不活跃的患者中上调。
为了进一步研究SLE患者受体力活动影响的基因与通路之间的关系，构建基因概念网络图。集中关注体力活动不活跃患者SLE发病机制上调相关的四个关键促炎途径，观察到几个基因的交叉途径连接，突出了身体不活动相关基因对 SLE 炎症信号通路的多效性影响。
Supplemental Figure S4
最后，为了测试另一种假设，即疾病恶性程度更高的病人参与运动的能力差异影响结果，进行第二次敏感性分析。身体技能代表进行某些活动的能力，身体活动代表个人进行某些活动的程度，二者合并为身体机能包括在协变量中。结果显示，即使调整身体机能，仍能看到锻炼不积极的患者干扰素和其他促炎通路的上调。
先前的研究与团队的发现一致，身体活动与SLE疾病程度（通过疾病活动指数SLEDAI）之间没有显著关联。尽管身体活动组之间的免疫信号传导存在显著差异，但SLEDAI评分不足以反映观察到的细胞特异性转录差异。推测检测到的免疫信号差异与SLEDAI中未捕获的其他临床结果更相关，比如疲劳。为解决这个问题，未来需要继续进行具有适当动力的临床试验以测试身体活动对SLE临床结果以及炎症信号的生物标志物的影响。
本研究观察设计带来的局限性（无法测量混杂因素，不能对变量之间的因果关系做出有力陈述）相比优势属于瑕不掩瑜，通过SLE患者可用的最广泛的单细胞测序数据集之一，探究了一个新颖且具有临床相关性的问题。并且是迄今为止最大的检查自身免疫性疾病患者的身体活动与炎症信号之间的关系的研究。最后，使用的大型前瞻性观察队列具有详细的临床表型和严格的、经医生证实的SLE诊断。
总之，发现缺乏身体活动可能会加剧 CD4+ T 细胞淋巴细胞减少症，并上调与 SLE 发病机制有关的 T 细胞炎症信号通路。这些发现为身体活动对 SLE 的疾病缓解作用提供了第一个机制证据。研究结果还强调了公共卫生计划对于支持这一高危人群参与体育活动的重要性。
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