Sci Bull 华中科技大学同济医学院附属协和医院胡德胜/中国中医科学院西苑医院刘玥团队合作绘制缺血再灌注损伤心肌免疫应答图谱

心肌梗死是严重威胁人类健康的一种心血管疾病，随着介入及溶栓治疗的发展，再灌注导致的心肌损伤成为影响患者预后不可忽视的因素。免疫应答介导心肌梗死及心肌缺血再灌注损伤病理生理全过程，对心肌免疫应答特征的了解将有助于开发针对免疫调控介导的心肌保护作用的治疗策略。随着单细胞测序技术的发展，对心肌梗死中免疫细胞的应答特征及表征不断深入。然而心肌缺血再灌注损伤在发病机制及免疫应答模式上与心肌梗死具有显著差别，目前对心肌缺血再灌注过程中免疫细胞的表达及变化特征了解仍然有限。

2024年2月7日，华中科技大学同济医学院附属协和医院胡德胜团队联合中国中医科学院西苑医院刘玥团队在Science Bulletin上发表了题为“Single-cell profile reveals the landscape of cardiac immunity and identifies a cardio-protective Ym-1^hi neutrophil in myocardial ischemia-reperfusion injury”的论文。该论文绘制了再灌注损伤过程中心脏免疫细胞的动态变化图谱，揭示了再灌注早期主要应答细胞中性粒细胞的异质性，筛选并鉴定出一群具有心肌保护效应的中性粒细胞亚群并阐明了其功能及潜在调控机制，为开发靶向中性粒细胞抑制心肌缺血再灌注损伤的治疗策略提供了新思路。

首先，为了明确心肌缺血再灌注过程中的免疫应答特征，研究者分离了不同时间点小鼠模型心脏浸润CD45⁺细胞进行单细胞测序，一共得到11个细胞群。通过对不同时间点细胞亚群的构成比分析及流式验证发现，中性粒细胞为再灌注发生后响应迅速且变化最大的细胞群，在再灌注6小时即发生显著增加，1天为表达高峰，3天趋近稳态水平。

进一步对中性粒细胞的异质性进行深度分析，发现了中性粒细胞的5个亚群，其中高表达Ccl3的中性粒细胞(Ccl3^hiNeu)和高表达Ym-1的中性粒细胞(Ym-1^hiNeu)为2个最主要的亚群，且分别在再灌注6小时和1天占主导地位。功能分析发现，Ccl3^hiNeu为促炎表型细胞，而Ym-1^hiNeu呈现修复表型，其高表达与损伤修复及血管新生相关的基因。对这两类细胞来源追踪发现，Ccl3^hiNeu为再灌注发生后骨髓动员细胞，Ym-1^hiNeu则为病理环境塑造的细胞表型细胞。

鉴于中性粒细胞在心肌缺血再灌注损伤免疫应答中的“前哨”作用，研究者进一步明确了中性粒细胞对其他免疫细胞的调控作用。通过使用中和抗体清除小鼠中性粒细胞及细胞通讯分析发现，巨噬细胞为再灌注过程中与中性粒细胞关联性最强的细胞群。

为探究再灌注早期靶向中性粒细胞的心肌保护潜能，研究者分别通过清除小鼠模型的中性粒细胞或抑制中性粒细胞迁移观察小鼠的心肌损伤，发现两种干预方式之间存在差异。为了进一步明确导致两种干预方式疗效差异的因素，研究者通过检测再灌注早期心肌主要中性粒细胞亚群的表达，发现Ym-1^hi中性粒细胞是决定心肌损伤差异的关键细胞群。同时，在临床样本中，研究者也发现了这一亚群中性粒细胞的存在，并与心肌缺血再灌注患者的预后具有相关性。

最后，研究者明确了Ym-1^hi中性粒细胞功能性蛋白在心肌缺血再灌注损伤早期的主要来源，并通过抑制剂及外源性补充实验验证了靶向Ym-1^hi中性粒细胞在改善再灌注心肌损伤中的适用性及其发挥保护作用的潜在机制。

综上，该研究绘制了心肌缺血再灌注过程中心脏免疫细胞的动态变化图谱，筛选并鉴定了具有修复表型的Ym-1^hiNeu亚群，明确其通过调节巨噬细胞极化发挥心脏保护作用。该研究结果对靶向中性粒细胞干预心肌缺血再灌注损伤的预后评估及药物开发提供了理论依据，有望借助该结果完善靶向中性粒细胞的再灌注损伤治疗策略。

华中科技大学同济医学院附属协和医院胡德胜教授、中国中医科学院西苑医院刘玥教授和华中科技大学同济医学院附属协和医院罗珊珊教授为论文共同通讯作者。董亚兰博士、康真玉博士、硕士研究生张子力为论文共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金委、中国博士后科学基金会等项目的资助。

参考文献：

Dong Y, Kang Z, Zhang Z, Zhang Y, Zhou H, Liu Y, Shuai X, Li J, Yin L, Wang X, Ma Y, Fan H, Jiang F, Lin Z, Ding C, Yun Jin K, Sarapultsev A, Li F, Zhang G, Xie T, Yin C, Cheng X, Luo S, Liu Y, Hu D. Single-cell profile reveals the landscape of cardiac immunity and identifies a cardio-protective Ym-1hineutrophil in myocardial ischemia-reperfusion injury. Sci Bull (Beijing). 2024 Feb 7:S2095-9273(24)00072-0.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.02.003