在正常心房組織中，30%是心肌細(xì)胞，70%是成纖維、內(nèi)皮和組織原位免疫細(xì)胞。這些細(xì)胞輔助維持了心肌細(xì)胞的基本功能，包括matrix scaffold、血供、waste removal和免疫監(jiān)視。房顫AFib是最常見(jiàn)的心律失常，有報(bào)道顯示免疫可能通過(guò)electrical remodeling參與AFib，altered ion handling影響了動(dòng)作電位。纖維化--炎癥的另一個(gè)結(jié)果，誘導(dǎo)異質(zhì)性心房去極化，這可能引起electrical conduction reentry和subsequent AFib。為了探究炎癥細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞對(duì)AFib的貢獻(xiàn)，作者使用了單細(xì)胞測(cè)序?qū)φ：筒∽兊男姆拷M織進(jìn)行了檢測(cè)。
1. Macrophages expand in human atrial disease
Fig 1A： 作者采集了5例control和7例持續(xù)性房顫患者的左房組織，進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序。
Fig 1B-C： 一共得到41609個(gè)細(xì)胞，注釋為6種細(xì)胞大群。在AFib心臟中，MP&DC比例擴(kuò)增了近兩倍，內(nèi)皮和壁細(xì)胞比例降低，其他細(xì)胞比例保持穩(wěn)定。
Fig 1D： 對(duì)GSEA分析結(jié)果顯示，AFib心臟MP&DC的炎癥炎癥反應(yīng)相關(guān)通路上調(diào)，包括IFN-g信號(hào)通路、單核細(xì)胞招募、膽固醇代謝等。Thus, atrial MP/ DCs undergo substantial immunometabolic remodeling during their expansion in patients with AFib.
Fig 1E： 隨后作者進(jìn)行了weighted correlation network analysis來(lái)探究MP/ DCs的轉(zhuǎn)錄模式。一共鑒定出12個(gè)模塊，其中3個(gè)與disease state顯著相關(guān)。模塊1在AFib中上調(diào)，其中包括炎癥和纖維化基因如CCR2, IL10, ITGA9, MMP9, SPP1, TIMP2 和 VIM。而在AFib中下調(diào)的模塊2和3，下調(diào)了一些保護(hù)性基因如SIRT2、組織原位巨噬細(xì)胞增殖基因KLF4、表觀限制細(xì)胞因子產(chǎn)生基因HDAC2 和 ODC1。
Fig 1F： Overrepresentation analysis證實(shí)炎癥和細(xì)胞外基質(zhì)相關(guān)基因是模塊1的特征。
Fig 1G： 模塊1基因SPP1和CCR2以及細(xì)胞表面marker TREM2和CD9是AFib患者M(jìn)P/DCs(和對(duì)照相比)最顯著上調(diào)的基因。
Fig 1H： 隨后作者對(duì)MP/DCs進(jìn)行了亞群細(xì)分，得到11個(gè)亞群，包括4個(gè)單核群、5個(gè)巨噬群和2個(gè)DC群。
Fig 1I： 11個(gè)群中，inflammatory mono(b) 群和 SPP1+ mac(c) 群分別擴(kuò)增了2.8- 和 3.4-倍。
Fig 1J： 和對(duì)照相比，AFib患者的SPP1+ atrial cells 百分比顯著增加。
Fig 1K-L： SPP1巨噬的marker在SPP1這一群特異性表達(dá)。
2. A mouse model of atrial disease
Fig 2A： 為了探究人AFib的免疫機(jī)制，作者使用了一個(gè)小鼠模型，這個(gè)模型存在combined hypertension, obesity, and mitral valve regurgitation (HOMER)
Fig 2B： Snaring the mitral valve to the ventricular wall produced mitral valve regurgitation. 小鼠被給予了4個(gè)月的obesogenic diet，mirroring the risk that obesity engenders for AFib. Hypertension, also a risk factor for AFib, was induced with angiotensin 2.
Fig 2C： The HOMER model elicited left atrial enlargement commonly found in patients with AFib.
Fig 2D： HOMER mice developed increased AFib inducibility and burden compared with control mice.
Fig 2E-F： 作者對(duì)4只HOMER和4只control鼠的心房組織進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序，得到了40112個(gè)細(xì)胞，鑒定為和人的組織一樣的6種細(xì)胞群，其中MP/DC顯著擴(kuò)增。
Fig 2G： 病變的小鼠和人的心臟組織細(xì)胞比例變化具有很好的一致性[Pearson’s correlation coefficient (r) = 0.87]。
Fig 2H： 流式結(jié)果證實(shí)了HOMER小鼠心房組織中的巨噬數(shù)量增加。
Fig 2I： 向日葵圖展示了AFib人和小鼠MP/DC富集到的通路，發(fā)現(xiàn)具有很強(qiáng)的相關(guān)性，提示HOMER model recapitulated the pathway-level gene expression changes observed in patients。
這個(gè)圖畫(huà)的很巧，也就只需要兩列數(shù)據(jù)，人的富集通路的FDR和小鼠富集通路的FDR，行名是通路，直接畫(huà)就可以了。越靠近右上角的通路 在人和小鼠里都富集越顯著，反之。
Fig 2J： 同樣的，Spp1在HOMER小鼠的MP/DC中也顯著上調(diào)。
Fig 2K： 對(duì)MP/DC的二次聚類得到18個(gè)群。
Fig 2L-P：Spp1巨噬和這個(gè)分子本身在AFib中都顯著升高（這群細(xì)胞的其他marker如Trem2, Cd9都升高）。
3. CCR2-dependent macrophage recruitment promotes AFib
Fig 3A： 為了探究SPP1巨噬的來(lái)源，作者使用了Cx3cr1CreER/+Ai9fl/+ mice。結(jié)果顯示HOMER鼠心房組織中招募來(lái)的Td-巨噬比例顯著擴(kuò)增。
Ai9fl-Td/+鼠也就是個(gè)Tomato鼠，想了半天也沒(méi)想明白為什么作者要圈YFP的門(mén)，而且作者寫(xiě)的是：recruited (YFP+ Td?), locally sourced (YFP+ Td+) left atrial macrophages. 感覺(jué)不對(duì)啊，跟YFP有什么關(guān)系啊，不應(yīng)該圈YFP，直接根據(jù)Td陰性和陽(yáng)性圈門(mén)才對(duì)啊??
Fig. S21. Sources of left atrial macrophage expansion in HOMER mice.
Anyway，無(wú)視YFP接著往下看吧。。。
Fig 3B： HOMER鼠心房中招募來(lái)的巨噬高表達(dá)Spp1，提示Spp1巨噬是外周招募的細(xì)胞來(lái)源。
Fig 3C： 隨后作者在Ccr2?/?鼠上進(jìn)行HOMER造模，發(fā)現(xiàn)blood monocyte, atrial Ly6Chi monocyte, and macrophage減少，其他細(xì)胞則未受影響。
Fig 3D： Ccr2?/?HOMER鼠上進(jìn)行的TREM2+ CD9+ macrophages也減少。
Fig 3E： Ccr2?/? HOMER 鼠的AFib inducibility 和 AFib burden 也比 C57BL/6 HOMER 鼠要低。
Thus, macrophage recruitment expands during atrial remodeling, recruited macrophages highly express Spp1, and inhibiting macrophage recruitment reduces AFib.
4. Macrophage-derived SPP1 is a pleiotropic AFib catalyst
由于Spp1是AFib中巨噬細(xì)胞最顯著上調(diào)的基因，we examined the causal role of this matricellular protein.
Fig 4A： 作者將Spp1?/?小鼠的骨髓移植給了wild-type recipients (Spp1?/? BMT HOMER)以清除招募的巨噬中的Spp1。接受了WT骨髓移植的wild-type recipients被用于對(duì)照。隨后作者使用兩組小鼠構(gòu)建了HOMER模型。結(jié)果顯示Deleting Spp1 in bone marrow– derived cells reduced AFib inducibility and AFib burden.
Fig 4B： 為了探究Spp1-expressing macrophages和其他心房細(xì)胞的互作，作者進(jìn)行了CellPhoneDB分析。結(jié)果顯示SPP1+ macrophage interactions with client cells via three integrins (a4b1, avb3, and a9b1), CD44, and prostaglandin E2 receptor 4 (EP4/PTGER4).
These interactions, which included signaling to various macrophage and fibroblast clusters, suggested that SPP1 acts as a pleiotropic amplifier for atrial inflammation and fibrosis, which in turn contribute to an AFib substrate.
Fig 4C-D： 與此一致的，作者發(fā)現(xiàn)與C57BL/6 BMT HOMER相比，Spp1?/? BMT HOMER小鼠的心房組織中CD68+減少，indicating that SPP1 may influence atrial macrophage supply. 此外，Spp1?/? BMT HOMER小鼠心房組織中巨噬細(xì)胞TUNEL沒(méi)變化，但是增殖下降(附件)，提示SPP1 augments atrial inflammation through increased macrophage proliferation. 此外，Spp1?/? BMT HOMER小鼠的心房組織中collagen I 沉積和馬松染色出現(xiàn)下降，which points to reduced fibroblast matrix production if these cells do not sense SPP1.
Fig 4E： 人和小鼠AFib心房組織中膠原纖維形成通路都顯著被富集。
This pathway-level interspecies correlation further bolstered the physiological relevance of the HOMER model while also underscoring inflammation and fibrosis as central processes in AFib.
感覺(jué)也沒(méi)有做很多東西，機(jī)制也沒(méi)怎么做，就單細(xì)胞看到了人和小鼠AFib心房里面SPP1巨噬增加，這群細(xì)胞可能通過(guò)促進(jìn)心臟炎癥和纖維化，影響了AFib的發(fā)生。2023年了這樣做還可以發(fā)SCIENCE的嘛...
那就了解一下通訊大佬吧～哈佛的Matthias Nahrendorf教授
