免疫与肾脏细胞时空互作调控自身免疫性肾病中新月体形成的机制研究

本研究针对快速进展性肾小球肾炎(RPGN)中新月体形成的机制难题，利用高分辨率空间转录组学技术分析57例患者样本，揭示了PDGF和TGF-β信号通路在肾小球壁上皮细胞(PECs)激活中的时序调控作用：早期PDGF信号驱动细胞增殖形成新月体，后期TGF-β信号诱导细胞外基质表达导致肾小球硬化。研究通过实验性肾小球肾炎模型进行功能验证，为靶向治疗提供了新策略。

　　

快速进展性肾小球肾炎(Rapidly Progressive Glomerulonephritis, RPGN)是自身免疫性肾病中最具侵袭性的类型，以肾小球新月体形成为特征，导致肾功能急剧恶化。尽管已知肾小球壁上皮细胞(Parietal Epithelial Cells, PECs)的增殖是新月体形成的关键，但其具体分子机制尚不明确。临床治疗手段有限，患者常进展至终末期肾病，死亡率较高。因此，阐明新月体形成的细胞和分子机制对于开发靶向疗法至关重要。

研究人员利用10x Genomics Xenium平台对57例人类肾脏样本（包括ANCA相关性肾炎、狼疮性肾炎和抗肾小球基底膜疾病）进行高分辨率空间转录组分析，检测480个基因的表达，并结合单核RNA测序(snRNA-seq)和多重蛋白检测技术。样本来自汉堡肾小球肾炎登记库，采用Baysor算法进行细胞分割，利用逻辑回归分类器鉴定细胞类型，并通过NichePCA算法自动注释肾小球微环境。

患者选择与研究设计

研究纳入19例狼疮性肾炎(SLE)、32例ANCA相关性肾炎(ANCA-GN)和6例抗肾小球基底膜疾病(anti-GBM)患者，以及健康肾组织作为对照。通过Xenium平台对组织切片进行480个基因的高分辨率表达分析，样本分布在8张玻片上以减少系统误差。

肾小球和肾周微环境的定义与分析

研究聚焦肾小球和周围100μm范围内的肾周区域，定义为感兴趣区域(ROIs)。通过空间域自动注释，识别肾小球 niche，并扩展至周缘区域。与对照组相比，疾病样本中肾小球内PECs比例显著增加（对照组6%，ANCA-GN和anti-GBM分别增至11%和15%），而足细胞比例下降。先天免疫细胞（如巨噬细胞）在肾小球内聚集，适应性免疫细胞（如T细胞）则主要分布于肾周和肾小管间质区域。

新月体形成的共同轨迹

主成分分析(PCA)显示，第一主成分(PC1)可表征新月体形成的轨迹：与免疫细胞、PECs和成纤维细胞正相关，与足细胞和内皮细胞负相关。ROIs聚类为四个群体，其中集群C1以对照组为主，集群C3和C4以ANCA-GN和anti-GBM为主，表达免疫相关基因（如MZB1、LYZ）和纤维化基因（如FN1、LUM）。PC1值与肾功能（估计肾小球滤过率eGFR）呈负相关，与ANCA肾风险评分正相关。

肾小球新月体形成的细胞间信号传导

CellChat分析揭示，疾病样本中细胞间相互作用增强，PECs与周围细胞（如内皮细胞、系膜细胞和免疫细胞）的通信显著增加。PDGF和TGF-β信号是靶向PECs的关键通路：PDGF主要来源于内皮细胞和系膜细胞，而TGF-β来源于纤维化系膜细胞、免疫细胞等。这些信号通路在不同疾病类型中均一致激活。

PDGF诱导PEC增殖和新月体形成

PDGF受体(PDGFR)评分显示，PECs中PDGF信号在疾病早中期激活，后期下降。snRNA-seq数据证实ANCA-GN患者PECs中PDGF通路基因（如NRG1、ADAMTS1）上调。免疫荧光显示增殖标志物Ki-67在PECs中的表达与PDGF信号动态一致。

TGFβ信号导致肾小球硬化

TGFβ评分随疾病进展持续升高。snRNA-seq显示TGFβ通路基因（如COL4A1、NOX4）在PECs中上调，与纤维化评分正相关，与eGFR负相关。免疫荧光证实ANCA-GN患者PECs中SMAD3磷酸化增强，表明TGFβ信号激活。

PDGF和TGFβ信号在实验性肾小球肾炎中的功能作用

在小鼠模型中使用尼达尼布(nintedanib)阻断PDGF信号可减少新月体形成和PEC增殖；使用 fostamatinib阻断TGFβ信号可减轻肾小球硬化。这些结果验证了PDGF和TGFβ信号在疾病不同阶段的推动作用。

研究通过多组学分析揭示了肾小球新月体形成的时空动态程序：早期PDGF信号驱动PECs增殖形成细胞性新月体，后期TGFβ信号诱导ECM沉积导致纤维性新月体和肾小球硬化。这一机制在多种RPGN亚型中保守存在，靶向PDGF和TGFβ信号通路或为治疗提供新方向。研究的局限性包括基因panel的限制和样本的横截面性质，未来需开展时间序列分析进一步验证。