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为深入了解细菌性肺炎发病机制，研究人员开展了基于单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）的研究。对 74 例个体的支气管肺泡灌洗液（BALF）细胞进行分析，发现不同病情的免疫细胞特征不同，为治疗提供潜在靶点，意义重大。
细菌性肺炎是严重威胁公众健康的疾病，它不仅发病率高，还导致大量患者死亡，同时带来沉重的医疗负担。在中国，2021 年的一项研究显示，细菌性肺炎的年龄标准化死亡率约为每 10 万人中有 4.2 人死亡，是第五大死因，而在撒哈拉以南非洲、南亚和东南亚地区，死亡率更高。随着抗生素滥用、人口老龄化、免疫抑制剂广泛使用以及慢性病患病率上升，重症细菌性肺炎的发病率不断增加，约五分之一的肺炎住院患者需要进入重症监护病房（ICU），三分之一的患者需要机械通气，住院患者尤其是重症肺炎患者的死亡率高达 38%。然而，目前除了抗生素和辅助治疗外，针对细菌性肺炎缺乏有效的治疗方法。因此，深入了解细菌性肺炎，特别是重症疾病的发病机制，对于开发新的治疗策略至关重要。
为了解决这些问题，中国人民解放军总医院第八医学中心等多家机构的研究人员开展了一项研究。研究人员利用单细胞 RNA 测序技术，对 74 例个体（包括 58 例细菌性肺炎患者和 16 例健康对照）的支气管肺泡灌洗液（BALF）中的 444,146 个细胞进行了分析，旨在揭示细菌性肺炎患者的免疫反应全景，为治疗提供新的靶点。该研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上。
在研究方法上，研究人员从北京 7 家医院的 ICU 招募了 58 例细菌性肺炎患者和 16 例健康对照。通过聚合酶链反应（PCR）检测、高通量病原体测序或基于培养的检测方法确认细菌感染，依据临床特征和胸部影像学检查诊断肺炎，并根据 2007 年美国感染病学会 / 美国胸科学会（IDSA/ATS）标准区分重症肺炎。采集患者的 BALF 样本后，立即进行处理，通过 10x Genomics 平台进行单细胞 RNA 测序。随后利用 Scanpy 等工具对数据进行分析，包括去除低质量和双细胞、归一化、识别高变基因、批次效应校正等操作，还进行了细胞聚类、注释、轨迹推断以及配体 - 受体相互作用分析等。
研究结果如下：
- BALF 免疫细胞分析：研究人员通过单细胞转录组分析，鉴定出 8 种主要细胞类型和 65 种细胞亚型。发现细菌性肺炎患者 BALF 中中性粒细胞百分比显著增加，尤其是重症患者；而其他主要免疫细胞类型的比例大多下降。此外，增殖性 B 细胞、CD4<sup>+</sup>T 细胞和 CD8<sup>+</sup>T 细胞在轻症患者中更为富集，提示轻症患者的适应性免疫反应更强。
- 巨噬细胞和中性粒细胞的作用：巨噬细胞和中性粒细胞是肺部炎症反应的主要驱动因素。在重症患者中，14 种细胞亚型（包括 6 种中性粒细胞亚型、7 种巨噬细胞亚型和 1 种上皮细胞亚型）的细胞因子和炎症评分显著升高。其中，4 种细胞亚型（Macro_02_M1、Neu_01_Immature、Neu_04_Homeostatic 和 Neu_05_Homeostatic）贡献了超过 80% 的炎症和细胞因子评分，S100A8/A9 和 CXCL8 是炎症风暴的关键驱动因子。
- T<sub>fh</sub>和 Th2 细胞的变化：T<sub>fh</sub>和 Th2 细胞在轻症患者中显著扩增，而在重症患者中未观察到。T<sub>fh</sub>细胞的扩增与浆母细胞增多相关，Th2 细胞则促进 B 细胞激活，两者共同作用增强了轻症患者的体液免疫反应。
- CD8<sup>+</sup>T 细胞的功能：CD8<sup>+</sup>T 细胞的激活与疾病严重程度降低相关。在轻症患者中，CD8<sup>+</sup>T 细胞，尤其是 CD8T_05_Pro 亚群，表现出更高的增殖和细胞毒性。尽管 CD8<sup>+</sup>T 细胞存在耗竭现象，但仍保留了较强的细胞毒性功能。
- 中性粒细胞的异常反应：中性粒细胞在细菌性肺炎中表现出异常反应。不成熟的中性粒细胞（如 Neu_01_Immature 和 Neu_02_Immature）在重症患者中高度表达促炎分子，促进炎症反应并抑制 T 细胞激活。此外，重症患者中性粒细胞的基因表达谱显示其在免疫损伤中发挥重要作用。
- 巨噬细胞的异常反应：巨噬细胞在细菌性肺炎中也发生了显著变化。感染后，肺泡巨噬细胞减少，M1 和 M2 样巨噬细胞增加。其中，Macro_03_M1 亚群表现出类似髓源性抑制细胞（M-MDSCs）的特征，既抑制 T 细胞反应，又促进炎症，与疾病进展相关。
研究结论和讨论部分指出，该研究全面描绘了细菌性肺炎患者肺部微环境的免疫景观，揭示了不同疾病严重程度下的免疫细胞特征。重症细菌性肺炎的炎症反应主要由特定的巨噬细胞和中性粒细胞亚群驱动，而轻症细菌性肺炎则表现出强大的 T<sub>fh</sub>和 Th2 细胞反应，促进有效的体液免疫。中性粒细胞和巨噬细胞的异常反应在重症疾病的发病机制中起着重要作用，这些发现为调节免疫反应、改善细菌性肺炎的临床治疗提供了潜在的治疗靶点。然而，该研究也存在一定的局限性，如仅在疾病的一个时间点采集 BALF 样本，且未对肺部其他区域进行分析。未来的研究可以通过纵向采样和多区域分析，进一步深入了解细菌性肺炎的免疫反应动态变化，为开发更有效的治疗策略提供更坚实的基础。
