![]()
嘿，满载科研灵感和创新想法的小科又来了! “万能”小科今天与小伙伴们分享的是内质网应激这一医学研究热点，相信小伙伴们也了解到内质网应激不仅与多种疾病有关，还与肿瘤微环境、细胞凋亡、代谢等有关。你了解内质网应激在腺泡细胞中的作用吗? 小科今天在pubmed上搜索了关键词endoplasmic reticulum stress与acinus cell，发现相关文章的数量非常少，不正是我们捡漏的好时机吗?腺泡细胞是一种具有分泌功能的细胞，在分泌过程中，腺泡细胞会产生大量的蛋白质和其他分泌物质，这些蛋白质在内质网中被折叠修饰，如果这一过程出现问题，就会导致未折叠或错误折叠的蛋白质在内质网中聚集，从而引发内质网应激。因此，内质网应激在腺泡细胞中起着重要的作用，这也是今天小编推荐这篇文章的重点。此外，本文的研究内容选择了“腺泡细胞”，研究内容紧跟临床内容，内容新颖，极大地吸引了审稿人的阅读兴趣!此外，本文通过单细胞和大量RNA-seq数据揭示了内质网应激介导的急性胰腺炎腺泡细胞损伤。大量数据集的使用扩展了论文的宽度和深度，瞬间提高了论文的质量(ps:单细胞和大量RNA测序联合分析无疑是一个很好的发文工具，但常规套路发送一篇好文章有难度，那对单细胞测序感兴趣的小伙伴们可以来找小科哦! 这里有新思路和热门方向，还有一大波可复现的创新思路哟~)文章标题：The integration of single-cell and bulk RNA-seq atlas reveals ERS-mediated acinar cell damage in acute pancreatitis
中文标题：单细胞和批量 RNA-seq 图谱的整合揭示了急性胰腺炎中 ERS 介导的腺泡细胞损伤
发表期刊： Journal of Translational Medicine
发表时间：2024年4月
影响因子：6.1/Q2
急性胰腺炎(AP)是临床常见的急腹症，其发病机制尚不清楚。重症患者通常有多种并发症，缺乏特异性药物，死亡率高，预后差。腺泡细胞被认为是AP的起始位点。然而，目前还没有精确的单细胞转录组谱来解释AP期间的腺泡细胞景观。![]()
单细胞测序数据集用于鉴定AP小鼠胰腺中的细胞类型，并绘制腺泡细胞的转录组图。通过基因集富集分析(GSEA)和单细胞基因集变异分析(GSVA)对这些途径的活性进行了评价。伪时间分析描述了腺泡细胞的发育轨迹。此外，构建了蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络，并鉴定了枢纽基因。最后，本研究使用来自AP小鼠胰腺样本的另一个独立的单细胞测序数据集和来自AP患者外周血样本的大量RNA测序数据集来验证先前的结果。在初始质量控制和去除双链后，获得了15,819个细胞的单细胞转录数据。根据遗传图谱和典型标记，将这些细胞分为12个簇，如腺泡细胞、导管细胞、星状细胞、内皮细胞和内分泌细胞，并通过UMAP将这些簇可视化(图1A)。点阵图显示了每个集群的标记基因(图1B)。如图1C所示，AP样本的腺泡细胞比例低于野生型(WT)样本，这可能与细胞程序性死亡有关。同时，AP样品中星状细胞的比例显著增加，提示星状细胞在AP中发挥重要作用。GSEA结果显示，“泛素蛋白转移酶活性调控”、“伴生蛋白介导的蛋白折叠”、“mTOR信号通路”、“糖酵解糖异生”等途径被显著激活(图1D)。综上所述，本研究在AP小鼠胰腺中鉴定了不同的细胞类型及其标记物，并进行了GSEA。![]()
2. scRNA-seq分析揭示了腺泡细胞中转录程序的变化腺泡细胞被认为是AP的发生部位。因此，进一步提取这些细胞并将其分为四个亚群(图2A)。WT样本中的大多数细胞高度表达Pida2，而AP样本中的大多数细胞属于三个亚群:高Prss1，高Map1lc3a和低Sox4，高Map1lc3a和高Sox4(图2A)。散点图显示了AP和WT样本之间deg的相对转录水平，并标记了前10个上调和下调的基因(图2B)。GSEA显示，这些deg主要富集于溶酶体、自噬、ROS、内吞作用和凋亡途径(图2C)。根据单细胞GSVA评分，与高Map1lc3a和高Sox4集群相比，高Map1lc3a和低Sox4集群的凋亡、对ROS的反应、nod样受体、抗原加工和递呈以及糖酵解糖异生途径显著增加(图2D)。本研究使用monocle3进行伪时间位点分析，以WT腺泡细胞预设为起点，在分化后期位点分布高Map1lc3a和高Sox4的簇(图2E)。编码转录因子的DEGs的伪时间变化如图2所示(图2F)。本研究进一步确定了这些转录因子的结合基序，并构建了表达调控网络(图2G)。![]()
腺泡细胞在一定程度上具有可塑性，在炎症或损伤后可迅速进行反向分化。如图所示，在AP样品中，除胰蛋白酶原Prss1和Prss3外，大部分胰消化酶编码基因(Ctrc、Cela1、Amy2a5、Pnliprp2、Pla2g1b、Cel、Klk1)和原酶颗粒膜组分(Gp2、Cuzd1、Sycn、Zg16、Dmbt1)的表达均下调(图3A)。同时，Muc1、Cldn3、Cldn7、Epcam、Krt8、Krt18、Krt19等导管标记物的转录水平显著升高(图3B)。此外，参与细胞增殖和分化的再生家族成员也有所增加(图3C)。![]()
外分泌胰腺的一个关键功能是通过胞吐分泌消化酶。同时，腺泡细胞进行内吞作用和体循环。在本研究中，胞饮作用和囊泡运输标志物(Rab2a、Rab7、Rab11a、Rab25、Clta、Ap1s1、Atp6v1g1、Atp6v0e)在AP中的表达增加，多泡成分(Cd63、Chmp2a、Chmp4b、Mvb12a)和内源性循环运输文库的表达也增加(图4A)。还观察到细胞骨架相关基因(Actg1, Actb, Cdc42, Cfl1)的转录增加，这些基因是内吞作用所必需的(图4B)。此外，“内吞作用”和“经上皮运输”途径的活性显著升高，特别是在高Map1lc3a和低Sox4的集群和高Map1lc3a和高Sox4的集群中(图4C, D)。综上所述，AP促进内吞作用和体循环。![]()
内质网是细胞中加工蛋白质和脂质的工厂，AP中参与二硫键形成的几个基因(Pdia2, P4hb, Erp27, Ero1lb)的表达显著下调(图5A)。这种下调可导致错误折叠/未折叠蛋白质和ERS的积累(图5G)。泛素-蛋白酶体系统是一种降解内质网中错误折叠/未折叠蛋白质的方法，是一个涉及蛋白质泛素化和从内质网到细胞质运输的系统。相关基因(Bcap31, Derl1, Ufd1, Stub1)的转录增加反映了腺泡细胞中的ERS(图5B)。我们还发现，ERS的关键标记，包括Xbp1、Serp1、Eif2s1、Ddit3、Atf4(图5C)和各种分子伴侣(图5D)，均显著上调。此外，AP组在错误折叠/未折叠的蛋白结合途径上具有更高的GSVA评分(图5E, F)。这些结果表明，在AP期间，腺泡细胞中的ERS增加。![]()
泛素-蛋白酶体系统降解内质网中错误折叠/未折叠的蛋白质。单细胞数据显示，AP样本的腺泡细胞中泛素(Ubb, Ubc)和相关酶(Ube2d3, Ube2l3, Stub1, Uchl3)的转录水平升高(图6A)。同时，促进蛋白酶体组装和成熟的蛋白酶体亚基以及Pomp表达上调(图6B)。本研究还发现MHC I类分子和Tapbp的转录显著增加(图6C)。此外，单细胞GSVA结果(图6D-F)也表明泛素-蛋白酶体途径被激活。![]()
自噬溶酶体系统是另一种用于降解内质网中错误折叠/未折叠蛋白的EARD-II途径，在AP期间也被激活。自噬相关基因(Sqstm1、Map1lc3a、Map1lc3b、Gabarap、Gabarapl2、Tex264、Stbd1)的转录在AP组中增加(图7A)。同时，溶酶体膜组分(图7B)和溶酶体酶(图7C)表达上调。此外，基于GSVA检测到自噬和溶酶体相关途径的活性增加(图7D-G)。![]()
8. 综合分析另一个RNA-seq和大量RNA-seq数据对来自GSE188819的小鼠胰腺样本的RNA-seq数据集和来自GSE194331的人外周血样本的大量RNA-seq数据集进行分析。GSE181276和GSE188819的腺泡细胞的共同基因主要富集于自噬、溶酶体、蛋白酶体、ERS和内吞途径(图8A-B)。该研究还分析了32名健康志愿者和10名来自GSE194331的SAP患者的外周血样本。GSE181276和GSE194331之间的常见deg(图8C)也富含参与内吞作用、蛋白酶体、溶酶体、自噬和凋亡的途径(图8D、E)。这些结果与基于GSE181276数据集的发现一致，突出了AP中ERS、泛素-蛋白酶体途径和自噬溶酶体途径的重要性。![]()
本研究在单细胞水平上破译了早期AP腺泡细胞的独特路线图，发现ERS和ERAD通路对腺泡稳态和AP发病机制至关重要。看完这篇文章，你有没有觉得这篇7分+的文章这么简单?本文选取AP小鼠的腺泡细胞进行研究。选题创新十足，很容易赢得审稿人的青睐!此外，本文还利用大量单细胞和大量RNA-seq数据，全面分析内质网应激介导的急性胰腺炎腺泡细胞损伤。大量数据的使用使得本文的数据更具说服力，大大提高了论文的质量!仅凭统计手段就能完成一篇7分+的文章，效果不得不说非常好啊!如果你想在腺泡细胞的方向上做点新鲜事，不要错过这个好主意，你可以改变疾病来复现，你也可以拓展做国家自然话题，一举两得，有需要还可以找一个小科做设计哟~![]()
