基于成像质谱流式技术的克罗恩病患者派尔集合淋巴结免疫图谱空间解析揭示结肠炎相关淋巴结构重塑

本研究运用成像质谱流式技术（IMC）对克罗恩病（CD）患者派尔集合淋巴结（PP）进行高维空间免疫解析，揭示结肠型CD（CD colitis）患者淋巴滤泡内CD8+T细胞活化增强、 na?ve T细胞减少及B细胞- T细胞互作区域富集的特异性空间重塑特征，为炎症性肠病（IBD）的黏膜免疫调控提供新见解。

　　

引言：肠道淋巴组织的免疫枢纽作用

肠道淋巴滤泡作为关键免疫枢纽，在克罗恩病（Crohn's disease, CD）发病机制中的作用尚未明确。炎症性肠病（IBD）包括CD和溃疡性结肠炎（UC），其发病涉及遗传易感性、免疫调节异常和环境因素的复杂交互。回肠末端派尔集合淋巴结（Peyer's patches, PP）凭借其特殊的M细胞抗原递呈机制和淋巴细胞激活功能，成为肠道免疫应答的核心场所。传统技术受限于多重染色能力和空间分辨率，难以解析PP的复杂细胞架构，而成像质谱流式技术（imaging mass cytometry, IMC）通过金属标记抗体和质谱检测实现了数十种标志物的同步空间检测。

样本策略与技术创新：应对组织异质性的挑战

研究团队通过内镜采集健康对照和不同表型CD患者（回肠型CD、结肠型CD和缓解期CD）的回肠末端活检组织，采用组织学指导策略筛选滤泡结构。针对样本间信号强度变异，开发了包含银山算子（SMO）背景校正、手动组织注释、细胞分割和图像级细胞类型预测的预处理流程。通过随机森林分类器生成细胞掩膜级类别概率，显著提升了紧密淋巴细胞亚群的区分能力。

细胞频率分析的局限与空间互作的突破

尽管细胞频率分析和主成分分析（PCA）能区分不同组织区域，但无法有效区分疾病状态。值得注意的是，结肠型CD样本在滤泡内显示活化CD38⁺CD8⁺T细胞频率升高和na?ve T细胞减少的趋势，而回肠型CD样本更接近健康状态。通过20μm范围内的空间共定位分析，发现健康样本中na?ve与成熟T细胞存在明确的空间隔离，而CD样本中这两种细胞出现显著交叉互作。上皮细胞与上皮内CD8⁺T细胞、na?ve T细胞与B细胞之间的互作模式展现出跨样本的空间一致性。

B细胞斑块的自动化识别与微环境解析

通过监督性B细胞斑块检测，研究不仅在注释滤泡内识别出B细胞富集区，还在仅被注释为固有层（lamina propria, LP）的样本中发现B细胞聚集现象。大型B细胞斑块主要位于滤泡区域内，而约半数小型斑块存在于滤泡外区域。基于k-means聚类定义的细胞邻域分析显示，大型滤泡形成独特集群，小型斑块则呈现更高异质性。结肠型CD样本在小型B细胞斑块中表现出T细胞富集邻域的显著改变，且Ki-67阳性细胞增殖标志物频率升高。

讨论：空间免疫谱系揭示的疾病特异性重塑

研究表明，传统细胞频率分析未能区分CD亚型，而空间分析则揭示了结肠型CD特有的T细胞激活模式和淋巴结构重组。研究建立了针对人类PP的稳健空间分析流程，通过背景校正、强度标准化和批次校正解决了样本间变异问题。发现结肠型CD患者PP中活化T细胞积累和na?ve T细胞减少的现象，可能与T细胞凋亡障碍和系统性食物抗原特异性T细胞应答增强有关。小型B细胞斑块在疾病状态下显示更高的可塑性，提示这些结构可能支持更动态的免疫细胞互作。

技术局限与未来方向

研究受限于样本量和小型滤泡的检测灵敏度，且患者接受过不同治疗方案可能影响免疫谱系。未来需要更大样本量和标准化采样流程来验证空间分析发现的免疫重塑模式，并结合单细胞测序技术深入探索淋巴滤泡的免疫功能。

方法学创新：从样本处理到空间算法

研究方法包括：患者活检组织经福尔马林固定石蜡包埋后，进行33标志物IMC染色和Hyperion成像系统采集；采用MESMER模型进行细胞分割；通过ilastik软件实现T细胞亚型精准预测；利用Delaunay三角测量和k-means聚类进行细胞互作和邻域分析；使用R语言平台进行统计分析和可视化。

这项研究通过创新性的空间分析框架，揭示了肠道淋巴组织的疾病特异性免疫重塑特征，为IBD的精准免疫治疗提供了新的理论依据。