FPR1依赖性Ccl4high单核/巨噬细胞驱动并预测脓毒症诱导的急性肺损伤

《Respiratory Research》：FPR1-dependent Pro-inflammatory Ccl4high monocytes/macrophages drive and predict sepsis-induced acute lung injury

本研究针对脓毒症诱导急性肺损伤（ALI）发病机制不明且缺乏可靠诊断标志物的临床难题，通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术解析小鼠肺组织转录图谱，首次发现SCGB3A2（上皮细胞）、AKAP12（内皮细胞）和CCL4（单核/巨噬细胞）三谱系候选生物标志物。研究揭示Ccl4high Mo/Mφ亚群通过FPR1信号通路驱动肺免疫微环境紊乱，并构建基于外周血五基因（CCL4、NFKBIA、IL1B、BATF、XBP1）的诊断模型，为脓毒症ALI的精准诊疗提供新靶点。

　　

脓毒症作为一种危及生命的感染并发症，其诱导的急性肺损伤（ALI）是重症监护室死亡的主要诱因之一。尽管临床救治手段不断进步，但脓毒症ALI的发病机制仍如一团迷雾，缺乏特异性诊断标志物和靶向治疗策略，导致患者预后改善陷入瓶颈。传统研究多聚焦于单一细胞类型或分子通路，难以全面捕捉肺微环境中多细胞互作的动态复杂性。更令人困扰的是，占据免疫核心地位的单核/巨噬细胞（Mo/Mφ）群体，其功能异质性远超经典M1/M2二分法的描述范畴。这种认知空白严重阻碍了精准医疗在脓毒症ALI领域的应用突破。

为破解这一难题，李宇航等研究团队在《Respiratory Research》发表最新成果，通过单细胞转录组技术绘制脓毒症ALI肺组织细胞图谱，揭示FPR1依赖性Ccl4^high Mo/Mφ亚群的关键致病机制，并开发出新型诊断模型。该研究不仅深化了对脓毒症ALI发病机制的理解，更为临床诊断和治疗提供了全新视角。

研究采用多组学技术整合分析，关键方法包括：①建立脂多糖（LPS）和盲肠结扎穿孔（CLP）两种脓毒症ALI小鼠模型；②对肺组织进行单细胞RNA测序（scRNA-seq），通过Harmony算法整合数据并鉴定细胞亚群；③利用Gene Set Variation Analysis（GSVA）和SCENIC分析通路富集及转录调控网络；④通过CellChat解析细胞间通讯；⑤收集临床脓毒症患者外周血单核细胞（PBMCs）样本（16例，含10例ALI患者）进行批量RNA测序验证；⑥使用FPR1抑制剂HCH6-1开展体内干预实验；⑦整合GEO数据库（GSE66890等）构建诊断模型并采用LASSO回归优化。

单细胞转录图谱揭示脓毒症ALI肺细胞组成变化

通过LPS诱导的脓毒症ALI模型，研究首次在单细胞分辨率下系统描绘肺组织细胞景观。结果显示，脓毒症ALI导致肺泡上皮细胞和内皮细胞比例显著下降，而免疫细胞浸润明显增加。上皮细胞中鉴定出Scgb3a2^high AT2细胞亚群，其表现出祖细胞样特性，在炎症刺激下激活干扰素信号通路和化学因子活性，提示其可能参与肺泡损伤修复。内皮细胞中发现疾病特异性Akap12^high ECs亚群，高表达血管再生标记Cdh5，表明其在血管损伤修复中起关键作用。

Ccl4^high Mo/Mφ特异性浸润肺组织并呈现促炎表型

Mo/Mφ被分为四个功能亚群：C1qc^high、Cxcr4^high、Ccl4^high和Spp1^high。其中Ccl4^high Mo/Mφ为脓毒症ALI特异性亚群，高表达Batf、Xbp1等转录因子，富集于NF-κB和TNF炎症通路。伪时间轨迹分析显示该亚群起源于Cxcr4^high Mo/Mφ，沿炎症激活路径分化。临床验证发现脓毒症ALI患者PBMCs中CCL4表达显著上调，双重免疫荧光染色证实肺组织CCL4+F4/80+巨噬细胞浸润增加。

Fpr1作为Ccl4^high Mo/Mφ促炎亚群标志基因

对Ccl4^high Mo/Mφ再聚类发现促炎性亚群（簇2、3）高表达Fpr1。细胞通讯分析显示肺泡上皮细胞与Mo/Mφ间Anxa1-Fpr1配体-受体对互作增强。实验验证表明LPS刺激巨噬细胞后FPR1蛋白表达上调，脓毒症ALI患者PBMCs中FPR1表达显著升高，提示其可作为炎症状态标志物。

抑制FPR1通过减少Ccl4^high Mo/Mφ浸润减轻脓毒症ALI

体内实验表明，FPR1抑制剂HCH6-1预处理可显著降低肺组织FPR1蛋白水平，改善LPS和CLP模型小鼠生存率及肺损伤评分。外周血分析显示抑制剂特异性逆转单核细胞减少症，免疫荧光证实肺组织CCL4+F4/80+细胞浸润减少，阐明FPR1在调控Mo/Mφ肺内募集中的核心作用。

基于Ccl4^high Mo/Mφ特征构建脓毒症ALI诊断模型

研究整合GEO数据库（139例样本）开发五基因（CCL4、NFKBIA、IL1B、BATF、XBP1）诊断模型。LASSO回归分析显示模型在训练集和验证集AUC值分别达0.857和0.867。决策曲线和临床影响曲线证实其良好临床适用性。毒理学数据库筛选提示抗风湿药物可能通过靶向这些基因发挥治疗作用。

本研究通过多维度整合单细胞转录组学与临床验证，首次系统阐明脓毒症ALI肺微环境重塑规律：Scgb3a2^high AT2细胞和Akap12^high ECs分别作为上皮和内皮屏障修复的关键应答者，而Ccl4^high Mo/Mφ经FPR1信号通路驱动炎症级联反应。尤为重要的是，源自疾病特异性Mo/Mφ亚群外周血标志物的诊断模型，突破组织取样瓶颈，为脓毒症ALI早期识别提供无创解决方案。该研究不仅深化对脓毒症ALI发病机制的理解，更通过FPR1靶向干预和五基因诊断模型，为精准医疗实践提供新范式，有望改善重症患者预后。