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本篇文章是东南大学邱海波团队今年10月份发表在Advanced Science上的文章，基于单细胞测序技术和蛋白质组学分析全面揭示了内皮细胞衍生的细胞外囊泡促进异常中性粒细胞运输和远程肺损伤的分子机制，为急性呼吸窘迫综合征提供了新的潜在治疗靶点。
1.本研究利用scRNA-seq技术揭示了在脓毒症背景下特定细胞亚群的分子特征和功能变化，为理解急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的分子病理机制提供了新的视角。
2.本研究通过共聚焦活体显微镜（IVM）证明了rTEM现象的存在，揭示了其在肺部微环境中的时空特性，增强了对中性粒细胞迁移机制的理解。
3.本研究通过蛋白质组学分析，揭示了EVs在促进PMNs rTEM中的关键作用，为开发新的治疗策略提供了可能的靶点。
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题目：内皮细胞衍生的细胞外囊泡促进异常中性粒细胞运输和随后的远程肺损伤
期刊：Advanced Science
影响因子：14.3
发表日期：2024年10月
公众号回复“123”领取原文PDF，文献编号：20241104
研究背景
脓毒症中急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的发展与高发病率和死亡率相关。但脓毒症引起的 ARDS 的分子发病机制仍然难以捉摸。中性粒细胞异质性和功能障碍导致ARDS患者炎症不受控制，经历逆向跨内皮迁移（rTEM）的中性粒细胞的特定子集以激活表型为特征，与炎症的全身传播有关。
研究思路
主要结果
1.脓毒症肺的 scRNA-seq 分析揭示了具有功能激活的独特rTEM PMN子集
研究通过scRNA-seq和UMAP聚类分析将肺细胞分为15个不同的细胞群体。在脓毒症诱导的盲肠结扎穿刺（CLP）小鼠模型中肺部PMN比例增加，亚群ICAM1和CXCR4表达较高、而CXCR1表达较低。伪时间轨迹分析表明rTEM中性粒细胞处于末端状态，并发现在这些rTEM中性粒细胞亚群中显示出显著的炎症信号传导途径的富集。
图1 scRNA-seq显示脓毒症肺中的一个独特rTEM PMN亚群
2.rTEM PMN 比例升高与脓毒症患者和脓毒症小鼠的疾病严重程度呈正相关
研究发现脓毒症患者的外周血中rTEM PMNs的比例升高，更容易发展为ARDS。IVM观察发现肺微循环中的PMNs增加，且rTEM在脓毒症小鼠中更为频繁。流式细胞术分析也进一步证明了这个结果，且rTEM PMNs表现出活化标志物CD11b的高表达和CD62L与CXCR2的低表达。
图2 脓毒症中rTEM PMN比例升高与疾病的严重程度呈正相关
3.rTEM PMN 的过继转移会加重肺损伤
研究发现体外诱导生成的rTEM PMNs表现出活化表型，具有更高的CD11b表达和更低的CD62L与CXCR2表达，并且能够释放更多的活性氧（ROS）。经这些rTEM PMNs注射的小鼠表现出更显著的PMNs扩散，并且伴随着更严重的肺损伤和炎症反应。
图3 rTEM PMN的过继转移加重了肺损伤
4.scRNA-seq揭示脓毒症中EC和PMN之间的串扰增强，EC衍生的EV升高
scRNA-seq分析发现在脓毒症状态下，ECs和PMNs之间的相互作用增强，并且ECs衍生的EVs水平升高。此外，研究通过质谱分析比较了由LPS刺激的ECs产生的EVs（LPS-EVs）与对照EVs（Con-EVs）的蛋白质组成，结果发现LPS-EVs中与中性粒细胞脱颗粒途径相关的蛋白质显著富集。
图4 scRNA-seq揭示脓毒症中EC衍生促进EV升高及增强EC和PMN之间的串扰
5.EC 衍生的 EV 将 PMN 编程为体内 rTEM PMN 表型并导致远程肺损伤
研究发现LPS-EVs能够诱导小鼠骨髓来源的PMNs发生rTEM，表现为ICAM1高表达的PMNs比例增加，ICAM1、CD11b表达升高和CD62L、CXCR2表达降低。IVM也发现DiD标记的EVs被PMNs内化，PMNs数量显著增加，并且发现了更明显的病理性肺损伤。
图5 EC衍生的EVs程序PMN在体内向rTEM PMN表型并导致远端肺损伤
6.LPS-EVs 通过 NE 的上调和随后 JAM-C 的降解来支持 PMN rTEM
研究发现LPS-EVs通过上调中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）和随后降解连接粘附分子-C（JAM-C）来支持rTEM PMNs。此外，使用NE抑制剂GW311618A预处理能够减少肺rTEM PMNs的比例和LPS-EVs诱导的JAM-C降解。蛋白质组学分析表明LPS-EVs中富含的KPNB1可能通过促进STAT1激活来上调NE表达，从而促进rTEM PMNs。
图6 LPS-EVs通过上调NE和降解JAM-C促进rTEM PMN
7.脓毒症相关 ARDS 患者血浆 EC 衍生的 EV 增加
研究发现脓毒症患者（无论是否伴有ARDS）的血浆中总EVs浓度显著高于健康对照组，尤其是表达CD31的EC衍生EVs的比例。此外，血浆中CD31阳性EVs的浓度与脓毒症患者外周血中rTEM PMNs的比例呈正相关，脓毒症患者血浆EVs中KPNB1蛋白表达显著增加。
图7 与脓毒症相关的ARDS患者血浆EC来源的EVs增加
文章小结
本研究确定了含有KPNB1的EC衍生EV作为PMN rTEM调节剂的作用，揭示了这种反应可以促进中性粒细胞重新进入血管腔，从而促进炎症的传播和肺损伤的发展，过量的 EC 衍生的EVs可能是预防脓毒症肺损伤的一种合理的治疗策略。本文从中性粒细胞这个国自然热点入手，结合了单细胞测序、蛋白质组学和一些基础实验，干湿结合，研究新颖。各位小伙伴是否也被这篇文章的思路所吸引呢？目前国自然热点的研究方向还有很多新思路可以发掘，有需要专业课题设计、生信分析、租赁服务器的小伙们记得来联系小薇师姐哦~
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