新冠重症 “免疫密码”：肾移植患者 ARDS 免疫失衡的单细胞解析

为探究 COVID-19 引发的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）中肾移植与非肾移植患者免疫差异，广西医科大学第二附属医院研究人员开展单细胞 RNA 测序研究，发现关键免疫细胞亚群差异，为治疗提供新思路。

　　在 2019 年末，一场由新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引发的全球性公共卫生危机 —— 新冠肺炎（COVID-19）突然来袭，迅速在全球范围内蔓延。这场疫情带来了诸多严重的健康问题，其中急性呼吸窘迫综合征（ARDS）尤为棘手。ARDS 是一种复杂的临床综合征，主要特征是肺泡损伤和炎症反应，患者肺部会出现肺水肿、透明膜形成以及肺泡出血等病理变化 ，即便采用标准的治疗手段，如肺保护性通气策略和保守的液体管理，其死亡率仍然居高不下。

更为严峻的是，肾移植患者（KTRs）在这场危机中面临着更大的挑战。由于长期使用免疫抑制剂来降低器官排斥风险，他们的免疫系统较为脆弱，更容易感染 SARS-CoV-2，这使得他们患 ARDS 的几率大幅增加，治疗难度也显著提升，死亡率更是不容乐观。而且，COVID-19 引发的 ARDS 在病理生理机制上与传统 ARDS 存在明显差异，这进一步加大了治疗的复杂性，目前仍缺乏有效的药物治疗方案。因此，深入了解肾移植患者和非肾移植患者在 COVID-19 引发的 ARDS 中的免疫反应差异，寻找潜在的治疗靶点，成为了亟待解决的医学难题。

为了攻克这一难题，广西医科大学第二附属医院的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们运用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术，对 108,320 个源自外周血样本的细胞进行分析，构建了肾移植患者（ARDS^KT ）、非肾移植患者（ARDS^NKT ）的 COVID-19 引发的 ARDS 全球单细胞图谱，以及健康对照组图谱。通过深入研究，他们发现了不同细胞亚群在免疫反应中的关键作用，为改善 ARDS^KT 患者的治疗策略提供了重要依据。该研究成果发表于Scientific Reports期刊。

在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们收集了 18 例外周血样本，包括 8 例未接受肾移植的 COVID-19 引发的 ARDS 患者、5 例接受肾移植的患者以及 5 例健康个体。接着，通过密度离心法从全血样本中获取单细胞悬液，利用特定试剂盒制备单细胞 RNA 测序文库，随后进行测序获取数据。之后，运用基于 R 语言的 Seurat 包对数据进行质量控制、整合和聚类分析，借助 Uniform Manifold Approximation and Projection（UMAP）算法进行降维和可视化处理。同时，使用多种 R 包和软件进行功能富集分析、拟时分析、基因调控网络（GRN）分析以及细胞间通讯分析，全面深入地探究细胞亚群的功能和相互作用。

研究结果主要体现在以下几个方面：

• scRNA-seq 概述及 ARDS 主要细胞类型鉴定：研究人员成功构建了 COVID-19 的综合单细胞图谱，鉴定出 7 种主要细胞类型。与对照组相比，患者组中 B 细胞、巨核细胞（MK）和单核细胞数量增加，T 细胞数量减少，且 ARDS^NKT 组中 CD8⁺T 细胞、B 细胞、MK 和初始 T 细胞的丰度高于 ARDS^KT 组，这表明 ARDS^KT 患者可能存在免疫反应减弱的情况。
• S100A9⁺MK 亚群在 ARDS 炎症反应中的关键作用：研究人员识别出 8 个 MK 亚群，发现 S100A9⁺MK 亚群在 ARDS^KT 组中丰度增加。该亚群通过激活 NF-κB 信号通路，促进炎症细胞因子如 CXCL8、IL-10 和 TNF 的产生，可能在细胞因子风暴形成中发挥关键作用，进而加剧肾移植患者 ARDS 的进展。
• ARDS^KT中免疫抑制减少 S100A12⁺单核细胞亚群引发的炎症反应：研究人员鉴定出 9 个单核细胞亚群，S100A12⁺单核细胞亚群在 ARDS^NKT 组中丰度显著升高，在 ARDS^KT 组中则显著降低。该亚群可激活趋化因子信号通路，促进炎症反应。而肾移植患者由于免疫抑制治疗，抑制了这一炎症反应，在一定程度上减轻了炎症。
• CXCR4⁺B 亚群丰度降低介导 ARDS^KT的恶化：研究人员识别出 9 个 B 细胞亚群，CXCR4⁺B 亚群在健康对照组中丰富，在 ARDS 患者中显著减少，在 ARDS^KT 患者中减少更为明显。该亚群在 B 细胞介导的免疫和病毒防御反应中起重要作用，其丰度降低可能影响 B 细胞介导的免疫功能，间接促进 ARDS 的发展。
• XAF1⁺Teff 亚群促进细胞凋亡，介导 ARDS^KT炎症的形成：研究人员鉴定出 9 个 CD8⁺T 细胞亚群，XAF1⁺Teff 亚群在 ARDS^KT 组中丰度显著增加。该亚群激活细胞凋亡过程，高表达促凋亡基因，可能削弱 Teff 细胞清除病毒的能力，阻碍免疫重建，促进慢性炎症发展，加剧移植后 ARDS 的进展。
• COVID-19 细胞间通讯的全局分析及配体 - 受体相互作用网络的构建：研究人员推断出细胞相互作用网络，发现不同细胞亚群在免疫检查点、细胞因子、生长因子等方面存在多种相互作用。如 BTL4-TNFSF14 信号轴介导细胞亚群间的相互作用，激活炎症信号通路；MK 通过分泌 PPBP 作用于淋巴细胞和单核细胞的 CXCR2 受体；S100A9⁺MK 亚群通过 TGFB1-CXCR4 信号轴与多种细胞亚群相互作用等。

在研究结论和讨论部分，研究人员通过单细胞 RNA 测序分析，全面揭示了 COVID-19 引发的 ARDS 患者免疫细胞亚群的功能差异，尤其是肾移植和非肾移植患者之间的差异。他们识别出多个关键免疫细胞亚群，如 MK、单核细胞、B 细胞和 CD8⁺T 细胞，详细探讨了它们在免疫反应和疾病进展中的不同作用。该研究首次比较了肾移植和非肾移植的 COVID-19 引发的 ARDS 患者中多种免疫细胞的功能状态和作用，填补了相关研究空白，为理解疾病严重程度提供了关键信息。不过，研究也存在一定局限性，如样本量小且来源单一、免疫抑制剂可能干扰免疫反应评估、仅分析了外周血而未涉及局部免疫微环境等。未来研究需要扩大样本量，结合动物模型和长期随访，以更全面地了解免疫机制。总体而言，这项研究揭示了免疫细胞亚群在 ARDS 进展中的关键作用，尤其是肾移植患者的免疫失调，为免疫调节治疗提供了新的思路，有望改善这些患者的预后。