中性粒细胞CD11b作为PANoptosis关键标志物与ANCA相关性血管炎疾病活动性相关

《Apoptosis》：Neutrophil CD11b is a pivotal PANoptosis marker correlated with disease activity in antineutrophil cytoplasmic antibody-associated vasculitis

本研究针对ANCA相关性血管炎(AAV)中中性粒细胞死亡调控机制不明确的问题，通过整合生物信息学分析和临床验证，首次发现CD11B是中性粒细胞PANoptosis的关键基因。研究证实中性粒细胞表面活化CD11b水平与AAV疾病活动度正相关，并揭示PPARα激动剂GW7647可通过调节脂肪酸氧化代谢通路抑制PANoptosis。该研究为AAV的免疫治疗提供了新的代谢调控靶点，对深入理解自身免疫疾病的细胞死亡机制具有重要意义。

　　

在自身免疫疾病研究领域，ANCA相关性血管炎(AAV)始终是临床治疗的难点。这种以小血管坏死性炎症为特征的疾病，常导致快速进展性肾小球肾炎，给患者带来严重负担。尽管医学界早已认识到抗中性粒细胞胞浆抗体(ANCA)在疾病发生中的核心作用，但中性粒细胞如何通过复杂的死亡机制驱动血管炎症的过程仍笼罩在迷雾中。

传统观点认为，细胞凋亡(apoptosis)、坏死性凋亡(necroptosis)和NETosis等单一死亡途径可能参与AAV发病，但任何单独一种都无法完全解释疾病的复杂表现。近年来，科学家们发现了一种新型炎症性程序性细胞死亡——PANoptosis，它同时具备细胞焦亡(pyroptosis)、凋亡和坏死性凋亡的关键特征，却又不能归因于其中任何一种。这种独特的细胞死亡模式是否在AAV中发挥作用，成为研究者关注的新焦点。

面对这一科学问题，来自北京大学第一医院的研究团队开展了深入探索。他们通过整合分析基因表达数据库(GEO)中ANCA相关性肾小球肾炎(ANCA-GN)的转录组数据，结合GeneCards数据库中的PANoptosis相关基因，运用加权基因共表达网络分析(WGCNA)和最小绝对收缩和选择算子(LASSO)回归等生物信息学方法，从157个差异表达的PANoptosis相关基因中筛选出关键分子。令人惊讶的是，中性粒细胞表面分子CD11B脱颖而出，成为最显著的候选基因。

为进一步验证这一发现，研究人员收集了62例活动期AAV患者和62例健康对照的外周血样本，采用流式细胞术检测中性粒细胞表面活化CD11b水平。同时，他们通过免疫荧光染色观察肾组织中CD11b与髓过氧化物酶(MPO)、中性粒细胞弹性酶(NE)的共定位情况，并检测尿液和血浆中可溶性CD11b浓度。为探索调控机制，团队还利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术分析ANCA-GN小鼠模型中性粒细胞的代谢特征，并通过体外实验验证PPARα通路对CD11b活化和PANoptosis的调节作用。

主要关键技术方法包括：基于GEO数据库(GSE104948、GSE229857)的生物信息学分析、62例AAV患者临床队列研究、流式细胞术检测中性粒细胞表面标志物、免疫荧光染色定位肾组织蛋白表达、单细胞RNA测序分析细胞代谢特征、蛋白质印迹(Western blot)和免疫共沉淀(co-IP)检测PANoptosome复合物形成。

识别ANCA-GN患者中的PANoptosis相关差异表达基因

研究人员首先分析了来自欧洲肾脏cDNA库的基因芯片数据，包括18例活体供者和22例ANCA-GN患者的肾小球转录组。通过主成分分析(PCA)显示两组样本分布明显分离，提示基因表达谱存在显著差异。共鉴定出953个差异表达基因(DEGs)，其中634个上调、319个下调。基因本体(GO)富集分析显示这些基因主要富集于白细胞迁移和黏附等通路，凸显了中性粒细胞介导的炎症与ANCA-GN的密切关联。

0.585.Up-regulated genes were labeled in red, and down-regulated genes were marked in blue. C GO enrichment analysis of the differentially expressed genes(DEGs) between Glom. LD group and Glom. ANCA-GN group, identifying the top 10 pathways. D Venn diagram showing the intersection of PANoptosis-related genes, ANCA-GN upregulation genes, and ANCA-GN downregulation genes. The overlapping genes were identified as PANoptosis-related DEGs in ANCA-GN. E Heat-map of the top 40 significant DEGs between Glom. LD group and Glom. ANCA-GN group. F PPI network of the top 15 hub genes con-structed via Cytoscape. Colors represent BC values from high(light blue) to low(deep blue).G Heatmap showing the relationship between module features and clinical features. Each row reflected a module feature and each column reflected a clinical feature. The correlation coefficients of turquoise module and yellow module with renal prog-nosis were 0.83 and-0.79, respectively. H The scatter plot showing the significant genes in the turquoise module and yellow module. I In the LASSO-Logistic model, five genes associated with renal prognosis were screened from 15 hub genes using ten-fold cross-validation of hub gene coefficients and optimal parameters(lambda). J Venn dia-gram showing intersected 5 hub PANoptosis genes(CD11B, TIMP1,TLR4, TLR2, VCAM) in ANCA-GN and the significant genes in tur-quoise module and yellow module. K Logistic regression ROC curves and area under the curve(AUC) for CD11B and TIMP1'>

确定CD11B为ANCA-GN中性粒细胞中的关键PRDEG

通过单细胞RNA测序数据分析，研究人员在健康对照和ANCA-GN小鼠肾脏中鉴定出11种细胞类型。表达分析显示，与健康对照相比，ANCA-GN小鼠中性粒细胞中Cd11b表达显著升高，而Timp1在中性粒细胞中表达极少且无组间差异。免疫荧光染色进一步证实AAV患者肾组织中CD11b与中性粒细胞标志物MPO、NE存在明显共定位，支持CD11b在AAV肾脏炎症中的重要作用。

中性粒细胞活化CD11b水平与AAV患者临床病理参数的关系

临床数据分析显示，AAV患者中性粒细胞表面活化CD11b水平显著高于健康对照。按CD11b表达中位数分组后，高CD11b组患者表现出更高的伯明翰血管炎活动评分(BVAS)、超敏C反应蛋白(hCRP)和血清肌酐(Scr)水平，以及更低的估算肾小球滤过率(eGFR)和血红蛋白(Hb)水平。相关性分析证实，活化CD11b水平与循环中性粒细胞计数、BVAS、hCRP、Scr及肾标本中细胞新月体比例均呈正相关。

识别和验证伴随CD11b高表达的中性粒细胞独特代谢特征

代谢通路分析显示，ANCA-GN小鼠中性粒细胞出现脂肪酸氧化(FAO)代谢异常，特别是过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)通路下调。体外实验表明，AAV患者血清可诱导中性粒细胞CD11b活化，而PPARα激动剂GW7647能显著抑制这种活化。进一步机制研究发现，AAV血清刺激可触发中性粒细胞发生ZBP1-PANoptosome介导的PANoptosis，表现为ZDNA结合蛋白1(ZBP1)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)和磷酸化混合系列蛋白激酶样结构域(p-MLKL)表达上调，以及GSDMD-N末端(N-GSDMD)和裂解caspase 3的出现。免疫共沉淀证实ASC与ZBP1、caspase 1、caspase 8、RIPK3存在相互作用，GW7647处理可抑制这些相互作用及下游细胞死亡效应分子表达。

本研究通过多层次证据链确立了CD11B在AAV中性粒细胞PANoptosis中的核心地位。综合生物信息学分析、临床队列验证和实验机制探索，研究不仅发现中性粒细胞表面活化CD11b水平与AAV疾病活动度密切相关，还揭示了PPARα信号通路在调节CD11b活化和PANoptosis中的关键作用。

从临床意义来看，CD11b作为PANoptosis的关键标志物，为AAV疾病活动度评估提供了新的生物标志物。与传统炎症指标相比，中性粒细胞CD11b活化水平能更直接地反映中性粒细胞介导的炎症状态，与肾脏病理中细胞新月体比例的正相关关系尤为值得关注，提示其在评估肾脏损伤方面的潜在价值。

在机制层面，研究首次将免疫代谢调控与PANoptosis联系起来，拓展了对AAV发病机制的认识。脂肪酸氧化代谢异常与细胞死亡通路的交叉对话，为理解自身免疫疾病中免疫细胞功能失调提供了新视角。PPARα激动剂GW7647对CD11b活化和PANoptosis的抑制作用，更预示着代谢干预可能成为AAV治疗的新策略。

值得注意的是，研究还揭示了CD11b可能作为连接PANoptosis与NETosis的桥梁。既往研究表明NETs在AAV肾脏损伤中重要作用，而CD11b已知参与NETosis调控，本研究发现的PANoptosis与CD11b活化关联，为理解不同细胞死亡方式在AAV中的协同作用提供了线索。

该研究的创新性在于突破了单一细胞死亡模式的研究局限，从PANoptosis这一整合性视角揭示AAV新机制，将免疫代谢调控与细胞死亡通路有机联系，为开发靶向免疫代谢的AAV治疗策略奠定了理论基础。未来研究可进一步探索CD11b在不同ANCA亚型患者中的表达差异，以及PPARα通路调控PANoptosis的具体分子机制，推动这一发现向临床转化。

本研究由韩翔宇、赵一杨、陈素芳等研究人员共同完成，发表于《Apoptosis》杂志，为AAV的发病机制研究和治疗策略开发提供了重要科学依据。